一基本电工仪表的使用与测量误差的计算.doc

PAGE PAGE 9 电工电子实验指导 理工组：张延鹏 实验一 基本电工仪表的使用与测量误差的计算 一、实验目的 1．熟悉实验台上仪表的使用和布局； 2．熟悉恒压源与恒流源的使用和布局； 3．掌握电压表、电流表内电阻的测量方法； 4．掌握电工仪表测量误差的计算方法。 二、实验原理 通常，用电压表和电流表测量电路中的电压和电流，而电压表和电流表都具有一定的内阻，分别用RV 和RA 表示。如图1-1所示，测量电阻R2两端电压U2时，电压表与R2并联，只有电压表内阻RV无穷大，才不会改变电路原来的状态。如果测量电路的电流I，电流表串入电路，要想不改变电路原来的状态，电流表的内阻RA必须等于零。但实际使用的电压表和电流表一般都不能满足上述要求，即它们的内阻不可能为无穷大或者为零，因此，当仪表接入电路时都会使原来的状态发生变化，使被测的读数值与电路原来的实际值之间产生误差，这种由于仪表内阻引入的测量误差，称之为方法误差。显然，方法误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关，我们总是希望电压表的内阻越接近无穷大越好，而电流表的内阻越接近零越好。 可见，仪表的内阻是一个十分关键的参数。通常用以下方法测量仪表的内阻。 1.用“分流法”测量电流表的内阻 设被测电流表的内阻为RA ，满量程电流为Im ，测试电路如图1-2所示，首先断开开关S，调节恒流源的输出电流I，使电流表指针达到满偏转，即I =IA =Im。然后和上开关S，并保持I值不变，调节电阻箱R的阻值，使电流表的指针在1/2满量程位置，即IA = IS = Im / 2 EQ 则电流表的内阻RA=R 。 2.用“分压法”测量电压表的内阻 设被测电压表的内阻为RV，满量程电压为Um，测试电路如图1-3所示，首先闭合开关S，调节恒压源的输出电压U，使电压表指针达到满偏转，即U=UV =Um。然后断开开关S，并保持U值不变，调节电阻箱R的阻值，使电压表的指针在1/2满量程位置，即UV = Um = Um / 2 则电压表的内阻RV = R 。 图1-1电路中，由于电压表的内阻RV不为无穷大，在测量电压时引入的方法误差计算如下： R2上的电压为：，若R1=R2，则U2=U/2 现用一内阻RV的电压表来测U2值，当RV与R2并联后，,以此来代替上式的R2，则得 绝对误差为 若R1=R2= RV，则得△U=U/6 相对误差 本试验使用的电压表和电流表采用表头（1mA、160Ω）及其制作的电压表（1V、10V）和电流表（1mA、10mA）。 三、实验设备 1．直流数字电压表、直流数字电流表（EEL-06组件或EEL系列主控制屏） 2．恒压源（EEL-Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种配置：（1）+6V(+5V),+12V,0-30V可调或（2）双路0-30V可调。） 3．恒流源（0-500mA可调） 4．EEL-23组件（含电阻箱、固定电阻、电位器）或EEL-51组件 5．EEL-30组件（含磁电式表头1mA、160Ω，倍压电阻和分流电阻，电位器） 四、? 实验内容 1．据“分流法”原理测定直流电流表1mA和10mA量程的内阻 实验电路如图1-2所示，其中R为电阻箱，用×100Ω、×10Ω、×1Ω三组串联，电流表用表头和电位器RP2串联组成，10mA电流表由1mA于分流电阻并联而成，两个电流表都需要与直流数字电流表串联（采用20mA量程档），由可调恒流源供电，调节电位器RP2校准满量程。实验电路中的电源用可调恒流源，测试内容见表1-1，并将实验数据记入表中。 表2-1 电流表内阻测量数据 被测表量程 （mA） S断开，调节恒流源 使I =IA= Im（mA） S闭合，调节电阻R, 使IR =IA=Im / 2（mA） R (Ω) 计算内阻RA (Ω) 1 ? ? ? ? 10 ? ? ? ? 2. 根据“分压法”原理测定直流电压表1V和10V量程的内阻 实验电路如图1-3所示，其中R为电阻箱，用×1000Ω、×100Ω、×10Ω、×1Ω四组串联，1V、10V电压表分别用表头、电位器RP1和倍压电阻串联组成，两个电压表都需要与直流数字电压表并联，由可调恒压源供电，调节电位器RP1校准满量程。实验电路中的电源用可调恒压源，测试内容见表1-2，并将实验数据记入表中。 表1-2 电压表内阻测量数据 被测表量程 （V） S闭合，调节恒压源 使U =UV = Um（V） S断开，调节电阻R, 使UR =UV =Um / 2（V） R (Ω) 计算内阻RV (Ω) 1 10 3．方法误差的测量和计算 实验电路如图1-1所示，其中R1=300Ω,R2=200Ω，电源电压U=10V（可调恒压源），用直流电压表10V档量程测量R2上的电压U2之值，并计算测量的绝