基本电工仪表的原理与使用.docx

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基本电工仪表的原理与使用

基本电工仪表的原理与使用

一、实验目的

（一）熟悉电压表、电流表、欧姆表的基本原理，组装简易万用表。

（二）学习校验电工仪表的基本方法。

（三）了解基本电工仪表的使用常识及其对被测电路的影响。

二、实验仪器设备

、

（一）简易万用表组装实验板

（二）直流稳压电源

（三）级标准直流电压表和直流电流表

（四）500型万用表

（五）滑线变阻器，标准电阻箱及电阻板

三、说明

（一）图为自装简易万用表原理图。

其中K1、K2是两个机械上联动的“单刀多投”旋转开关，搬动公共旋钮，动端（M、N）可同时换位，以改变测量功能及量程。

图为简易万用表组装实验板的元件布置示意图。

其中K1、K2被表达成平动式，可理解为动端M、N两个箭头在上下两条组线上滑动，同步换位。

在实际万表原理图中也经常采用这种方法表示旋转开关。

（二）图中，表头满偏电流Ig=100A，表头内阻Rg=。

…

（三）待装万用表测量功能及量程如下：

电阻档：

×1k量程[即表盘读数（）×1000]，标称中心阻值为15k。

直流电压档：

2V和10V量程。

直流电流档：

5mA和10mA量程。

—

~

>

[

（四）质量指标：

电阻档中心阻值相对误差<10%。

…

直流电压、电流档各量程的准确等级不劣于级。

四、预习内容

（一）仔细阅读附录中有关500型万用表和晶体管直流压电源的使用说明，及本实验后的附录。

（二）阅读各项实验内容，看懂有关原理，明确实验目的。

（三）根据图电路，弄懂测量未知电阻Rx的原理，写出能够说明测量原理的表达式。

（四）计算图电路中各电阻的阻值（设电池电压变化范围为~伏），并说明Rw的作用是什么

（五）设图中电池电压为标称值时，为使表头指针正好指在中间，Rw应等于多少表盘中心的阻值刻度数为多少（该值称为电阻档的标称中心阻值）。

（六）根据图画出图的联接图。

（七）设计实验五的原理图，并写出实验步骤。

）

五、实验内容

（一）初步熟悉500型万用表的使用方法。

1．用该表测量实验板上电池的端电压E=伏。

2．测量实验板上各电阻的阻值，记录于表中，并与预习内容（四）相比较。

注意改换量程时，务必重新调零。

表

R1

R2

?

R3

R4

R5

思考1：

正在通电运行的某电阻R能否用万用表档直接测得R的阻值为什么

（二）组装简易万用表

按照图在实验板上插接全部线路，并认真复查。

（三）对自装万用表进行校验

1．校验电阻挡

（1）将换档开关置于档。

（2）调零：

将两个测量表笔短接，调节Rw，使表针指在0处。

#

（3）测量中心阻值相对误差：

用所装万用表测量图中标准

电阻Rab，调节电阻箱的阻值，使表针在标称中心阻值处，记录

Rab=__________。

于是：

2．校验直流电压挡

（1）将换挡开关置于2伏挡。

（2）按图接线，其中U0是标准表，Ux是被校表。

通电前，应将滑线变阻器调于最小输出位置。

（3）将电源电压调到伏左右，再调节滑线变阻器，使被校表读数依次为表所列各值，同时分别记下对应的标准表读数。

表

Ux（V）

|

U0（V）

:

（4）计算各次测量的满刻度相对误差（引用误差）

【

3．校检直流电流挡

将换档开关置于5mA电流档，将电源电压调到6伏，按图接线，其中mA0为标准表，mAx为被校表。

依电压挡的检验方法，完成下列表格测量及计算任务。

表

！

Ix（mA）

1

2

3

4

5

I0（mA）

^

思考2：

图中，1k电阻的作用是什么

<

（四）研究电工仪表对被测电路的影响

按图接线。

分别用500型万用表的直流电压挡和级标准直流电压表测量A、B两点间的电压，记录测量结果。

A、B两点间的电压理论值应该是5V，这两块表的测量误差是多少记下这两块表的内阻，并分析之。

?

（五）设计型实验：

验证戴维南定理

现有晶体管稳压电源一台（电压调节范围0—30V），万用表一台，标准电阻箱一台，10k电阻2个，1k电阻1个。

设计一个验证戴维南定理的方法，画出实验电路图，写出实验步骤，记录实验数据，并进行分析。

图

六、总结要求

；

（一）说明自装万用表质量指标如何，并简略分析误差原因。

直流电压挡、直流电流挡的准确度等级确定方法如下：

若某一挡（如直流2V挡）校验数据中

则该挡准确度等级不劣于级。

（二）讨论实验内容（四）的测量结果。

（三）整理思考问题的答案，并回答如下问题：

1．自装万用表处于电阻挡时，红（接+号端子）、黑（接*号端子）两表笔中，哪只电位高，哪只电位低试述利用万用表档鉴别二级管极性的方法。

2．在用万用表电阻挡测量电阻之前，需要做哪些准备工作为什么

…

实验一附录测量仪表的准确度与灵敏度

一、误差及表达形式

利用实验手段测出被测量的测量值与该量的标准值进行比较，其差值称为误差。

有三类量值常被用作被测量的标准值。

（1）真值（A0）：

真值就是被测量本身所有的真实值。

真值一般是不可被测出来的。

因此真值也被称为理论值或定义值。

（2）指定值（As）：

由国际组织或国家测量局设立各种标准器，并以它的测量值作为一种测量标准，这种标准值称为指定值。

（3）实际值（A）：

在一般测量工作中，不可能将所有的测量仪器都直接与国际或国家标准器进行校准，而只能用准确度高一级或高几级的仪器仪表测量值作为标准，并将这种标准值称为实际值。

…

误差的表示方法主要有两种：

（1）绝对误差X

X=X－A

X——测量值（也称为示值）

A——实际值

（2）相对误差r

（即：

满刻度相对误差）

X——测量值

A——实际值

Xm——上量限值（即满刻度值）

二、电工仪表的准确度等级

在规定的工作条件下，由于仪表本身的原因造成的测量误差为基本误差，而由于使用不当（即工作条件不符合规定）而造成的除基本误差之外的误差称为附加误差。

因为仪表在不同刻度点的绝对误差略有不同，所以一般电工仪表的基本误差（K%）常用最大的引用误差来表示：

式中的K称为仪表的准确度。

我国的仪表按其准确度共分为,,,,,,七个等级。

、级表通常选作标准表。

~级仪表多用于实验室。

！

~级通常用于要求不高的工程测量。

由上式可知，测量时可能产生的最大绝对误差

若读数为X，则测量结果可能出现的最大相对误差r为：

例如：

500型万用表直流电压档的准确度等级为，若用此表50V量程档去量30V电压，可能出现的最大绝对误差是%×50=，最大的相对误差是：

，若用此表500V量程档去量同一个电压，则可能出现的最大绝对误差是%×500=，而最大的相对误差是

，仪表误差占被测量41%，测量结果就不可信了。

由此可见，测量结果的准确度不仅与仪表的准确度有关，而且还与被测量的大小有关。

所用仪表确定后，选用的量程越接近被测量值，测量结果的误差就越小。

这就是为什么应使指针偏转角大于满刻度的2/3以上才读取测量结果的原因。

三、准确度等级的确定

以校验电压表10伏档（直流）为例。

若假定被校表UX为级，按规定要选用准确度比被校表高二级的表作为标准表，所以选用级表作为标准表UA。

按图接线：

选取几个数据点来进行校验，记录数据并进行计算。

则该表可定为。

则应降低标准表的准确等级，再按上述做法重新交核。

四、灵敏度

灵敏度是用来表示仪表对被测量的反应能力的，它反映了仪表所能测量的最小测量。

在指示仪表中，被测量的变化将引起仪表的可动部分偏转角的变化，如果被测量变化了ΔX，引起偏转角的相应变化Δa，则Δa与ΔX的比值就是仪表的灵敏度，用S表示：

灵敏度过高，量限可能过小。

故不能单纯追求高灵敏度。

灵敏度过低，又不能反应被测量较小的变化。

万用表电压档的灵敏度是用欧姆/伏来表示的。

例500型万用表500V以下的直流电压档灵敏度为20000/V。

这就告诉我500V以下的直流电压务档，表头的满偏电流为1V/20000=50A。

选用50V档去量电压时，此表的内阻为20000/Ｖ×50=1000K。

若选用10V档去量电压时，此表的内阻为20000/Ｖ×10=200K，由此可进一步分析仪表对被测线路的影响。