将微安表改装成多量程电流表并进行初校.doc

多量程电流表的改装摘要：惠斯登电桥测微安表内阻。扩大表头电流量程的方法是在表头两端并联一个电阻，使超过表头量程的那部份电流从电阻流过。这样表头与电阻就组成了一个能测量较大电流的电流表。电表由于不可避免地存在结构的缺陷，在使用任一量程测量时，电表的指示值同电流的真值之间总是存在误差。需进行校准。关键词：惠斯登电桥；微安表；多量程；电表改装；校准。引言单一量程的电流表不能满足实验室使用需求，加之微安表的适用范围小，因此提出微安表改装成多量程电流表的方案。多量程电流表大大增加了微安表的适用范围，实现能够选择量程的功能。研究多量程电流表的改装，为研究万用表的结构原理提供帮助。正文一 实验仪器量程的微安表一块，电阻箱(0.1级)三个，惠斯登电桥、数字电压表精度(0.08%U+0.1)、3V直流稳压电源、开关各一个、滑线变阻器两个（高值、低值各一个）。二 实验原理1 用惠斯登电桥测微安表内阻实验原理惠斯登电桥的原理性电路如图1所示，4个电阻R1、R2、R3和R4联成一个四边形abcd，每条边称为电桥的一个“桥臂”，在对角a和c之间接上工作电源E，在对角线bd上再接上检流计G。电桥的“桥”就是指bd这条对角线而言;它的作用是将桥两端的电位直接进行比较。电源接通后，bd两点的电位一般并不相同，因此检流计中有电流通过，指针必然偏转。测量时若适当调节桥臂电阻，可使桥上没有电流通过(Ig=0)，检流计指零，此时称为电桥平衡。图1电桥平衡时，于是 将两式相除，得4个桥臂电阻的关系为因此待测电阻Rx，可表示为 (1-1)(1-1)式称为电桥的平衡条件。式中，R1 、R2称为比例臂电阻，其比值M称为倍率，RS称为比较臂电阻。若M（或R1 、R2）和RS已知，待测电阻Rx就可由（1-1）式求出。调节电桥平衡的方法有：a. 对滑线式电桥，是保持Rs不变，通过调节R1/R2的比值使电桥平衡；b. 对箱式电桥，是保持R1/R2不变，通过调节Rs使电桥平衡本实验所用QJ23型惠斯登电桥，电桥的结构形式基本类同，只是将4个十进位电阻器串联成RS；Rl、R2也由8只特定阻值的标准电阻组成，通过调节位置使倍率M分成7档（0.001、0.01、0.1、1、10、100、1000)。测量时，应根据被测电阻的阻值选取倍率，以保证RS有4位读数。待测臂Rs设有供接入待测电阻的接线柱。检流计左侧三个接线柱是检流计的连接端，当连接片连通“外接”时，检流计被接入桥路，当连通“内接”时，检流计被短接，此时既可“锁住”了检流计，又可从“外接”处接入灵敏度更高的检流计，电源既可接在一对接线柱“B”上，也可装在箱内，外接电源电压U=2V。该电桥测量范围为19.999106 ，基本量限为109999。在基本量限以内，用内部电源和检流计时，该电桥的准确度等级为0.2级。测量时仪器的允许误差为： 式中为电桥读数的满刻度值。2 使用方法测量前，通常先将检流计连片从“内接”换到“外接”，调整检流计的指针到零点，接入Rx，根据测电阻器的粗略值按附表1选择恰当的倍率，并使比较臂也有相应的读数，然后操作开关B和G，调节电桥平衡。附表1阻值范围（）110101010101010101010101010倍率0.0010.010.111010010003 将微安表头改装成两量程的直流电流表图2扩大表头电流量程的方法是在表头两端并联一个电阻 Rs，使超过表头量限的那部份电流从Rs流过，Rs称为分流电阻。这样表头与Rs就组成了一个能测量较大电流的电流表，如图2所示。选用不同的分流电阻，可以得到不同量程的电流表。 设表头改装后的量程为I ，根据欧姆定律有 (1-2)若将微安表的量程扩大n倍，即，则 (1-3)可见，如果在表头上并联阻值为Rs=Rg/(n-1)的分流 电阻，就将微安表的量程扩大了n倍。若要将表头改装成量程为 I1=n1Ig, I2=n2Ig两量程电流表，则只需给表头并联两个分流电阻R1=Rg/(n1-1)，R2=Rg/(n2-1)即可。两个量程可以通过一个转换开关来选择，如图3所示。 一般多量程电流表采用抽头式分流器，如图3所示。在图3中，当转换开关转到I1时，表头量程为两量程中最小量程I1，分流电阻Rs=R1+R2。此时 (1-4) 当开关转到I2时，表头量程为两量程中最大量程I2，分流电阻Is= I2。此时 (1-5)解(3)和(4)式得R1=R2= (1-6)4 改装电表的校正电表由于不可避免地存在结构的缺陷，在使用任一量程测量时，电表的指示值同电流的真值之间总是存在误差。而且在整个量程的不同指示值处绝对误差不同。校正的目的：1）评定该表在扩大量程或改装后是否仍符合原电表准确的等级；2）绘制校正曲线，以便于对扩大量程或改装后的电表能准确读数。k所谓准确度等级乃是国家对电表规定的指标，它以数字标在电表表盘上。如标明为S（S为0.1，0.2，0.5，1，1.5，2.5，5七个中的一个），则各点的最大示值误差=量程S%。图4k我国国家标准规定，对单向标尺电表以最大引用误差表示电表的基本误差，并以电表的基本误差表示电表的准确度等级。电表的最大引用误差（或标称误差