电表的改装与校正实验报告

实验四电表的改装和校准实验目的1．掌握电表扩大量程的原理和方法；2．能够对电表进行改装和校正；3．理解电表准确度等级的含义。实验仪器：微安表，滑线变阻器，电阻箱，直流稳压电源，毫安表，伏特表，开关等。实验原理：常用的直流电流表和直流电压表都有一个共同部分，即表头。表头通常是磁电式微安表。根据分流和分压原理，将表头并联或串联适当阻值的电阻，即可改装成所需量程的电流表或电压表。一将微安表改装成电流表微安表的量程Ig很小，在实际应用中，若测量较大的电流，就必须扩大量程。扩大量程的方法是在微安表的两端并联一分流电阻RS。如图1所示，这样就使大部分被测电流从分流电阻上流过，而通过微安表的电流不超过原来的量程。设微安表的量程为Ig，内阻为Rg，改装后的量程为I，由图1，根据欧姆定律可得，（I-Ig）RS=IgRgRS=gggIIRI设n=I/Ig,则RS=1nRg(1)由上式可见，要想将微安表的量程扩大原来量程的n倍，那么只须在表头上并联一个分流电阻，其电阻值为RS=1nRg。图1图2二将微安表改装成电压表我们知道，微安表虽然可以测量电压，但是它的量程为IgRg，是很低的。在实际应用中，为了能测量较高的电压，在微安表上串联一个附加电阻RH，如图2所示，这样就可使大部分电压降在串联附加电阻上，而微安表上的电压降很小，仍不超过原来的电压量程IgRg。设微安表的量程为Ig，内阻为Rg，欲改装电压表的量程为U，由图2，根据欧姆定律可得，Ig(Rg+RH)=URH=gIURg（2）三改装表的校准改装后的电表必须经过校准方可使用。改装后的电流表和电压表的校准电路分别如图3和图4所示。首先调好表头的机械零点，再把待校的电流表（电压表）与标准表接入图3（或图4）中。然后一一校准各个刻度，同时记下待校电流表（或电压表）的示值I（或U）和标准表的示值和IS（或US）。以待校表的示值I（或U）为横坐标，示值I（或U）的校准值I=IS-I（或U=US-U）为纵坐标，作校准曲线。作校准曲线时，相邻两点一律用直线连接，成为一个折线图，不能连成光滑曲线。图3图4实验步骤：一电流表的改装和校准1.将量程为50μA的微安表改装成量程为50mA的毫安表。根据式（1）计算出RS的理论值，用电阻箱作为RS，将电阻箱调到理论值并与表头并联构成改装电流表；2.以实验室给出的毫安表为标准表，按图3连接好电路，然后校准标准表和改装表的机械零点，再校准改装表量程。3.校准量程：将滑线变阻器调至输出电压为零处，经老师检查无误后合上开关S。再将输出电压缓慢增加，使改装表正好指向满刻度，观察标准表是否指在满刻度50mA处。若不是，则调节电阻箱的阻值，并调节滑线变阻器，使改装表和标准表同时满刻度，这一过程称为校准改装表的量程。校准量程后电阻箱的读数为分流电阻的实际值。4.校准刻度：校准量程后，调节滑线变阻器，使电流逐渐从大到小，然后再从小到大地变化到满刻度，改装表每改变10mA，记下对应的标准表的读数，填入表中。5.作校准曲线：根据校准表和改装表的对应值，算出它们的修正值I=Is-Ix。在坐标纸上画出以I为纵坐标，Ix为横坐标的校准曲线。6.确定电表的准确度等级：找出校正结果中最大的绝对误差（即Imax）,将它除以电表量程可以得到该电表的标准误差。根据标准误差的大小即可标定电表的准确度等级。仪表精度等级有0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0二电压表的改装和校准1.将量程为50μA的微安表改装成量程为5V的电压表。根据式（2）计算出RH的理论值，用电阻箱作为RH，将电阻箱调到理论值并与表头串联，即称为改装的电压表；2.以实验室给出的直流电压表为标准表，按图4连接好电路，然后校准标准表和改装表的机械零点，再校准改装表量程。3.校准量程：将滑线变阻器调至输出电压为零处，经老师检查无误后合上开关S。再将输出电压缓慢增加，同时调节电阻箱的阻值，并调节滑线变阻器，使改装表和标准表同时满刻度。校准量程后电阻箱的读数为分压电阻的实际值。4.校准刻度：校准量程后，调节滑线变阻器，使电压逐渐从大到小，然后再从小到大地变化到满刻度，改装表每改变1V，记下对应的标准表的读数，填入表中。5.作校准曲线：根据校准表和改装表的对应值，算出它们的修正值U=Us-Ux。在坐标纸上画出以U为纵坐标，Ux为横坐标的校准曲线。实验数据处理：Rg=3610Ω1.将微安表改装成电流表RS理论=3.7Ω；RS实际=3.6Ω表头刻度/uA01020304050改装表读数Ix/mA01020304050标准表读数Is/mA由大到小01223.53342.550由小到大0122333.54150平均值sI01223.2533.2541.7550I=Is-Ix)/mA023.253.251.750最大绝对误差Imax=3.25mA标准误差=Imax/量程×100=3.25/50×100=6.5％电表的准确度等级为级（这组实验数据不太好，仪表精度等级大于5.0％，说明改装表校的不准。）2.将微安表改装成电压表RH理论=96390_Ω；RH实际=96370_Ω表头刻度/uA01020304050改装表读数Ux/V0.001.002.003.004.005.00标准表读数Us/V由大到小01.052.203.004.105.00由小到大01.102.003.004.054.90平均值sU01.0752.103.004.0754.95U=Us-Ux)/V00.0750.100.075-0.05最大绝对误差Umax=0.1V标准误差=Umax/量程×100=0.1/5×100=2.0％电表的准确度等级为2.5级