基本电工仪表的使用与测量误差的计算

一．实验目的

1.2.3.

4.掌握电工仪表测量误差的计算方法。

二．实验原理

通常，用电压表和电流表测量电路中的电压和电流，而电压表和电流表都具有一定的内阻，分别用RV和RA表示。如图2－1所示，测量电阻

R2两端电压U2时，电压表与R2并联，只有电压表内阻RV

无穷大，才不会改变电路原来的状态。如果测量电路的电流表的内阻RA必须等于零，。但实际使用的电压表和电流表一般都不能满足上述要求，即它们的内阻不可能为无穷大或者为零，因此，当仪表接入电路时都会使电路原来的状态产生变化，使被测的读数值与电路原来的实际值之间产生误差，这种由于仪表内阻引入的测量误

?R1?R2电流I，电流表串入电路，要想不改变电路原来的状态，U?串入?U2VRVIRAA图 2-1差，称之为方法误差。显然，方法误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关，我们总是希望电压表的内阻越接近无穷大越好，而电流表的内阻越接近零越好。

1．用‘分流法’测量电流表的内阻

设被测电流表的内阻为RA，满量程电流为Iｍ，测试电路如图2－2所示,首先断开开关Ｓ,调节恒流源的输出电流Ｉ，使电流表指针达到满偏转,即I＝IA＝Iｍ。然后合上开关S, 并保持I值不变,调节电阻箱Ｒ的阻值,使电流表的指针指在1/2满量程位置，即

RRAImAIASIRIIIA?IS?m2

则电流表的内阻RA?R。

2．用‘分压法’测量电压表的内阻

可调恒流源图 2-2设被测电压表的内阻为RV，满量程电压为Uｍ，测试电路如图2－3所示,首先闭合开关Ｓ,调节恒压源的输出电压U，使电压表指针达到满偏转,即U＝UV＝Uｍ。然后断开开关S, 并保持U值不变,调节电阻箱Ｒ的阻值,使电压表的指针指在1/2满量程位置，即

RVUmR?UUm2

R?R。

则电压表的内阻VUV?UR?图2－1电路中，由于电压表的内阻RV不为无穷大，在测量电压时引入的方法误差计算如下：,

VV??U?R??US可调恒压源图 2-3U2?R2上的电压为：

R2UR1?R2,若R1=R2，则U2=U/2

??R2RVR2RV?R2，以此来代替

现用一内阻RV的电压表来测U2值，当RV与R2并联后，

上式的R2 ,

绝对误差为

RVR2RV+R2? ?U2?URVR2R1?RV+R2

RVR22RV+R2R2R1R2? ?(?U?U2?U2?)?U??URVR2R1?R2(R1?R2)(R1R2?R2RV?RVR1)R1?RV+R2U?U?R?R2?RV6 若1U?U2 ?U20?U0??10000?6?10000?33.300UU22

本实验使用的电压表和电流表采用实验一的表头（1ｍＡ、160Ω）及其制作的电压表（1V、10V）和电流表（1ｍＡ、10ｍＡ）。

三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字电流表（EEL－06组件或EEL系列主控制屏） 2．恒压源（EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种配置（1）＋6 V（+5V），＋12V，0～30V可调或（2）双路0～30V可调。）

3．恒流源（0～500ｍＡ可调）

4．EEL－23组件（含电阻箱、固定电阻，电位器）或EEL－51组件

5．EEL－30组件（含磁电式表头1ｍＡ、160Ω，倍压电阻和分流电阻，电位器）

四．实验内容

1．根据‘分流法’原理测定直流电流表1mA和10mA量程的内阻

实验电路如图2-2所示，其中R为电阻箱，用?100Ω、?10Ω、?1Ω三组串联，1mA电流表用表头和电位器RP2串联组成，10mA电流表由1mA电流表与分流电阻并联而成（具

体参数见实验一），两个电流表都需要与直流数字电流表串联（采用20mA量程档），由可调恒流源供电，调节电位器RP2校准满量程。实验电路中的电源用可调恒流源，测试内容见表2－1

表2－1 电流表内阻测量数据

被测表量程 S断开，调节恒源，S闭合，调节电阻R， （mA） 使I＝IA＝Iｍ（mA） 使IR＝IA＝Iｍ/2（mA） 计算内阻RA （Ω） 1. 1.R （Ω） 1 10 2．根据‘分压法’原理测定直流电压表1V和10V量程的内阻

实验电路如图2-3所示，其中R为电阻箱，用?1ｋΩ、?100Ω、?10Ω、?1Ω四组串联，1V、10V电压表分别用表头、电位器RP1和倍压电阻串联组成（具体参数见实验一），两个电压表都需要与直流数字电压表并联，由可调恒压源供电，调节电位器RP1校准满量程。实验电路中的电源用可调恒压源，测试内容见表2－2

表2－2 电压表内阻测量数据 被测表量程 S闭合，调节恒压源，S断开，调节电阻R，使（V） 1 10 使U＝UV＝Uｍ（V） UR＝UV＝Uｍ/2（V） R（Ω） 计算RV （Ω）

3．方法误差的测量与计算

实验电路如图2-1所示，其中R1＝300Ω， R2＝200Ω，电源电压U＝10V（可调恒 压源〕，用直流电压表10V档量程测量R2上的电压U2之值，并计算测量的绝对误差和相 对误差，实验和计算数据记入表2－3RV

相对误差?U/ U2?100? 表2－3 方法误差的测量与计算 计算值U2 实测值U’2 绝对误差?U= U2－U’2

1．实验台上的恒压源、恒流源均可通过粗调（分段调）波动开关和细调（连续调）旋 钮调节其输出量，并由该组件上数字电压表、数字毫安表显示其输出量的大小。在启动这

2.

3.电压表并联测量，电流表串入测量，并且要注意极性与量程的合理选择。

六．预习与思考题

1．根据已知表头的参数（1ｍＡ、160Ω），计算出组成1V、10V电压表的倍压电阻和1mA、10mA的分流电阻。

2．若根据图2－2和图2－3已测量出电流表1mA档和电压表1V档的内阻，可否直接计算出10mA档和10V档的

3．用量程为10A的电流表测实际值为8A电流时，仪表读数为8.1A，求测量的

4．如图2-4(a)、(b)为伏安法测量电阻的两种

电路，被测电阻的实际值为R，电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA,求两种电路测电阻R的相对误差。

RAARA??RVVARVV(b)RU?RU?(a)图 2-4七．实验报告要求

1．根据表2－1和表2－2数据，计算各被测仪表的内阻值，并与实际的内阻值相比较； 3

2．根据表2－3数据，计算测量的绝对误差与相对误差；