实验3-电表改装与校准实验

实验8电表改装和校准实验(DH4508)电表在电能计量中应用广泛，因此知道如何使用电表非常重要。检流计(表头)由于其结构只能测量小电流和小电压。如果用于测量大电流或电压，必须对其进行修改以扩大其测量范围。万用表的原理是改装多量程微安表，微安表已广泛应用于电路测量和故障检测。实验目的1.测量表头的内阻和全电流2.掌握将1mA表改为大量程电流表和电压表的方法。3.设计一个r=1500的欧姆表，并要求e在1.31.6V范围内使用能量调零4.用电阻校准欧姆表，绘制校准曲线，根据校准曲线用组装好的欧姆表测量未知电阻5、学会校准电流表和电压表的方法实验原理普通磁电式检流计主要由绕有细漆包线的可旋转线圈、产生机械反扭矩的游丝、指示指针和置于永久磁场中的永久磁铁组成。当电流通过线圈时，载流线圈在磁场中产生磁矩M，使线圈旋转，从而驱动指针偏转。线圈偏转角度的大小与通过的电流大小成正比，因此电流值可以由指针的偏转来直接指示。1.允许通过检流计的最大电流称为检流计的测量范围。Ig用来表示检流计的线圈有一定的内阻。Rg用于指示Ig和Rg是指示检流计特性的两个重要参数。测量内阻Rg的常用方法包括：(1)半电流法也称为中值法。测量示意图见图8-1。图8-1图8-2当待测检流计接入电路时，检流计被完全偏置，然后十进制电阻箱与检流计并联作为分流电阻。改变电阻值会改变分流程度。当电流计指针指示中间值并且标准仪表读数(总电流强度)保持不变时，可以通过调整电源电压和RW来实现。显然，分流电阻值等于检流计的内阻。(2)替代法测量示意图见图8-2。当被测检流计接入电路时，用一个十进制电阻箱代替它，改变电阻值。当电路中的电压不变，电路中的电流(标准仪表读数)也不变时，电阻箱的电阻值就是被测检流计的内阻。替代法是一种应用广泛、测量精度高的测量方法。2、改装成大量程电流表根据电阻并联定律，如果在电表的两端并联一个电阻适当的电阻R2，如图8-3所示，电表不能承受的部分电流可以通过R2分流。由表头和并联电阻R2组成的整体(图中虚线框起的部分)是改进型电流表。如果测量范围需要扩大n倍，则不难获得R2=Rg/(n-1) (8-5)图8-3是电流膨胀后电流表的示意图。用电流表测量电流时，电流表应串联在被测电路中，因此要求电流表的内阻要小。此外，在表头上并联不同电阻值的分流电阻，可以制作多量程电流表。图8-3图8-43、转换成电压表一般来说，电表只能承受很小的电压，不能用来测量大电压。为了测量更大的电压，可以将一个具有适当电阻值的电阻RM串联到表头，如图8-4所示，这样表头不能承受的部分电压就落在电阻RM上。由表头和串联电阻组成的整体称为电压表，串联电阻称为扩展电阻。选择不同尺寸的电阻抗可以得到不同量程的电压表。从图8-4中，扩展范围电阻值可以如下获得：(8-6)actu的原理见图8-4用来测量电阻的电流表叫做欧姆表。根据调零方式的不同，可分为串联分压式和并联分压式两种。原理电路如图8-5所示。图中，e为电源，R3为限流电阻，RW为“零”电位计，Rx为被测电阻，Rg为电表的等效内阻。在图8-5(b)中，RG和RW一起形成一个分流电阻。在使用欧姆表之前，调整“零”点，即点a和点b之间的短路(相当于RX=0)，然后调整。(a)串联分压式(b)并联分流式图8-5欧姆表示意图RW的电阻值使仪表指针刚好偏转到满刻度。可以看出，欧姆表的零点处于仪表刻度的满刻度(即测量极限)，与电流表和电压表的零点正好相反。在图8-5(a)中，当端子a和b连接到被测电阻器Rx时，电路中的电流为(8-7)Rg、RW、R3是给定标题和行的常数。因此，当电源的端电压E保持不变时，测得的电阻和电流值一一对应。也就是说，如果连接不同的电阻，仪表将有不同的偏转读数。Rx越大，电流I越小。a和b两端短路，即当Rx=0 (8-8)时这时，指针已满。当Rx=Rg RW R3时(8-9)此时，指针在仪表的中间，相应的电阻值是中值电阻，显然r=Rg RW R3。当Rx=(相当于a和b开路)时，I=0，即指针位于表头的机械零位。因此，欧姆表的刻度是反刻度，并且刻度是不均匀的。电阻R越大，刻度间隔越密集。如果事先根据已知的电阻值校准仪表的刻度，电流表可以用来直接测量电阻。并联分流欧姆表利用分流使表头归零，具体参数可自行设计在欧姆表的使用过程中，电池的端电压会发生变化，而表头的内阻Rg和限流电阻R3是恒定的。因此，要求RW随e的变化而变化，以满足“零”的要求。在设计过程中，采用可调电源模拟电池电压的变化，范围为1.31.6V.实验仪器1.一台DH4508仪表改装和校准测试仪2.一个ZX21电阻箱(可选)实验内容关于DH4508电流表改装和校准测试仪的使用，请参考附录。在进行实验之前，仪器应使毫安表机械归零。1.用中值法或替代法测量仪表的内阻，并如图4-1或图4-2所示连接导线。rg=2.将量程为1mA的电表改装成量程为5mA的电表(1)根据等式(1)计算分流电阻值，首先将电源调整到最小值，将RW调整到中间位置，然后如图4.3所示连接导线。(2)缓慢调节电源，升高电压，使修改后的仪表达到满量程(可以调节RW变阻器)，然后记录标准仪表的读数。注意：RW是一个限流电阻，电阻值不应调整到最小值。然后降低电源电压，每1mA(满量程的1/5)逐渐将修改后的仪表读数降至零；(将标准电流表选择开关设置为20mA范围)调整电源电压，使修改后的电表读数按照原来的间隔逐渐增加到全量程。每次记录表8-1中标准仪表的相应读数。(3)以修改后的电表读数为横坐标，以标准电表由大到小、由小到大调整时两个读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上绘制电表的校准曲线，根据两个电表的最大误差值确定修改后电表的准确度等级。(4)重复上述步骤，将1mA表改为10mA表，每2mA测量一次。(可选)。表8-1改装仪表读数(毫安)标准仪表读数(毫安)指示错误I(毫安)当减少时当增加时平均值12345(5)将RG和面板上的仪表串联为新的仪表，重新测量一组数据，并比较电流扩展电阻的异同(可选)。3.重新安装仪表wi(3)调整电源电压，使修改后的仪表指针指向满刻度(1.5V)，并记录标准仪表的读数。然后，每隔0.3V逐渐将修改后的读数降至零，然后根据原始间隔逐渐增加至满量程。每次在下表中记录标准表的相应读数：表8-2重新安装仪表读数(v)标准仪表读数(v)指示误差U(V)当减少时当增加时平均值0.30.60.91.21.5(4)以改装后仪表的读数为横坐标，以标准仪表由大到小、由小到大调整时两个读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上绘制电压表的校准曲线，根据两个仪表的最大误差值确定改装后仪表的精度等级。(5)重复上述步骤，将1mA表改为5V表，每1V测量一次。(可选)。4、修改欧姆表和校准表面刻度(1)根据仪表参数Ig、Rg和电源电压E，Rw为470，R3为1K，也可自行设计确定。(2)根据图8-5(a)进行连接。将R1和R2电阻箱(此时为测量电阻Rx)连接到欧姆表的A端和B端，并调整R1和R2，使R=R1 R2=1500。(3)调节电源E=1.5V和Rw，使修改后的仪表指示器归零。(4)将电阻箱的电阻作为一组特定值Rxi，并读出相应的偏转网格编号di。使用读数Rxi和di，绘制修改后的欧姆表的刻度盘。如表8-3所示：表8-3 E=V，r=RxI()在r在r在r在r在r在2R中在3R中在4R中在5R偏转晶格数(di)(5)如图8-5(b)所示连接