实验三提高仪表测量精度的方法

1实验三提高仪表测量精度的方法一、实验目的1、进一步了解电压表、电流表的内阻在测量过程中产生的误差及其分析方法。2、掌握减小因仪表内阻引起测量误差的方法。二、原理说明减小因仪表内阻引起测量误差的方法有：1、不同量限两次测量计算法当电压表的灵敏度不够高或电流表的内阻太大时，可利用多量限仪表对同一被测量有不同量限进行两次测量，所得读数经计算后可得到准确的结果。如图2-1所示电路，欲测量具有较大内阻Ro的电动势E的开路电压Uo时，如果所用电压表的内阻Rv与Ro相差不大的话，将会产生很大的测量误差。设电压表有两档量限，U1、U2分别为在这两个不同量限下测得的开路电压值，令Rv1和Rv2分别为这两个相应量限的内阻，则由图可得出ERRRUVV1011------（1）ERRRUVV2022--------（2）由（1）式得)1(111110UEVRUERRVVV--------（3）将（3）式代入（2）可2211122202)()(VVVVVVRRRUERURRRUE从中解得E，经化简后得122112210)(VVVVRURURRUUUE（4）由式（4）可知，不论电源内阻RO相对电压表的内阻RV有多大，通过上述的两次测量结果，经计算后可较准地测量出开路UO的大小。对于电流表，当其内阻较大时，也可用类似的方法测得准确的结果，如图2-2所示电路，不接入电流表时的电流为OREI接入内阻为RA的电流表A时，电路中的电流变为AORREI如果RA=RO，21I则出现很大的误差。2如果用不同内阻RA1、RA2的两档两限的电流表作两次测量并经简单的计算就可得到较准确的电流值。按图2-2电路，两次测量得11AORREI22AORREI解得221121212)(AAAAORIRIRRIIREI2、同一量限两次测量计算法如果电压表电压表(或电流表)只有一档量限，且电压表的内阻较小（或电流表的内阻较大）时，可用同一量限进行两次测量误差。其中，第一次测量并无两样，只是在进行第二次测量时必须在电路中串入一个已知阻值的附加电阻。（1）电压测量——测量如图2-3所示电路的开路电压Uo第一次测量电压表的读数为U1，（设电压表的内阻为Rv），第二次测量时应与电压表串接一个已知阻值的电阻R，电压表读数为U2，由图可知ERRRUVOV1ERRRRUVOV2解上两式，可得)(2121UURURUUEVO（2）电流测量，测量如图2-4所示电路的电流I第一次测量电流表的读数为I1，（设电流表的内阻为RA），第二次测量时应与电流表串接一个已知阻值的电阻R，电流表读数为I2，由图可知AORREI1RRREIAO2解得AAORIRRIRIIREI1221)(由上分析可知，采用多量限仪表两次测量法或单量限仪表两次测量法，不管电表内阻如何总可以通过两次量程和计算得到比单次测量准确的多的结果。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源0-30V1主控屏2仪表挂箱1DG1533可调电阻箱0～99999.91DG034电阻器6.2K、8.2K、10K、20K、100K等5专用测量导线若干四、实验内容1、双量限电压表两次测量法按图2—3电路接线，取E=3V，Ro=20KΩ2、用万用表的直流电压2.5V和10V两档量限进行两次测量，最后算出开路电压Uo之值。万用表电压量限双量限内阻值（KΩ）两个量限测量值（V）开路电压实际值（V）两次测量计算值（V）绝对误差△U（V）相对误差△U/U100%2.5V10VR2.5V和R10V参照实验一的结果。3、单量限电压表两次测量法实验线路如图2—3，用上述万用表电压2.5V量限档串接R=10K的附加电阻器进行两次测量，计算开路电压UO之值。开路电压实际值两次测量值测量计算值绝对误差相对误差Uo（V）U1（V）U2（V）Uo（V）△U（V）△U/U*100%34、双量限电流表两次测量法按图2—4电路接线，取E=3V，RO=6.2K，用万用表0.5MA和5MA两档电流量限进行两次测量，计算出电路中电流值I。R0.5MA和R5MA参照实验一的结果。万用表电流量限双量限内阻值（KΩ）两个量限测量值（mA）电流实际值（mA）两次测量计算值（mA）绝对误差△I相对误差△I/I*100%0.5mA5mA5、单量限电流表两次测量法实验线路入图2-4，用万用表0.5mA电流量限，串联附加电阻R=8.2K进行两次测量，求出电路中的实际电流I之值。电流实际值两次测量值测量计算值绝对误差相对误差0.5mAI1（mA）I2（mA）I（mA）△I△I/I×100%5mA五、实验注意事项同实验一六、实验报告1、完成各项实验内容的计算2、实验的收获与体会