儀表電壓、電流量程的擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)

一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>1．掌握直流電壓表、電流表擴(kuò)展量程的原理和設(shè)計(jì)方法；
2．學(xué)會(huì)校驗(yàn)儀表的方法。

二．原理說明
多量程電壓表或電流表由表頭和測(cè)量電路組成。
表頭通常選用磁電式儀表，其滿量程和內(nèi)阻用Iｍ和R0表示。
多量程（如1V、10V）電壓表的測(cè)量電路如
圖1－1所示，圖中R1、R2稱為倍壓電阻，它們的阻值與表頭參數(shù)應(yīng)滿足下列方程：
多量程（如10ｍA、100ｍA、500ｍA）電流表的測(cè)量電路如圖1－2所示，圖中R3、R4、R5稱為分流電阻，它們的大小與表頭參數(shù)應(yīng)滿足下列方程：
當(dāng)表頭參數(shù)確定后，倍壓電阻和分流電阻均可計(jì)算出來。
根據(jù)上述原理和計(jì)算，可以得到儀表擴(kuò)展量程的方法。
擴(kuò)展電壓量程：用表頭直接測(cè)量電壓的數(shù)值為IｍR0，當(dāng)用它來測(cè)量1V電壓時(shí)，必須串聯(lián)倍壓電阻R1，若測(cè)量10V電壓時(shí)，必須串聯(lián)倍壓電阻R1和R2。
擴(kuò)展電流量程：用表頭直接測(cè)量電流的數(shù)值為Iｍ，當(dāng)用它來測(cè)量大于Iｍ的電流時(shí)，必須并聯(lián)分流電阻R3、R4、R5，如圖1－2所示，當(dāng)測(cè)量10ｍA時(shí)，‘－’端從‘ａ’引出，當(dāng)測(cè)量100ｍA時(shí)，‘－’端從‘ｂ’引出，當(dāng)測(cè)量500ｍA時(shí)，‘－’端從‘ｃ’引出。
通常，用一個(gè)適當(dāng)阻值的電位器與表頭串聯(lián)，以便在校驗(yàn)儀表時(shí)校正測(cè)量數(shù)值。
磁電式儀表用來測(cè)量直流電壓、電流時(shí)，表盤上的刻度是均勻的（即線性刻度）。因而，擴(kuò)展后的表盤刻度根據(jù)滿量程均勻劃分即可。在儀表校驗(yàn)時(shí)，必須首先校準(zhǔn)滿量程，然后逐一校驗(yàn)其它各點(diǎn)。

三．實(shí)驗(yàn)設(shè)備

1．直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表（EEL－06組件或EEL系列主控制屏）
2．恒壓源（EEL—Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ均含在主控制屏上，根據(jù)用戶的要求，可能有兩種配置（1）＋6 V（+5V），＋12V，0～30V可調(diào)或（2）雙路0～30V可調(diào)。）
3．EEL－23組件（含電阻箱 、固定電阻，電位器）或EEL－51組件、EEL－52組件
4．EEL－30組件或EEL－37組件、EEL－56組件（含磁電式表頭1ｍＡ、160Ω，倍壓電阻和分流電阻，電位器）

四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1．?dāng)U展電壓量程（1V、10V）
參考圖1－1電路，首先根據(jù)表頭參數(shù)Iｍ（1ｍＡ）和R0（160Ω）計(jì)算出倍壓電阻R1、R2，然后用EEL－30組件中的表頭和電位器RP1以及倍壓電阻R1、R2相串聯(lián)，分別組成1V和10V的電壓表。用它測(cè)量恒壓源可調(diào)電壓輸出端電壓，并用直流數(shù)字電壓表校驗(yàn)，如在滿量程時(shí)有誤差，用電位器RP1調(diào)整，然后校驗(yàn)其它各點(diǎn)，將校驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在自擬的數(shù)據(jù)表格中。
2．?dāng)U展電流量程（10ｍA、100ｍA、500ｍA）
參考圖1－2電路，根據(jù)表頭參數(shù)Iｍ（1ｍＡ）和R0（160Ω）計(jì)算出分流電阻R3、R4、R5，首先用EEL－30組件中的表頭和電位器RP2串聯(lián)，然后和分流電阻R3、R4、R5并聯(lián)。當(dāng)測(cè)量10ｍA時(shí)，‘－’端從‘ａ’引出，當(dāng)測(cè)量100ｍA時(shí)，‘－’端從‘ｂ’引出，當(dāng)測(cè)量500ｍA時(shí)，‘－’端從‘ｃ’引出。用它測(cè)量圖1－3所示電路中的電流，并用直流數(shù)字電流表校驗(yàn)，如在滿量程時(shí)有誤差，用電位器RP2調(diào)整，然后校驗(yàn)其它各點(diǎn)，將校驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在自擬的數(shù)據(jù)表格中。
圖1－3中，電源用恒壓源的12V輸出端，制作的電流表、直流數(shù)字電流表和電阻RL1、RL2串聯(lián)，其中，RL1＝51Ω，RL2用1ｋΩ的電位器（均在EEL－23組件中）。如您的設(shè)備為EEL－Ⅴ型，則需EEL－51組件和EEL－52組件。

五．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1．磁電式表頭有正、負(fù)兩個(gè)連接端，電路中一定要保證電流從正端流入，否則，指針將反轉(zhuǎn)。
2．電流表的表頭和分流電阻要可靠連接，不允許分流電阻斷開。
3．校準(zhǔn)1V和10V電壓表滿量程時(shí)，均要調(diào)整電位器RP1。同樣，在校準(zhǔn)10ｍA、100ｍA、500ｍA電流表滿量程時(shí)，均要調(diào)整電位器RP2。
4．實(shí)驗(yàn)臺(tái)上恒壓源的可調(diào)穩(wěn)壓輸出電壓的大小，可通過粗調(diào)（分段調(diào)）波動(dòng)開關(guān)和細(xì)調(diào)（連續(xù)調(diào)）旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，，并由該組件上的數(shù)字電壓表顯示。在啟動(dòng)恒壓源時(shí)，先應(yīng)使其輸出電壓調(diào)節(jié)旋鈕置零位，待實(shí)驗(yàn)時(shí)慢慢增大。?

六．預(yù)習(xí)與思考題
1．設(shè)計(jì)1V和10V電壓表的測(cè)量電路，計(jì)算出滿足實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求的各量程的倍壓電阻。自擬記錄校驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。
2．設(shè)計(jì)10ｍA、100ｍA和500ｍA電流表的測(cè)量電路，計(jì)算出滿足實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求的各量程的分流電阻。自擬記錄校驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格。
3．電壓表和電流表的表盤如何刻度？
4．如何對(duì)擴(kuò)展量程后的電壓表和電流表進(jìn)行校驗(yàn)？

七．實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1．畫出1V、10V電壓表和10ｍA、100ｍA、500ｍA電流表的測(cè)量電路，標(biāo)明倍壓電阻和分流電阻的阻值。
2．根據(jù)校驗(yàn)數(shù)據(jù)寫出電壓表和電流表的校驗(yàn)報(bào)告。
3．已知表頭參數(shù)：1ｍＡ、160Ω，設(shè)計(jì)一個(gè)萬用表（部分）測(cè)量電路，要求能測(cè)量1V、10V直流電壓和10ｍA、100ｍA、500ｍA直流電流。
4．回答思考題3和4。