Компенсационные методы измерений. Измерение ЭДС и напряжений потенциометром (Отчет по лабораторной работе № 4.1)

Страницы работы

Фрагмент текста работы

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Физический факультет

Кафедра общей физики

Кислер Дмитрий Владимирович

ОТЧЕТ

О лабораторной работе № 4.1

«Компенсационные методы измерений.

Измерение ЭДС и напряжений потенциометром»

Измерительный практикум, 1 курс, группа 7361

Преподаватель измерительного практикума

_________________ Климкин В.Ф.

«__»_____________ 2007 г.

Новосибирск, 2007 г.

1  Введение

Цель работы: изучение компенсационных методов измерения электрических величин.

Оборудование: потенциометр постоянного тока, термопара, нуль-термостат, печь с тиглем, двухкоординатный самописец.

1.1  Краткая теория

Потенциометр – прибор, предназначенный для измерения электродвижущей силы или напряжения методом сравнения. В качестве элемента сравнения в потенциометре, как правило, используются рабочие эталоны напряжения. Этим обеспечивается высокая точность и надежность измерений.

1.1.1  Принцип действия потенциометра

Суть компенсационного метода измерения заключается в следующем (рис. 1): источник измеряемого напряжения Ux включается встречно регулируемому образцовому источнику Uобр и, меняя напряжение образцового источника, можно добиться нулевых показаний нуль-индикатора А (чувствительного вольтметра или амперметра) – тем самым произвести измерение Ux = Uобр.

Подпись:  
Рис. 1. Принцип действия потенциометра:
Ux, Uобр  – измеряемое, образцовое (опорное) напряжения,
A – нуль-индикатор
Для обеспечения высокой точности измерений в качестве элемента сравнения Uобр необходимо применять эталон напряжения. К сожалению, регулируемых эталонов напряжения не существует.            

Подпись:  
Рис. 2. Сравнение неизвестного напряжения с эталонным:
R0 – переменное сопротивление; U – источник питания; EN – источник эталонного
напряжения; EX – источник измеряемого напряжения; А - нуль-индикатор
Поэтому измерение проводится в два этапа: снимается опорное напряжение с движка переменного сопротивления R0 при поочередном подключении к нему эталонного напряжения EN (рис. 2а) и измеряемого напряжения Ex (рис. 2б). Далее находится положение движка R0 при котором  напряжение, снимаемое с делителя, уравновесится напряжением EN (Ex). Если компенсация EN, Ex произошла при сопротивлениях делителя RN иRx, то верно следующее соотношение: => . Таким образом, измерив RN и RX,, мы получим отношение измеряемого напряжения к эталонному.


1.1.2  Одноконтурный потенциометр

Метод описанный в пункте 1.1.1 работоспособен, но неудобен, т.к. требует вначале измерения сопротивлений RN и Rx, затем расчета их отношения и вычисления Ex. Для упрощения процедуры измерения в реальном потенциометре строго фиксируют ток, протекающий через R0 (рабочий ток потенциометра). Это позволяет заранее отградуировать делитель напряжения непосредственно в Вольтах (а не в Омах), что гораздо упрощает процедуру измерения – сразу после компенсации напряжения Ex его значение можно прочитать по оцифровке делителя.

Упрощенная схема потенциометра, показанная на рис. 3, отличается от схемы, приведенной на рис. 1, дополнительным сопротивлением Rб, предназначенным для регулирования тока в цепи R0, отдельным входом для подключения рабочего эталона напряжения (нормального элемента Вестона) и переключателем П, при помощи которого можно подключать к делителю R0 либо измеряемое, либо эталонное напряжение.


Нормальный элемент используется для настройки рабочего тока при подготовке

потенциометра к работе. Он, как видно из схемы, подключается в фиксированную точку

делителя. Эта специальная контрольная точка, выбранная таким образом, чтобы при

протекании через R0 рабочего тока напряжение в этой точке было в точности равным ЭДС

нормального элемента Вестона. Поэтому, если при помощи переключателя П подключить

нормальный элемент к делителю, то при токе равном рабочему нуль-индикатор должен

показать ноль. Если же это не так, то ток следует отрегулировать при помощи Rб добившись

нулевых показаний индикатора. После того как рабочий ток установлен, потенциометр готов

к работе.


1.1.3  Многоконтурный потенциометр

Многоконтурный потенциометр представляет собой несколько одноконтурных потенциометров, смонтированных в одном корпусе и соединенных так, чтобы снимаемые с них напряжения суммировались на едином входе многоконтурного потенциометра. Данное техническое решение применяется для увеличения точности прибора с большой дискретностью. Например, вместо одного источника Uобр с выходным напряжением (0÷1) В и дискретностью установки 1 мкВ можно включить последовательно два источника: (0÷1) В с дискретностью 1 мВ и (0÷1) мВ с дискретностью 1 мкВ.

Похожие материалы

Информация о работе

Предмет:
Физика
Тип:
Отчеты по лабораторным работам
Размер файла:
1 Mb
Скачали:
0