实验二十一电表的改装和校准(Word)

实验二十一 电表的改装和校准

电表是常用的电学测量仪器。按用途可分为直流电流表、交流电流表、直流电压表、交流电压表、欧姆表、万用表等。这些电表都可以通过表头改装而成。表头是基本的电学测量工具，它可分为数字表、指针表等。任何一件仪器（尤其是自行组装的仪器）在使用前都应进行校准，特别是在进行精密测量之前，校准是必不可少的。因此校准是实验技术中一项非法常重要的技术。 一、实验目的

1．掌握电表的扩程和校准的基本方法．

2．进一步认识滑线式变阻器对电路中电压、电流的调控作用． 二、 仪器与用具

磁电系表头，标准电流表，标准电压表，滑线式变阻器，旋钮式电阻箱，直流稳压电源，开关等．

三、实验原理

1．将表头扩程为电流表

磁电系表头的线圈一般都是用很细的高强度漆包线绕成，表头的满偏电流很小(微安级)若要测量较大的电流，需要扩大其量程，方法是：在表头两端并联一个分流电阻p R (如图21-1)，使超过表头能承受的那部分电流从p R 流过，若表头的满偏电流g I 与内阻g R 已知，根据需要的电流表量程I ，由欧姆定律可算出p R 为 1

-=

n R R g p (21.1)

式中g

I I n =是电流扩程倍数．

由表头和分流电阻p R 组成的整体就是电流表，选用不同大小的p R ，就可得到不同量程的电流表．

图21-1 图21-2 2．将表头扩程为电压表

对一定内阻的表头，其端电压与通过它的电流成正比，只要在表头面板上刻上和电流相应的电 压值，就得到一只量程(g g g R I U =)很小的电压表(通常只有零点几伏)，为了测量较大的电压，在表头上串联一个扩程电阻S R (如图21-2)使超过表头所能承受的电压降落在

S R 上，在已知满偏电流g I 的条件下，根据需要的电压表量程U ，容易算出扩程电阻S

R 为

g S R n R )1(-= (21.2)

式中g

U U n =是电压扩程倍数．

由表头和扩程电阻S R 组成的整体就是电压表，选用不同大小的S R ，就可得到不同量程的电压表．

3．用比较法校准电表

扩程后的电表必须经过校准才能使用，方法是：用待校表和另一标准表同时测量同一的电流(或电压)，记下待校表的示值x I (x V )和标准表的示值s I (S V )，从而得到刻度的修正值(x s x I I I -=∆)，把被校表整个量程上不同的刻度值都校准一遍，可画出x x I I -∆曲线(注意：相邻两校准点用直线连接，整个图形是一条折线称为校准曲线，在以后使用这个电表时，就可根据校准曲线对其测量予以修正，从而减小电表的误差．由校准的结果可以确定扩程表的级别，只要取各刻度所得最大的绝对误差值除以量程，就得到扩程表的级别α． %100%max

⨯∆=

I

I α (21.3)

电表的级别α包括了电表的构造上各种不完善因素 图21-3 带来的误差，根据国家规定，目前我国生产的电测量仪表的准确度等级分为7级，它们是0.1级 0.2级，0.5级 ，1.0级 1.5级2.5级，5.0级，其对应的最大引用误差不超过1.0±﹪，2.0±﹪，5.0±﹪，0.1±﹪，5.1±﹪，5.2±﹪，0.5±﹪。若计算值处于上述级别

之外，则采用“逢数进一”的法则确定。 四、实验内容

1．用代替法测量表头满偏电流g I 和内阻g R ．

(1)选一块量程大于或等于待测量表头G 满偏电流的电流表作为标准表，按图21-3连接电路，检查，调整电表的机械零点，将2K 置于2，闭合1K ，调节0R （或电源电压）使被测表头满刻度偏转，这时标准表0G 的示数就是表头G 的实际满偏电流g I ．

(2)在图21-3电路中，先将2K 置于2，闭合1K ，调节0R （或电源电压），使改装表有一偏转θ(θ≥2/3满刻度)，然后把2K 倒向1，调节电阻箱n R (电源电压不变)，使标准表示值不变，这时电阻箱的示值

n R 等于表头G 的内阻g R ．

2．将量程mA 1的表头扩程至mA 10． (1)根据测出的g R 由(21.1)式算出分流电阻p R ．

(2)校准电路如图21-4，p R 用电阻箱，标准表级别高于被校表头两级，量程与扩程相同(或大于扩程表)．

图21-4 图21-5

(3)校准量程，将电阻箱调为p R 计算值，微调电源电压及P R ，使标准表示值为mA 1，此时扩程表应指满偏值，若有差异，细心调节p R ，使两只电表同时达到满偏值(mA 10)． (4)校准刻度值，保持p R 实调值不变，调节电源电压，在零到满偏值之间均匀地取扩程表的刻度值从大到小进行校准，记下标准表相应示值，然后再由小到大复测一遍．

改装表读数

X I (mA)

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 10.00

标准表 读数

S I

从大到小(从右至左)

从小到大(从左至右)

平均值

示值误差

X S X I I I -=∆

(5)取两次校准的平均值x I ∆，作校准曲线并取其中的x I ∆最大值计算扩程表的级别． 3．将mA 1的表头扩程为V 5.1（或5伏）的电压表．

先由(21.2)式算出扩程电阻S R ，按图21-5接好校准电路，参考电流表的扩程及校正，自己拟定实验步骤．

4 ．设计多量程的电流表或电压表． 五、思考与问答

1．校准电流表时，若扩程表的偏转都比标准表大，应如何调节p R ?为什么?调节p R 时，标准表示值会受到影响吗?在校准电压表时的类似问题应如何处理?

2．校准中从小到大和从大到小在同一刻度处的测量之差称为电表的变差，引起变差的原因是什么?

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