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日期:2018-10-19瀏覽:18281次
UJ31型低電勢直流電位差計是采用補償法來測量直流電動勢或電壓,如配用直流標準電阻時,還可以測量直流電流和電阻。若配用各種轉換器時,還可進行非電量的測量。應在周圍空氣溫度20±15℃,相對濕度≤80℅,且沒有腐蝕性氣體和有害雜質的環(huán)境下使用。
二、電位差計的工作原理
如圖1所示,電位差計的工作原理是根據電
+ + I E 電源回路 RT - RP 壓補償法,先使標準電池En與測量電路中的精密電阻RT的兩端電勢差Ust相比較,再使被測電勢差(或電壓)Ex與準確可變的電勢差Ux相比較,通過檢流計G兩次指零來獲得測量結果。電壓補償原理也可從電勢差計的“校準”和“測量”兩個步驟中理解。
(一)校準
將K2打向“標準”位置,檢流計和校準回路聯接,RT取一預定值,其大小由標準電池En的電動勢確定(根據溫度而定);調節(jié)RP,使檢流計G指零,即En=IRT,此時測量電路的工作電流已調好為I=En/RT。
RU 測量回路 標 準標準 回路 K 未知 圖1 G En
- + Ex-
校準工作電流的目的:使測量回路中的RU流過一個已知的標準電流I,以保證測量盤上精密電阻RU的電壓示值(刻度值)與加在其上的實際電壓值相一致。
(二)測量
將K2打向“未知”位置,檢流計和被測電路聯接,保持I不變(即RP不變),調節(jié)測量盤RU(Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三個電阻轉盤),使檢流計G指零,即有Ex?Ux?IRU。 由此可得
Ex?EnRTRU
由于箱式電位差計面板上的測量盤是根據RU電阻值標出其對應的電壓刻度值,因此只要讀出RU電阻盤刻度的電壓讀數,即為被測電動勢Ex的測量值。所以,電位差計使用時,一定要先“校準”,后“測量”,兩者不能倒置。
三、UJ31型電位差計面板結構名稱與作用
?
Ⅰ、Ⅱ——步進測量盤,Ⅲ——滑線式測量盤:
RU被分成Ⅰ(?1)、Ⅱ(?0.1)和Ⅲ(?0.001)三個電阻測量盤,并在測量盤上標
出對應RU的電壓值,電位差計處于補償平衡狀態(tài)時可以從這三個轉盤上直接讀出未知電動勢或未知電壓值。
?
RT——溫度補償盤:
圖2 面板結構示意圖
RT是為了適應溫度不同時標準電池電動勢的變化而設置的,當溫度不同引起標準電池
電動勢變化時,通過調節(jié)RT,使工作電流保持不變。
?
K1——量程轉換開關。
圖3 面板結構圖
? ? ? ? ?
K2——測量選擇開關,為標準電池和未知電動勢的轉換開關。
K3——標準電池外接、內附轉換開關。
K4——工作電源外接、內附轉換開關。
K5——檢流計靈敏度選擇開關。
P1、P2、P3——工作電流粗、中、細調節(jié)盤。
RRp2調節(jié)工作電流,即“校準”時,分別調節(jié)p1(粗調)、三個電阻轉盤,以保證迅速準確地調節(jié)工作電流。
?
P4——檢流計調零旋鈕。
(中調)和
Rp3(細調)
? G——檢流計 ? “粗”、“細”和“短路”按鈕 左下方的“粗”、“細”和“短路”按鈕的作用是:按下“粗”按鈕,保護電阻和靈敏電流計串聯,此時檢流計的靈敏度降低;按下“細”按鈕,保護電阻被短路,此時檢流計的靈敏度提高;按下“短路”按鈕,檢流計被短路,此時檢流計指針不偏轉。
四、UJ31型電位差計測量電壓方法:
(1)將K2置到“斷”,K1置于“?1”檔或“?10”檔(視被測量值而定),根據室內溫度情況,計算標準電池的電動勢
En(t)的值,調節(jié)RT的示值與其相等,被測電動勢(或
KK電壓)接于“未知1”(或“未知2”),將3、K4打至“內附”,5靈敏度打至較低檔,在初步完成測量后再提高靈敏度并再次進行測量。
如果不使用市電供電,可在儀器相應的接線柱上分別接上“標準電池”、“檢流計”、“工作電源”,并將
K3、K4打至“外接”。
Rp1(2)將K2置“標準”檔,按下“粗”按鈕,調節(jié)針指零,再按下“細”按鈕,用為“校準”。
Rp2、
Rp2和
Rp3,使靈敏電流計指
和
Rp3調節(jié)至靈敏電流計指針指零。此操作過程稱
(3)將K2置“未知1”(或“未知2”)位置,按下“粗”按鈕,調節(jié)讀數轉盤Ⅰ、Ⅱ使靈敏電流計指零,再按下“細”按鈕,調節(jié)讀數轉盤Ⅲ使靈敏電流計指零。讀數轉盤Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的示值乘以相應的倍率后相加,再乘以K1所用的倍率,即為被測電動勢(或電壓)
Ex。此操作過程稱作“測量”。
(4)儀器使用完畢后,將開關K2置于“斷”的位置,切斷電源,拔掉電源插頭。
五、注意事項
1.電位差計在使用前,應將所有旋鈕及標度盤轉動數次,以使所有接觸部分能保持良好接觸。
2.接線路時注意各電源及未知電壓的極性。
3.為防止工作電流的波動,每次測電壓前都應校準。并且測量時,必須保持標準的工作電流不變,即當K2置“未知1”或“未知2”測量待測電壓時,不能調節(jié)RP之“粗”、“中”、“細”三個旋鈕。
4.測量前,必須預先估算被測電壓值,并將測量盤Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ調到估算值。
5.調節(jié)微調刻度盤Ⅲ時,其刻度線缺口內不屬于讀數范圍,進入這一范圍時測量電路已經斷開,此時檢流計指針雖然回到中間平衡位置,亦不是電路達到平衡狀態(tài)的指示。
6.注意檢流計靈敏度的用法。
7.實驗結束之后,必須將開關K2置于“斷”的位置!
六、思考題
1.箱式電位差計的工作原理是什么?使用箱式電位差計時,為什么要“先校準,后測量”?
2.為什么要使工作電流標準化?
3.電位差計的面板上的粗、中、細三個旋鈕的作用是什么? 4.在接線、拆線或調節(jié)未知電壓Ux之前,必須先把K2置“斷”處,其目的是什么? 5.箱式電位差計左下角之“粗”、“細”兩個按鈕的作用是什么?如何使用?
6.測量時為什么要估算并預置測量盤的電位差值?接線時為什么要特別注意電壓極性是否正確?
7.校準(或測量)時如果無論怎樣調節(jié)電流調節(jié)盤(或測量盤),電流計總是偏向一側,可能有哪幾種原因?
8.什么是“補償法”?用這種方法測電動勢有什么特點?
七、技術數據
1.準確度等級:0.05級
2.工作電源電壓為直流5.7~6.4V 3.電壓測量范圍 量限 “×10”檔 “×1”檔 測量范圍 小步進值 10μV 1μV 10μV~171mV 1μV~17.1mV 4.允許基本誤差: 本實驗室使用的UJ31電位差計的準確度等級為0.05級,在保證準確溫度為20±5℃,相對濕度≤80℅,且沒有腐蝕性氣體和有害雜質的環(huán)境中,其允許基本誤差應符合以下計算式:
?Ux??(0.05%Ux?0.5?U)
式中的?U為電位差計的小分度值,即當倍率取“?10”檔時?U為10μV,當倍率取“?1”檔時?U為1μV;
Ux為測量盤讀數示值;“
0.05%Ux”中的0.05是電位差
計的準確度等級;?U前的“0.5”值,對實驗室型電位差計取0.5,對攜帶型的取1。
5.溫度補償范圍為1.0176~1.0198V,其溫度補償盤的補進值為100μV,且各示值相對其參考值1.0186V的相對誤差≤±0.005℅。
6.未知測量回路的熱(接觸)電勢﹤1μV。 7.在使用溫度20±15℃,相對濕度≤80℅,其線路對金屬外殼之間的絕緣電阻≥100MΩ。 8.應能耐受頻率為50HZ,實際正弦波行交流電壓為500V歷時1分鐘的試驗而不擊穿。