电位差校准电压表

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用电位差计校准电压表的原理研究

[内容摘要]电压表经过长期使用，确凿度降低，试验室一般用电位差计校准.[关键词]电位差计电压表校准补偿原理

一、引言

由于电位差计确凿度等级，而寻常所用的电压表只有0.5级甚至5级，从精度上来说完全可以用电位差计来校准电表，但电位差计的量程较小，要用小量程的电位差计校准大量程的电压表必需设计一个合理的电路通过分压的方式实现。二、试验目的

1.理解电位差计的工作原理，把握电位差计的使用方法。2.理解补偿原理。

3.把握使用电位差计校准电表的方法。

4.学习简单电路的设计方法，培养独立工作的能力。三、试验仪器

UJ31型直流低电势箱式电位差计、直流稳压电源（3V）、滑线变阻器、待校电压表（量程1V）、电阻箱2个、单刀单掷开关、连接导线。四、试验原理1.电位补偿原理E如图是将被测电动势的电源Ex与一已知电动势的电源EO“+〞端对“+〞端，“-〞端对“-〞端地联成一回路，在电路中串联检流计“G〞，若两电源电动势不相等，即Ex≠EO回路中必有电流，检流计指针偏转；假使电动势EO可调并已知，那么改变EO的大小，使电路满足EX=E0，则回路中没有电流，检流计指示为零，这时待测电动势EX得到己知电动势EO的完全补偿。可以根据已知电动势值EO定出EX，这种方法叫补偿法。

２UJ31型直流低电势箱式电位差计测量电压原理.电位差计的工作原理是根据电压补偿法，先使标准电池与测量电路中的缜密电阻的两端电势差相比较，再使被测电势差（或电压）与确凿可变的电势差相比较，通过检流计G两次指零来获得测量结果。电压补偿原理也可从电势差计的“校准〞和“测量〞两个步骤中理解。（一）校准

将K2打向“标准〞位置，检流计和校准回路联接，

RT取一预定值，其大小由标准电池En的电动势确定

（根据温度而定）；调理RP，使检流计G指零，即En=IRT，此时测量电路的工作电流已调好为I=En/RT.校准工作电流的目的：使测量回路中的RU流过一个已知的标准电流I，以保证测量盘上缜密电阻RU的电压示值（刻度值）与加在其上的实际电压值相一致。（二）测量方法

将K2打向“未知〞位置，检流计和被测电路联接，保持I不变（即RP不变），调理测量盘RU（Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三个电阻转盘），使检流计G指零，即有Ex?Ux?IRU。由此可得

E由于箱式电位差计面板上的测量盘是根

Ex?nRTRU据RU电阻值标出其对应的电压刻

度值，因此只要读出RU电阻盘刻度的电压读数，即为被测电动势Ex的测量值。所以，电

位差计使用时，一定要先“校准〞，后“测量〞，两者不能倒置。

3.UJ31型电位差计测量电压方法：（1）将置K2到“断〞，Ｋ

１

置于“x1〞档或“x10〞档（视

被测量值而定），根据室内温度状况，计算标准电池的电动势En(t)的值，调理RT的示值与其相等，被测电动势（或电压）接于“未知1〞（或“未知2〞），将K3、K4打至“内附〞，

K5灵敏度打至较低档，在初步完成测量后再提高灵敏度并再次进行测量。假使不使用市电

供电，可在仪器相应的接线柱上分别接上“标准电池〞、“检流计〞、“工作电源〞，并将K3、

RRRK4打至“外接〞。（2）将K2置“标准〞档，按下“粗〞按钮，调理p1、p2和p3，使

灵敏电流计指针指零，再按下“细〞按钮，用

Rp2和Rp3确切调理至灵敏电流计指针指零。

此操作过程称为“校准〞。（3）将K2置“未知1〞(或“未知2〞)位置，按下“粗〞按钮，调理读数转盘Ⅰ、Ⅱ使灵敏电流计指零，再按下“细〞按钮，确切调理读数转盘Ⅲ使灵敏电流计指零。读数转盘Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的示值乘以相应的倍率后相加，再乘以K1所用的倍率，即为被测电动势（或电压）Ex。此操作过程称作“测量〞。（4）仪器使用完毕后，将开关K2置于“断〞的位置，切断电源，拔掉电源插头。4.用电位差计校准电压表原理

电位差计量程（171mV）与待校电压表量程(1V)，分压器R1与R2比值取：R1/R2=900/1005.确定待测电压表确凿度等级的方法：通过校准的试验数据,得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程，即得该电表的标称误差。根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，常记为K。例如，若0.5%<标称误差≤1.0%，则该电表的等级为1.0级。

五、试验步骤:

1.电路图连接电路，电阻箱R1、R2分别取适当值，电阻箱R1的两端接在电位差计的“未知〞接线柱上，电阻箱R2的两端接在待测电压表上。

2.计算室温下电池电动势之值，校准工作电流。

3.节滑线电阻R的滑动触头，在被校电压表量程范围内均匀地从“0〞开始，取5个电压值，用电位差计分别测出R1上对应的5个电压值，并将这些电压值换算为对应的校准值。4.将所测数据填入自拟的表格内，作出校正曲线。5.计算被校电压表确切度等级的实际级别

六、数据处理：

次数UR2（v）真值UR1(v)偏差△U(v)

10.20.185680.0143220.40.385070.0149330.60.581240.0187640.80.787460.0125451.00.986310.01369校正曲线0.020.0150.010.00500.20.40.60.81U偏差

由上图数据可得,最大偏差△U=0.01876v,因此待测电压表的标准误差为:K=△U/UX×100%=1.876%故该电压表等级为2.0级.七、心得:

通过做电位差计校准电压表这个试验，我了解了试验的基本原理和试验方法，把握了试验过程中仪器的使用和读数，还有不确定度得到分析方法，并且有独立做试验的能力，大大提高了我的动手能力和思维能力以及基本操作和基本技能的训练，做试验时要用科学认