電表實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 專業(yè)班級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 成 績(jī) 日 期 年 月 日?qǐng)D25-2 U/I兩用多量程電表U2IgI 2I1U1+RH1RH2-RgRS2RS1+（公共端）【實(shí)驗(yàn)任務(wù)】采用閉路抽頭轉(zhuǎn)換電路，設(shè)計(jì)一個(gè)（1mA、10mA、5V、10V）U/I兩用電表。寫出改裝電表的設(shè)計(jì)思想，畫出多量程的電路設(shè)計(jì)圖（例如：圖25-2所示），分析I1、I2、U1、U2各是什么量程，以及相關(guān)的理論根據(jù)和數(shù)據(jù)計(jì)算要預(yù)先做出來。電表擴(kuò)程后，其校準(zhǔn)數(shù)據(jù)及校準(zhǔn)曲線應(yīng)能客觀反映其準(zhǔn)確程度?！緦?shí)驗(yàn)儀器】100A（或50A）表頭，直流穩(wěn)壓電源，滑線變阻器（或電位器），電阻箱，0.

2、5級(jí)07.5V15V伏特表（或數(shù)字電壓表），0.5級(jí)01mA15mA毫安表（或數(shù)字電流表），四檔轉(zhuǎn)換開關(guān)，單刀雙擲開關(guān)，導(dǎo)線等。磁電式表頭的內(nèi)部構(gòu)造如圖25-1所示。永久磁鐵的兩個(gè)磁極上連著圓筒形的極掌(N、S磁極)，極掌之間有圓柱形鐵芯，使極掌與鐵芯間的空隙具有強(qiáng)磁場(chǎng)，且使磁場(chǎng)以圓柱的軸為中心作輻射狀分布。在鐵芯和極掌間空隙處放有長(zhǎng)方形線圈，它可以繞鐵芯的軸旋轉(zhuǎn)。線圈轉(zhuǎn)軸上附有一根指針。當(dāng)電流通過線圈時(shí)，線圈受電磁力矩而偏轉(zhuǎn)，直到與游絲的反扭力矩平衡，則線圈的轉(zhuǎn)角穩(wěn)定。轉(zhuǎn)角的大小與所通過的電流大小成正比，電流方向不同，偏轉(zhuǎn)方向也不同，這是磁電式電表表頭的基本特征。表頭的主要規(guī)格有：(1)滿度

3、電流：指針偏轉(zhuǎn)指到滿刻度時(shí)，線圈所通過的電流值，也稱電流靈敏度。以Ig表示，一般表頭滿度電流為微安級(jí)。(2)內(nèi)阻：主要是長(zhǎng)方形線圈的電阻，以Rg表示，表頭內(nèi)阻由幾十歐姆到數(shù)千歐姆，表頭滿度電流Ig越小，內(nèi)阻Rg越大。標(biāo)度盤指針零點(diǎn)調(diào)整螺釘游絲長(zhǎng)方形線圈鐵芯極掌（a）（b）永久磁鐵【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原理（要求及提示）】圖25-3 多量程電流表IgI 2I1+-Rg(公共端)RSR2R11改裝多量程的電流表原理要求：畫出多量程電流表的設(shè)計(jì)電路圖，設(shè)表頭并聯(lián)R1、R2分流電阻后，改裝的電流量程為I1、I2，分析哪個(gè)量程大？哪個(gè)量程?。坎⒊龇匠?、推導(dǎo)出各分流電阻的計(jì)算公式。原理提示：將表頭作（單量程）電流擴(kuò)大

4、的方法是在表頭兩端并聯(lián)一個(gè)分流電阻。使超量程部分的電流從分流電阻上流過，而表頭仍保持原來允許流過的最大電流Ig。并聯(lián)不同的分流電阻，可以得到不同量程的電流表。2改裝多量程的電壓表原理要求：畫出多量程電壓表的設(shè)計(jì)電路圖，設(shè)等效電流計(jì)I 'g串聯(lián)RH1、RH2分壓電阻后，改裝的電壓量程為U1、U2，分析哪個(gè)量程大？哪個(gè)量程?。坎⒘谐龇匠?、推導(dǎo)出各分壓電阻的計(jì)算公式。原理提示：微安表頭本身能測(cè)量的電壓Ug=IgRg是很低的。為了能測(cè)量較高的電壓，可在表頭上串聯(lián)一個(gè)分壓電阻，這時(shí)表頭不能承受的那部分電壓將降落在分壓電阻上，而表頭上仍為原來的量值Ug。串聯(lián)不同的分壓電阻，可以得到不同量程的電壓表

5、。本實(shí)驗(yàn)是在已改裝好的多量程直流電流表基礎(chǔ)上，改裝多量程直流電壓表。把已改裝好的多量程直流電流表等效為一個(gè)（如圖25-4中虛線框所構(gòu)成的I'g、R'g）電流計(jì)，然后串聯(lián)不同的分壓電阻擴(kuò)程多量程的電壓表。在圖25-4虛線框內(nèi)，等效電流計(jì)的量程I 'g=I2、內(nèi)電阻。電流計(jì)的稱為每伏歐姆數(shù)（/V），它表示在1V電壓作用下，使電流計(jì)指針作滿標(biāo)度偏轉(zhuǎn)時(shí)，電壓表必須有的內(nèi)阻值（每伏歐姆數(shù)）等于電流計(jì)的電流靈敏度I 'g的倒數(shù)，也稱為電流計(jì)的直流電壓靈敏度。它表明電壓表的內(nèi)阻與相應(yīng)量程之比是一個(gè)常數(shù)。知道電流計(jì)的每伏歐姆數(shù)，就可以方便地計(jì)算出電壓表擴(kuò)程所要串聯(lián)的分壓電阻的阻

6、值，也可以方便地計(jì)算多量程電壓表各量程的內(nèi)阻（內(nèi)阻=每伏歐姆數(shù)×量程）。電流計(jì)靈敏度越高（即I 'g越小），每伏歐姆數(shù)就越大，電壓表擴(kuò)程所需串接的分壓電阻就越大，擴(kuò)程后的電壓表內(nèi)阻也就越大，測(cè)量時(shí)對(duì)電路的影響就越小。3電表的校準(zhǔn)圖25-5 校準(zhǔn)曲線示意圖 I（mA）|Ix|maxIx（mA） 電表擴(kuò)程后要經(jīng)過校準(zhǔn)方可使用。方法是將改裝表與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行比較，當(dāng)兩表通過相同的電流（或電壓）時(shí)，若待校準(zhǔn)表的讀數(shù)為Ix，標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)為I標(biāo)，則該刻度的修正值為IxI標(biāo)Ix。將該量程中的各主刻度都校準(zhǔn)一遍，可得到一組Ix、Ix（或Ux、Ux）值，將相鄰兩點(diǎn)用直線連接，整個(gè)圖形呈折線狀，

7、即得到IxIx（或UxUx）曲線，稱為校準(zhǔn)曲線，如圖25-5所示，以后使用這個(gè)電表時(shí)，就可以根據(jù)校準(zhǔn)曲線對(duì)各讀數(shù)值進(jìn)行修正，從而獲得較高的準(zhǔn)確度。根據(jù)電表改裝的量程和測(cè)量值的最大絕對(duì)誤差，可以計(jì)算改裝表的最大引入誤差，即 圖25-4 多量程電壓表U2RgI 'gR2U1+RH1RH2-IgR 'gR1(公共端)其中 =0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0是國(guó)家按儀表準(zhǔn)確度分類的七個(gè)等級(jí)，所以根據(jù)儀表最大引入誤差的大小就可以定出儀表的等級(jí)。 例如：校準(zhǔn)某電壓表，其量程為015伏，若該表在12伏處的誤差最大，其值為-0.12伏，試確定該儀表屬于哪一級(jí)？ 因?yàn)?.5

8、<0.8<1.0，故該儀表的等級(jí)屬于1.0級(jí)。【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與步驟】 一、 100uA表靈敏度和內(nèi)阻的測(cè)定 測(cè)量前，先把與表頭串聯(lián)的可變電阻器（如果有的話）旋到電阻值為零處（逆時(shí)針旋盡）。12標(biāo)準(zhǔn)表被測(cè)表RnRE圖1 表頭參數(shù)Ig、Rg測(cè)量K+ABC 1、 100uA表和標(biāo)準(zhǔn)表參數(shù)記錄(1) 100uA表頭參數(shù) 表頭準(zhǔn)確度等級(jí)a： ； 量程：標(biāo)稱值Ig uA ，實(shí)測(cè)值Ig uA （2）標(biāo)準(zhǔn)表參數(shù) 電表準(zhǔn)確度等級(jí)： 級(jí)，量程： （3）電阻箱型號(hào)： 2、用替代法測(cè)量電表內(nèi)阻（如圖1所示）測(cè)量原理：當(dāng)K在1時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表上的電流值與K在2時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表上的電流值一樣時(shí)，說明被測(cè)表頭內(nèi)阻Rg=Rn（電阻箱

9、），測(cè)量時(shí)要注意Rn初始值設(shè)置為最大。通電前，先把電源分壓電路的可變電阻R的動(dòng)觸頭C置于輸出電壓為零處！3、測(cè)量數(shù)據(jù)記錄和處理 標(biāo)準(zhǔn)表標(biāo)尺整數(shù)格讀數(shù)I80100被測(cè)表頭內(nèi)阻Rg（）被測(cè)表頭內(nèi)阻平均值（）I1(1mA)圖2 兩量程電流表設(shè)計(jì)電路R2R1RP2RP1Ig，Rg+-I2(10mA)-二、1mA、10mA兩檔直流電流表設(shè)計(jì) 就圖2設(shè)計(jì)電路，計(jì)算分壓電阻值，搭接電路。 = （1）= （2）(注意：上面計(jì)算的Ig、Rg應(yīng)是實(shí)測(cè)值)I1I2R2R1RP2RP1Ig，Rg+-標(biāo)準(zhǔn)表REIG，RG+-標(biāo)準(zhǔn)表RE+ABCBAC R1= , R2= 。三、改裝的1mA、10mA兩量程電流表的校準(zhǔn)檢測(cè)

10、 1、標(biāo)準(zhǔn)電流表參數(shù) 量程： mA； 準(zhǔn)確度等級(jí)： 。2、校準(zhǔn)設(shè)計(jì)量程值并記錄有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)（1）先置電源分壓電路的可變電阻R的動(dòng)觸頭于輸出電壓為零處（如圖3）；（2）如圖3，連接線路；圖3 兩量程電流表校準(zhǔn)（3）先校準(zhǔn)10mA量程。緩慢旋轉(zhuǎn)R，增大分壓值，使改裝表滿偏，讀出標(biāo)準(zhǔn)電流表的數(shù)值，如果不等于設(shè)計(jì)值（10mA），則應(yīng)調(diào)節(jié)分流電阻（調(diào)R1還是R2？調(diào)大還是調(diào)小？）得到分流電阻的校準(zhǔn)值RP2校準(zhǔn)，并作記錄。（4）再校準(zhǔn)1mA量程。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算式（2），應(yīng)有，把RP2校準(zhǔn)代入計(jì)算得到RP1校準(zhǔn)，再由，把RP2校準(zhǔn)和RP1校準(zhǔn)代入計(jì)算得到。（5）重復(fù)（3）（4）幾次，直到兩量程值校準(zhǔn)為止，得到

11、R1、R2的準(zhǔn)確校準(zhǔn)值。記錄于下表3、數(shù)據(jù)記錄表格（1）電流量程校準(zhǔn) 表一 設(shè)計(jì)電流表量程校準(zhǔn)分流電阻R1（）R2（）理論計(jì)算值 校準(zhǔn)后的校準(zhǔn)值（2）電流量程內(nèi)讀數(shù)校核 表二 校正改裝電流表量程內(nèi)讀數(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)1mA量程改裝表標(biāo)尺讀數(shù)IX (mA)0.200.400.600.801.00標(biāo)準(zhǔn)電流表相應(yīng)讀數(shù)IS (mA)IX=IS-Ix(mA)準(zhǔn)確度等級(jí)I1IgRgR2R1I2+-RG+-V2V1RH2RH1IG圖4四、5V、10V兩量程直流電壓表設(shè)計(jì) 把設(shè)計(jì)好的兩量程電流表等效為一個(gè)新的表頭, 然后設(shè)計(jì)加上分壓電阻構(gòu)成設(shè)計(jì)要求的多量程的V/I兩用表。（如右圖4所示）1、計(jì)算等效表頭的參數(shù)IG、

12、RG：2、計(jì)算分壓電阻阻值，搭接電路。 ，五、改裝的5V、10V兩量程直流電壓表的校準(zhǔn)檢測(cè) 1、標(biāo)準(zhǔn)電壓表參數(shù) 量程： mA； 準(zhǔn)確度等級(jí)： 。2、校準(zhǔn)設(shè)計(jì)量程值并記錄有關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)（1）先置電源分壓電路的滑動(dòng)電阻R的動(dòng)觸頭與輸出電壓為零處（如圖5）；（2）如圖5，連接線路；+REKRH1ABC改裝電壓表+-IG、RGV標(biāo)準(zhǔn)電壓表圖5 校準(zhǔn)5V電壓表的電路圖RH2V2V1-（3）先校準(zhǔn)5V量程。緩慢旋轉(zhuǎn)R，增大分壓值，使改裝表滿偏，讀標(biāo)準(zhǔn)電壓表的數(shù)值，如果不等于設(shè)計(jì)值（5V），則應(yīng)調(diào)節(jié)分壓電阻（調(diào)RH1還是RH2？，調(diào)大還是調(diào)小？）得到分壓電阻的校準(zhǔn)值RH校準(zhǔn)，并作記錄。3、數(shù)據(jù)記錄表格（1）電壓量程校準(zhǔn)分壓電阻RH1（）RH2（）理論計(jì)算值 校準(zhǔn)后的校準(zhǔn)值 表三 設(shè)計(jì)電壓表量程校準(zhǔn)（2）電壓量程內(nèi)讀數(shù)校核 表四 校正改裝電壓表量程內(nèi)讀數(shù)的測(cè)量數(shù)據(jù)5V量程改裝表標(biāo)尺讀數(shù)UX (V)1.002