万用表设计试验报告

1、2.1附件1： ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析三用表的设计任务单：238号1表头满偏电流50yA2 DC.A：引入电流0.18mA3 表头内阻+附加串联电阻为Rg=3.3KG一、己知参数：1. 每人的任务条（每人不同，最后将任务条并设计作业一齐订好上交！）A. 直流电流档的引入电流0.18mA（每人不同）B. 测量机构总阻值（内阻+附加电阻二电阻Rg 3.3KH ,每人不同）2. 公共参数（每人相同）A. 测量机构的电流灵敬度：满刻度电流IS50I1A （每人不同）B. DC. A： 2.5级 1mA 10mA 5AC. DC. V： 2.5级2.5V 10V 250V输

2、入阻抗为：1 / IsD. AC V： 5.0级 10V50V 250V 1000V 输入阻抗为；4KG/v整流系数为：0.441,二极管正向电阻为：600Q交流调节电阻为2K3KE. Q： 2.5级xl xlO X100 （扩展量程xlK）电阻中心值：22Q工作电池：1.61.2V二、各量程的元件参数设计：1. DC. A量程的元件参数设计和分电路调试图：（l）DC.A量程的元件参数设计。设计一个多量程环形分流式直流电流表，如下图。设表头内阻为Rg,电流灵敏度为Ig,扩大的电流量程为II、12、13、I弓|,计算各分流电阻Rl、R2、R3、R4OId1.1附件1： ace与GBT19011-

3、2008标准主要差异性分析异性分析6d1) 当电流为I引时，Rs=Rl+R2+R3+R4=Ig*Rg/ (I 引一Ig) =0.00005*3300/(0.00018-0.00005)=1296.2308 Q2) 当电流为13时，Rl+R2+R3=Ig*(Rg+Rs)/I3=0.00005*(3300+1296.2308)/0.001=229.8115Q3) 当电流为12时，Rl+R2=Ig*(R 計 Rs)/I2=0.00005*(3300+12962308)/001=229811Q4) Rl=Ig*(Rg+Rs)/Il=0.00005*(3300+1296.2308)/5=0.04596Q

4、 由2) 3) 4)可得R2=22.9811-0.04596=22.9351 QR3=229.8115-22.9811=206.8304 Q5) R4=Rs-(Rl+R2+R3)=1296.2308-229.8115=1066.4193 Q(2)DC.A量程的分电路调试图。Space2. DC. V量程的元件参数设计和分电路调试图:(1) DC.V量程的元件参数设计。设计一个多量程直流电压表电路，如下图。R1 理 (Dpa 丁 口丁二设表头内阻为Rg,电流灵敏度为也。先计算R1Rl=Ul/Ig-Rg=2.5/0.00005-3300=46700Q 然后再用一段电路的欧姆定律分别计算R2, R3

5、R2=(U2-Ul)/Ig=(10-2.5)/0.00005=150000QR3=(U3-U2)/Ig=(250-10)/0.00005=4800000Q(2) DC.V量程的分电路调试图：R1R146.7 k Ohm46.7 k OhmR2150kOhmR34800 k Ohm-vVvR2150kOhm-wv-SpaceSpaceSpaceSpace3. ACo V量程的元件参数设计和分电路调试图：(I) AC.V量程的元件参数设计。交流电压的分流电阻计算和直流相似。交流电压的分压电阻电路如下图。设表头内阻为R師 电流灵敏度为也。1) 根据给定的交流电压灵敏度(输入阻抗Z)计算出交流引入电流

6、(二极管前) 1=1/Z=l/4000=0.00025A2) 由交流引入电流I计算出半波整流后的(二极管后)的电流Ik=I*0.435=0.00010875A3) 计算分流电阻R=Ig*Rg/(Ik-Ig)=0.00005*3300/(0.00010875-0.00005)=2808.510638Q4) 可调电阻RP 一般由经验取输入阻抗Z的一半RP=Z/2=2000 Q5) 计算Uo=Ug+URP+UVDl 0式中，Ug是测量机构内阻Rg上的电压；UR是电位器RP上的电压;UVD1是二极管VD1上的压降，硅管UVDl=0.65VoUo=U 計 URP+UVDl=Ig*R 計 RP*Ik+UV

7、Dl=0.00005*3300+2000*000010875+065=1.0325V6) 参考上图，计算各分压电阻：R1=(U1 -Uo)/I=( 10-1.0325)/0.00025=35870 QR2=(U2-U l)/I=(50-10)/0.00025=160000 QR3=(U3-U2)/I=(250-50)/0.00025=800000QR4=(U4-U3)/I=( 1000-250)/0.00025=3000000 Q图中c为滤波电容，约为5uF,防止整流后的脉动波形使表的指针不停的小幅摆动，VD2为保护 二极管。(2) AC.V量程的分电路调试图C15uFSpace4. Q量程的

8、元件参数设计和分电路图: (1)G量程的元件参数设计 1 挡基本电路如上图所示是电阻档基本电路，其中RP为调零电位器；RP和Rd组成分流电阻。1) 电位器RP触点移到b点，电池电压最髙(E=1.6V)O此时分流电阻为Rb(分流电阻小，分流电流大)。2) 电位器RP触点移到a点，电池电压最低(E=1.2V)O此时分流电阻为Rb+RP(分流电阻大，分流电流小)。3) 电位器RP触点移到b. a之间，电池电压为标准(E=1.5V),此时分流电阻为Rb及RP的一部分之和。2.零支路电阻Rb和RP的讣算各档电阻中心值：低倍率挡，RX1的电阻中心值RZ1 =22Q中倍率挡，RX10 的电阻中心值RZ2 =

9、 220 Q髙倍率挡，RX100 的电阻中心值RZ3 = 2200 Q最高倍率挡，RXlk的电阻中心值RZ4= 22kQ1.1附件1： ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析先以电阻测量高倍率档电阻中心值RZ3计算E不同时的电流，以保证Rx=O时能调零。例如， RZ3=2200 时，(b 点)Imax=1.6V/2200Q=727p A, (a 点)Imin=l2V/2200Q =545 y (c 点)I 标=1.5V/2200 Q =682 u A 当已知流过表头满刻度电流为Ig,表头内阻为Rg时，计算如下1) 当RP指在a点时的总分流电阻Rb+RP;Rb+RP=Ig*Rg/(

10、Iinln-Ig)=0.00005*3300/(0.000545-0.00005)=333.33333Q2) 当RP指在b点时的分流电阻Rb;Rb=( Rb+RP)*Imin/Imax=333.33333*0000545/0.000727=24988537 Q3) 计算分流电位器RP；RP=( Rb+RP)- Rb=83.44796 Q3. 串联电阻Rd的计算：串联电阻Rd是由低压高倍率的电阻中心值RZ3确定的。因为电位器RP是变数，设电位器RP触 点在中间，阻值为RP/2,接入Rd后，该档的总内阻等于RZ3,因此有Rd=RZ3-(Rg+RP/2)*(Rb+RP/2)/( Rg+RP/2)+(

11、 Rb+RP/2)=1931.795057 Q4 各倍率电阻的计算：各倍率电阻的电路如下图所示。1) 设R1为中心电阻RZ1=22Q时的并联电阻，考虑电池内阻ro般为0.9-1.1Q,从端口看 RZl-ro=RZ3/Ro 取 ro=l Q ,则有R16=(RZl-ro)*RZ3/RZ3-(RZl-ro)=(22.1)*2200/(2200.(22-l)=21.202386Q2) 设R2为中心阻值RZ2=220 Q时的并联电阻，同样有R17=RZ2*RZ3/(RZ3-RZ2)=220*2200/(2200-220)=244.444444Q3) 设R3为中心阻值RZ2=2200 Q时的并联电阻，则

12、有R18= RZ3*RZ3/(RZ3RZ3)=84) 设Rlk为测量最高倍率档(RXlk)串联电阻，由于其电阻中心值太大，致使灵敏度降低到端口短接(RX=0)时也无法调零，故需增加电源电压。由于最高倍率档电阻中心值RZ4=22kQ, 比高倍率挡大十倍，因而电源电压也大十倍，选电源EE为15V的层叠电池，同时无分流电阻 (R3=8),可见最高倍率挡也无法分流电阻，工作电流与高倍率挡相同。则高倍率挡串联电阻R1 k=RZ4-RZ3-REE=22000-2200-1000= 18800 Q 式中REE为电源EE的内阻，约为lkQo(2)G量程的分电路调试图A1R6RJ/83.448 Ohm it0%

13、：49.885 Ohm和一R51 938.49 Ohm14d21R8 .2029 OhmR4R42M.444 Ohm4.444 Ohm11.2VR21 Ohm R318800 OhmVW；SpaceL二"巧目R7kOhm三. 总线路图R20R19R1804596 Ohm 22 9351 Chm 206 92 Ohrn 106S.42 OhfTi t- yv r ci5uFTL?8CG 6! OhmR15R14249 885 Ohm FM3 dd3 Mm 巧0牝 VvV616812R1231.8 OhmR4 244.444R5?1.1024 QS14EL 1310R?600 k Cfi

14、rnR810 k CnmR1135870 OrrnR10 4800 k OhmR9150 k OhmR12*36 7 kCirifn :F62OJ0 k OnrnS6 inR3i Ohm="1.5V15VR01kOhmR218.8 k Ohm)C.V 挡R2OR19R18-04598 Ohm 229351 gm 208舶 Ohmf 006 42 Ctm74fWVC!SuFr2900.51 Or»m$19VWipionrin kohry.«a<».RI2 co 7 k OhmRtl35870 ormR10 4900 k OhmR2150 k OhmR

15、T800 k aim VX/V-P8ICO kCtmW250 V)CARI5R142的 885 Ohm|R)©3 44 & <mWV244.444R63DD0 > OhmS6UJ R31 Ohtin 815JR1J8 OhmR2IB BkOhm-A/vR21AlW1R20RI9R18R170 国 Ohm 21 対引 OEi 208.03 细m 1036.40 OmS R1? S R1I 5m S 358 TO OhmR10R94800 k Ohm160kOim5Ae15VR21 kOhft*CV四、校验图及达到的精度等级:DC.A校验图和校验精度等级的表格:Spa

16、ce接入电流源电流 端接入电流A电流表输出电流UA理论输出电流U A1155050.015.1附件1： ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析5/316.6750/316.66710/33333100/333333120.015050.00.01/316.6750/316.6670.02/333.33100/333.333130.0015050.00.001/316.6750/356.6670.002/333.33100/3 33.333I引0.000185050.00.0000616.6750/316.6670.0001233.33100/3=33.333DC.A准确度等级为&

17、#177;k%=0. 03/50*100%=0. 06%<2. 5%,满足要求。DC.V校验图和校验精度等级的表格：R1R146.7 k Ohm46.7 k OhmR34800 k OhmR2150kOhm-wv-R2150kOhmSpaceSpaceSpaceSpace接入电压源电压 端接入电压V电流表输出电流UA理论输出电流U AU12.55050.02.5/316.6750/3 16.6675/333.33100/333.333U21()5050.010/316.6750/316.66720/333.33100/3=33.333U32505050.0250/316.6750/316

18、.667500/333.33100/333.333DC.V准确度等级为lid1附件k ace与GBT190H2008标准主要差异性分析 土k%二0. 03/50*100%二0. 06%<2 5%,满足要求。AC.V校验图和校验精度等级的表格：l）10V交流电压挡检校：（合上1）C1spaceUl/V电流表示数实 验值/P A理论输出电流P A绝对误差/ u A最大绝对误差 /P A1051.3250.01.321.7910/314.8750/356.667-1.7920/333.09100/3 33.333-0.24AC-V 10V挡准确度为：±k%=1.79/50*100%

19、=3.58 % <5 %,满足要求。2）.50V交流电压挡校验（合上2）C1ISpace)U2/V电流表示数实 验 fi/U A理论输出电流U A绝对误差/ P A最大绝对误差 /U A12d1.1附件1： ace与GBT19011-2008标准主要差异性分析5051.7550.01.751.7550/316.8350/316.6670.16100/334.27100/3333330.94AC-V 50V挡准确度为：±k%=1.75/50*100 %=3.5%<5%,满足要求。3）. 250V交流电压挡校验（合上3）：C1ispaceU3/V电流表示数实 验值/"

20、;A理论输出电流P A绝对误差/ u A最大绝对误差 /U A25051.8950.01.891.89250/317.2150/3=16.6670.54500/334.52100/3=33.3331.19AC.V 250V挡准确度为：±k%= 1.89/50* 100%=3.78%<5%,满足要求。4）.1000V交流电压挡校验（合上4）C1ispaceU4/V电流表示数实 验值/PA理论输出电流P A绝对误差/ u A最大绝对误差/U A100051.9050.01.901.901000/317.2650/356.6670.592000/334.56100/333.3331.

21、23ACV 1000V挡准确度为:±k%=1.90/50*100%=3.8%<5%,满足要求。2校验图和校验精度等级的表格：1). 1.2V档调零图R7R/83.448 Ohm/J:49 885 Ohrnq R21931.9 OhmR311 2024 Ohrr门一W24R64.444 onmRISpace26dR41 Ohm R519900 OhmAAAr> R8>1 kOhni中心电阻值/Q电流表输出电流/UA2249.9422049.94220049.9422000/2). 1.6V档调零图R7Rj/83.448 orirri /R21S31.8 OhmR32

22、.2024 OhmR62- 4/44 Ohm'4JNR41 Ohm R518800 OhmVW>丸>1 kOhm中心电阻值/Q电流表输出电流/PA2250.9722050.97220050.9722000/I)22 Q校验图:RX/Q电流表示数实验值/PA理论值/ U A绝对误差/ U A最大绝对误差/ u a2223.46250.541.031132.2933.331.036611.7312.50().85.539.54400461107.828.330.51仪表准确度为:±k%=1.03/50*100%=2.06% <2.5%,满足要求。5).220 0

23、校验图R3249.885 Ohm(_VA/IRJ/83.44B Ohm/! 9%R31S31.8 OhmR411.2024 OhmR7:4>1.444 Ohm2匸一> R9>1 kOhmR111 CO Ohm/VA-R51 Ohm R618800 OhmVWRX/Q电流表示数实验值/PA理论值/ U A绝对误差/ U A最大绝对误差/ U A22024.54250460.811032.6933.330.6466012.2912.500.215539.20400.811008.1978.330.133仪表准确度为:±k%=0.8/50*100%=1.6%<2. 5%,满足要求。6). 2200 Q校验图：R8249.835 onmIRJ/83.44B Ohm/! 9%(_VA/R31S31.8 Ohm> R9>1 kOhmR51 Ohm R618800 OhmR411.2024 OhmW-R7:44.444 OhmR111000 OhmVxARX/Q电流表示数实验值/PA理论值/ U A绝对误差/ U A最大绝对误差/ U A220024.76250.240.57110032.9333.330.4660012.4312.500.0755039.43400.57110008.2978.330.033仪表准确度为:&#