电表改装与校准
电表的改装和校准
实验6.16 电表的改装和校准1. 实验目的(1) 掌握改装电流表和电压表的原理和方法； (2) 学会校准电流表和电压表。
2. 实验仪器微安表(量程100μA)二个，毫安表(量程15mA)，伏特表(量程15V)，ZX21型旋转式电阻箱，滑线变阻器(0～100Ω)，直流稳压电源(0～15V)，单刀双掷开关各一个。
3. 实验原理在实验工作中，我们往往要用不同量程的电流表或电压表来测量大小悬殊的电流或电压。
例如从几微安到几十安，从几毫伏到几千伏。
但电表厂一般只制造若干规格的微安表和毫安表(通常称为表头)，我们可以根据实际需要，用并联分流电阻或串联分压电阻的方法，把它们改装成不同量程的电流表和电压表。
(1) 扩大微安表的量程若要扩大微安表(或毫安表)的量程，只要在微安表两端并联一个低电阻R s ，(称为分流电阻)即可，如图 6.16-1所示。
由于并联了分流电阻R s ，大部分电流将从R s 流过，这样由分流电阻R s 和表头组成的整体就可以测量较大的电流了。
设微安表的量程I g ，内阻为R g ，若要把它的量程扩大为I 0 ，分流电阻R s 应当多大？当AB 间的电流为I 0时，流过微安表的电流为I g (这时微安表的指针刚好指到满刻度)，流过R s 的电流I s = I 0 - I g ，由于并联电路两端电压相等，故0()g s g g I I R I R -= 0g g s gI R R I I ∴=- (1)通常取I 0= 10I g ，100I g ，… ，故分流电阻R s 一般为R g / 9 ，R g / 99 ，… 。
即：要把表头的量程扩大m 倍，分流电阻应取 1g s R R m =-(2) 把微安表改装成电压表若要把微安表改装成电压表，只要用一个高电阻R m (称为分压电阻)与原微安表串联即可，如图6.16-2所示。
由于串联了分压电阻R m ，总电压的大部分降在R m 上，这样由分压电阻R m 和表头组成的整体就可以测量较大的电压了。
电表的改装与校准
实验原理
设改装后的电流表量程为I，则有
I-IgRsIgRg RsIIg-R Ig g
若 I=nIg，则有Rs=Rg/(n-1)。 当表头的量程Ig和Rg确定后，根据所需扩大量
程的倍数n，就可以计算出所需并联的分流电阻Rs。
实验原理
2. 毫安表改装伏特表 毫安表的电压量程为IgRg，虽可直接测量电压，
电表的改装与校准
实验原理
1. 电流表扩大量程
使表针偏转到满刻度所需的电流Ig称为表 头（电流）的量程，Ig越小表头的灵敏度越高。 表头内线圈的电阻Rg一般很小，欲用表头测量 超过其量程的电流，就必须扩大它的量程。
实验原理
扩大量程的方法是在表头上并联一个分流电阻 Rs，如下图所示。图中虚线框内由表头和分流电阻 Rs组成的整体就是改装后的电流表。
实验内容及步骤
0.10
0.05 0
-0.05 -0.10
△IX/mA
2.00
4.00
6.00
8.00
电流表校正曲线
10.00 IX/mA
实验内容及步骤
电流表校正数据表格
单位 mA
分流电阻 RS: 计算值
Ω 实验值
Ω
IX
IS
△IX= IS- IX
实验内容及步骤
2. 将5mA的电流表改装成量程为10V的电压表 （选作）
(2mA)。这时表头示值正好等于电阻箱R3 的读数， 实验按下表格要求测量3次。
I/mA Rg/Ω Rg/Ω
测量表头内阻数据表
实验内容及步骤
2. 将5mA的表头改装成量程为10mA的电流表
实验内容及步骤
a)根据测出的表头内组Rg，求出分流电阻Rs（计 算值）。将电阻箱调到Rs后，图中的虚线框即 为改装后的10mA电流表。
电表的改装和校准实验总结
电表的改装和校准实验总结一、引言电表是我们日常生活中使用最为普遍的仪器之一，其作用是测量电流、电压和功率等电力参数。
然而，在长时间使用后，电表可能存在误差，需要进行改装和校准，以确保准确度。
本文将总结电表的改装和校准实验过程和结果。
二、改装实验1. 改装目的改装电表是为了提高其准确度和可靠性。
我们选择了一种常见的电表进行改装，选用的部件有：新一代电源供给模块、高精度ADC芯片和信号放大器。
改装后，电表将在测量电流、电压和功率等参数时更加精确。
2. 实验步骤首先，我们拆开了电表外壳，取下原有的电源供给模块，并安装新一代电源供给模块。
接着，我们连接高精度ADC芯片和信号放大器，确保信号输入到芯片和放大器后能够正确地转换和放大。
最后，将电表外壳重新装上，并进行电源调试和外观检查。
3. 实验结果经过实验，我们发现改装后的电表在测量电流、电压和功率等参数时，准确度有了明显的提高。
与改装前相比，改装后的电表误差范围在指定的允许误差范围内，且具有更好的稳定性和耐用性。
三、校准实验1. 校准目的校准电表是为了检验其测量结果与已知标准值之间的差异。
我们使用标准电压源和标准电流源，对电表进行校准，以便减小测量误差。
2. 实验步骤为了校准电表，我们首先将标准电压源与电表的电压输入端连接，并设置电压源的输出值为已知标准值。
然后，我们观察电表的读数，并记录其误差。
接着，我们将标准电流源与电表的电流输入端连接，并设置电流源的输出值为已知标准值。
同样地，我们观察电表的读数，并记录其误差。
最后，我们根据误差值进行调整，以使电表的测量结果更加准确。
3. 实验结果经过校准实验，我们发现电表在标准电压和标准电流输入下，测量结果与已知标准值之间的误差在可接受范围内。
校准后的电表具有良好的准确度和稳定性。
四、结论通过改装和校准实验，我们成功地提高了电表的准确度和可靠性。
改装后的电表在测量电流、电压和功率等参数时，误差范围在允许误差范围内。
电表的改装与校准
实验 电表的改装与校准电流计表头一般只能测量µA 级电流和mV 级电压，若要用它来测量较大的电流和电压，就必须用改装来扩大其量程。
磁电式系列多量程表都是用这种方法实现的。
电表改装的原理在实际中应用非常广泛。
一、实验目的1. 掌握一种测定电流表表头内阻的方法。
2. 学会将微安表表头改装成电流表和电压表。
二、实验仪器磁电式微安表头、标准电流表、标准电压表、滑线变阻器、电阻箱、电池、开关（单刀单掷和双掷）和导线等。
三、实验原理1. 将微安表改装成毫安表用于改装的μA 表，习惯上称为“表头”。
使表针偏转到满刻度所需要的电流I g 称表头的（电流）量程，I g 越小，表头的灵敏度就越高。
表头内线圈的电阻R g 称为表头的内阻。
表头的内阻R g 一般很小，欲用该表头测量超过其量程的电流，就必须扩大它的量程。
扩大量程的方法是在表头上并联一个分流电阻R s （如图13-1所示）。
使超量程部分的电流从分流电阻R s 上流过，而表头仍保持原来允许流过的最大电流I g 。
图中虚线框内由表头和R s 组成的整体就是改装后的电流表。
设表头改装后的量程为I ，根据欧姆定律得：g g s g R I R I I =-)(（13-1）gg g s I I R I R -=（13-2）若： g nI I = 则： 1-=n R R g s （13-3）当表头的参量I g 和R g 确定后，根据所要扩大量程的倍数n ，就可以计算出需要并联的分流电阻R s ，实现电流表的扩程。
如欲将微安表的量程扩大n 倍，只需在表头上并联一个电阻值为1-n R g 的分流电阻R s 即可。
2. 将微安表改装成伏特表微安表的电压量程为I g R g ，虽然可以直接用来测量电压，但是电压量程I g R g 很小，不能满足实际需要。
为了能测量较高的电压，就必须扩大它的电压量程。
扩大电压量程的方法是在表头上串联一个分压电阻H R （如图13-2所示）。
电表的改装与校准
4 测定R1和R2的阻值，并装配成安培表和伏 特表 5 调整改装成的安培表和伏特表的满量程， 并对分度进行校准。 要求：画出电路图，拟出操作计划，列出 校准结果表格，测出结果，并作出校准曲 线。 提示：以被校表的读数与标准表的读数的 差为纵坐标，以被校表的指示值为横坐标 做校准曲线。
注意事项
1.接通电源前，应检查滑线变阻器的滑键 是否在安全位置。 2.调节电阻箱时，防止电阻值从9到0的突 然减小。 3.记录时注意有效数字位数。
电表的改装和校准
简单设计性实验
任务
将一个表头改装成一个能测量0-100mA的 安培表和一个能测量0-3V的伏特表
目的
初步培养学生能根据要求，设计简单实验 的独立工作能力 巩固电学基本仪器的使用
பைடு நூலகம்纲
首先应知道表头的满度 电流Ig和内电阻Rg,算 出分流电阻R1和分压电 阻R2。再装配成安培表 和伏特表，经校准后可 供使用。
报告内容
1 实验名称、目的与任务 2 分项列出仪器清单，包括型号规格 3 分项列出计算公式，电路图，数据表格。
参考步骤
1 用比较的方法测定表头的满度电流Ig 要求：画出电路图，拟出操作计划，测出结果。 提示：将表头和标准微安表相串联，改变通过 表头的电流强度，使表头指针偏转到满刻度为止。 2 测定表头的内电阻Rg 要求：画出电路图，拟出操作计划，测出结果。
提示：（1）当表头指针偏转到满刻度时，如果在 表头上并联一个阻值和表头内阻Rg相等的电阻， 则表头的偏转将减小一半。注意这时应保持总电 流不变。---半值法 （2）让微安表和表头串联并使微安表的示 值较大，再让微安表和电阻箱串联并且微安表的 示值仍为同一个值，就认为表头的内阻和电阻箱 的阻值相同—替代法 3 计算出表头改装为安培表时的分流电阻R1和伏 特表时的分压电阻R2。 要求：列出计算公式，算出结果。
电表的改装与校准
保持单刀双掷开关同时闭合两个回路，调节变阻箱阻值为1/99倍微安表内阻，此时可视为初步完成电表改装，校准电流表，调节两个变阻箱，使得当表头指向最大示数时万用表测得电流值为10mA，此时即完成改装。
【数据处理与结果】（画出数据表格、写明物理量和单位，计算结果和不确定度，写出结果表达式。注意作图要用坐标纸）
3)预习报告要按实验设计的要求写好，经与教师讨论后再进行实验。
【实验内容】
将100mA表头改装成10mA表头,并作校准曲线。
注意！R串同时起到保护电表作用，应预先接入电阻，并防止误拨入“0”档。
先将电路如上图连接：
测量出微安表头达到最大示数时的电流值，调节变阻箱，使电路中的电流值和微安表头达到最大示数时的电流值相等，此时认为变阻箱阻值即为表头内阻。
【实验目的】
1、掌握将Μa表改装成较大量程的电流表的原理和方法。
2、学会校准电表。
【实验原理】（原理概述，电学。光学原理图，计算公式）
电流表的量程Ig它具有表头电阻Rg，所以具有满度电压Ug=IgRg。改装电表的过程实际上是欧姆定律在电路中的应用——被测电流I>Ig时，采用并联电路，让一部分电流I’分流；被测电压I>Ug时，采用串联电路，让一部分电压承加到外加串联电阻上。
I
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
Is
0.884
1.859
2.838
3.812
4.806
5.816
6.810
7.845
8.957
10.000
Is'
0.884
电表改装及校准实验报告
电表改装及校准实验报告电表是用来测量电流、电压、电功率等参数的仪器，是电力系统中不可或缺的设备。
然而，在长期使用过程中，电表可能会出现误差或损坏，需要进行校准或维修。
本实验旨在以电表为对象，探究其改装和校准方法，以提高电表的准确性和可靠性。
一、电表改装1.替换电表内部元器件电表内部的元器件可能会因长期使用而老化或损坏，导致测量结果不准确。
因此，可以通过更换电容、电阻、电感等元器件来改善电表的准确性。
2.添加滤波器电表测量电流或电压时，可能会受到电源噪声、线路干扰等因素的影响，导致测量结果不准确。
因此，可以在电表的输入端添加滤波器，以减少外界干扰，提高电表的准确性。
3.安装校准装置电表的准确性可以通过校准来提高。
为了方便校准，可以在电表内部或外部安装校准装置，以便对电表进行定期校准。
二、电表校准1.校准前的准备工作在进行电表校准前，需要先了解所需校准的参数，确定校准方法和标准。
同时，还需要对校准设备进行检查和校准，以保证校准的准确性。
2.校准方法电表的校准方法一般分为手动校准和自动校准两种。
手动校准需要手动调整电表的校准电位器，以使电表的测量结果符合标准值。
自动校准则是通过校准设备自动调节电表的校准电位器，实现自动校准。
3.校准结果的判定在校准完成后，需要对校准结果进行判定。
一般来说，如果电表的测量误差在规定范围内，则校准结果合格。
如果超出规定范围，则需要重新校准或更换电表。
三、实验步骤1.拆卸电表外壳，检查电表内部元器件是否正常。
2.更换电表内部老化或损坏的元器件，如电容、电阻、电感等。
3.添加输入端滤波器，以减少外界干扰。
4.安装校准装置，方便定期校准电表。
5.进行电表的手动或自动校准，根据校准结果进行判定。
四、实验结论通过本次实验，我们了解了电表的改装和校准方法。
通过更换电表内部元器件、添加滤波器和安装校准装置，可以提高电表的准确性和可靠性。
同时，通过手动或自动校准，可以对电表进行定期校准，确保其测量结果的准确性。
电表改装和校正
标准表量程选10mA
用电箱 取100Ω
（Ⅱ）校准零点和量程
未接通电源前，调零点 调节器使两表指针指零。
接通电源,调节 R和Rs ， 两表要同时满偏。
（Ⅲ）校准刻度 ：移动滑动变阻器R
先下行：满偏→零 数据
后上行：零→满偏 数据
必须调 到100.0
改装表格数 0.0 10.0 20.0
标 下行
准
表 格
2、步骤：
（Ⅰ）线路图：为了改变欧姆表量程，采用 P-93电路图（图3－10）：
电阻箱 30Ω
11KΩ
电阻箱
1.5V
注意：当Rg＋RΩ 》RS 时, R中≈Rs＝30Ω
（Ⅱ）计算 RΩ 上下限： 上限（理论值）： 下限：
1.65 Rmax I g Rg
R min=R i＝11kΩ
取 R0（预置值）＝Rmax－Rmin＝5.5k－Rg
（1）计算分流电阻Rs 表头满标度电流 Ig=100μA
改装表量程 I＝10mA 设表头内阻 Rg 若 I＝nIg ， 则分流电阻（理论值）
Rs＝Rg/（n－1）＝Rg /（100－1)
（2）电流表的校准（P93 图3-11）
用电阻箱取 分流电阻的
（(Ⅰ)
K改＝2.5，K标/K改<1/3
理论值
所以 K标 取0.5级,
必须调 到100.0
标准表读数
二、将表头改装成欧姆表
1、欧姆表的工作原理
将表头与可变 电阻 R0 ，固定电阻Ri ，电池 串联起来，就构成了一个 简单的欧姆表。
当接上外电阻 Rx 时， I＝E/（Rg＋R0＋Ri＋ Rx）。可见，当E、R0、Ri、Rg 一定时，I 与 Rx
一一对应，但不是简单的线性关系。因此，欧姆 表面板上的刻度值是不均匀的。
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电表改装与校准
实验目的
1、测量表头内阻及满度电流
2、掌握将1mA表头改成较大量程的电流表和电压表的方法
3、学会校准电流表和电压表的方法
实验原理
常见的磁电式电流计主要由放在永久磁场中的由细漆包线绕制的可以转动的线圈、用来产生机械反力矩的游丝、指示用的指针和永久磁铁所组成。
当电流通过线圈时，载流线圈在磁场中就产生一磁力矩M磁，使线圈转动，从而带动指针偏转。
线圈偏转角度的大小与通过的电流大小成正比，所以可由指针的偏转直接指示出电流值。
1、内阻的测定
电流计允许通过的最大电流称为电流计的量程，用Ig表示，电流计的线圈有一定内阻，用Rg
表示，Ig与Rg是两个表示电流计特性的重要参数。
测量内阻Rg常用方法有：半电流法也称中值法和替代法。
本实验用替代法测量电流计内阻。
测量原理图见图1。
当被测电流计接在电路中时，用十进位电阻箱替代它，且改变电阻值，当电路中的电压不变时，且电路中的电流亦保持不变，则电阻箱的电阻值即为被测电流计内阻。
替代法是一种运用很广的测量方法，具有较高的测量准确度。
图1替代法测内阻
2、改装为大量程电流表
根据电阻并联规律可知，如果在表头两端并联上一个阻值适当的电阻R2，如图2所示，可使表头不能承受的那部分电流从R2（分流电阻）上分流通过。
这种由表头和并联电阻R2组成的整体就是改装后的电流表。
如需将量程扩大n倍，则不难得出
R2=Rg/(n-1) ①
图2为扩流后的电流表原理图。
用电流表测量电流时，电流表应串联在被测电路中，所以要求电流表应有较小的内阻。
另外，在表头上并联阻值不同的分流电阻，便可制成多量程的电流表。
图 2 改装电流表图3改装电压表
3、改装为电压表
一般表头能承受的电压很小，不能用来测量较大的电压。
为了测量较大的电压，可以给表头串联一个阻值适当的电阻RM，如图3所示，使表头上不能承受的那部分电压降落在电阻RM上。
这种由表头和串联电阻RM组成的整体就是电压表，串联的电阻RM叫做扩程电阻（也叫分压电阻）。
选取不同大小的RM，就可以得到不同量程的电压表。
由图3可求得扩程电阻值为：
②
实际的扩展量程后的电压表原理见图3
用电压表测电压时，电压表总是并联在被测电路上，为了不因并联电压表而改变电路中的工作状态，要求电压表应有较高的内阻。
4、电表的校准
电表在扩大量程或改装后，还需要进行校准。
校准的目的是给出被校电表示值误差，看其指示值与相应的标准值（从标准表读出）相符的程度。
标准表应该比被校表高1~2个准确度级别。
校准点应选择被校表刻度的一组整数值。
校准的结果得到电表各个整数刻度的绝对误差。
选取其中最大的绝对误差即得改电表的允许误差，有时也称最大允许误差。
允许误差除以电表的量限。
再加上标准表的准确度等级a。
（校准表级别较高时可忽略），就可估算出该表的准确度等级。
若用a表示改装表的准确度等级，则有
③
电表的等级一般分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个级别，根据③式算出的a达到哪一级就定为哪一级。
电表的准确度除用等级表示外，也可用校准曲线表示。
即以被校电表的指示值Ixi为横坐标，以该
点的示值误差（等于被校表的指示值Ixi与标准表相应的指示值Isi的差值，即）为纵坐标，两个校正点之间用直线段连接，根据校正数据作出呈折线状的校准曲线（不能画成光滑曲线）。
在以后使用这个电表时，归根据校准曲线可以修正电表的读数。
实验内容
1、用替代法测出表头的内阻，按图1接线。
Rg= Ω
注意：联接线路时应将被改装表头输入端的外侧接线端接入电路，接通电源之前应将电阻器“”档至于非零位置。
2、将一个量程为1mA的表头改装成5mA量程的电流表
（1）、根据式①计算出分流电阻值R2填入表1，并按图2接线。
（2）、调节滑动变阻器使改装表指到满量程，这时记录标准表读数。
注意：RW作为限流电阻，阻值不要调至最小值。
然后每隔1mA逐步减小读数直至零点，再按原间隔逐步增大到满量程，每次记下标准表相应的读数于表2。
（3）、以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上作出电流表的校正曲线，并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别填入表1。
3、将一个量程为1mA的表头改装成1.5V量程的电压表
（1）、根据式②计算分压电阻RM的阻值填入表3，可用R1、R2进行实验。
按图3连接校准电路（2）、调节电源电压，使改装表指针指到满量程（1.5V）记下标准表读数。
然后每隔0.3V逐步减小改装读数直至零点，再按原间隔逐步增大到满量程，每次记下标准表相应的读数于表4。
（3）、以改装表读数为横坐标，标准表由大到小及由小到大调节时两次读数的平均值为纵坐标，在坐标纸上作出电压表的校正曲线，并根据两表最大误差的数值定出改装表的准确度级别。
数据处理
1.电流表的改装与校准
表1电流表的改装
表2 电流表的校准数据
2.电压表的改装与校准
表3电压表的改装
表4电压表的校准数据
改装表读数（V）
标准表读数（V）
示值误差ΔU（V）减小时增大时平均值
0.3
0.6
0.9
1.2
1.5
3.分别绘制改装后的电流表和电压表的校准曲线。
思考题
1.当校准改装后的电压表时，标准电压表示数偏大，当校准改装后的电流表时，标准电流示数偏小，为什么？
2.用比较法校准电表时，选择标准表的主要依据是什么？
实验设计
1.将一微安表头设计改装成多量程直流电流、电压两用表，其电流档的量程为5mA和50mA，电压表的量程为5V和50V，具体要求如下：
（1）设计并画出改装电表的电路原理图。
（2）计算附加电阻值（包括两个分流电阻和两个分压电阻）。
实验提示：要求改装的两用表电路具有“整体性”，因此，计算个附加电阻值（分流电阻和分压电阻时），要注意个量程之间的相互关系以及电流档和电压档之间的相互关系。
对于要改装的电压档，是以改装好的电流表作为改装电压表的等效表头。
1.改装表头为欧姆表
用来测量电阻大小的电表成为欧姆表，其电路如图所示。
图中V 为电池的端电压，它与固定电阻Ri，可变电阻R0以及微安表头相串联，Rx是待测电阻。
欧姆表测电阻时，首先需要调零，即将a、b两点短路（相当于Rx=0），调节可变电阻R0，使表头指针偏转到满刻度。
这是电路中的电流即为微安表头的量限Ig。
由欧姆定律得
（1）
式中Rg为表头的内阻，r= R0+ Ri。
在a、b端接入待测电阻Rx后，电路中的电流为
（2）
当电池端电压V保持不变时，Rx待测电阻和电流值I有一一对应关系，就是说，介入不同的电阻Rx，表头的指针就指出不同的偏转读数。
如果表头的标度尺预先按已知电阻刻度，就可以直接用来测量电阻。
因为待测电阻Rx越大，电流I就越小，当Rx=∞时（相当于a、b开路），I=0即表头的指针在零位，所以，欧姆表的标度尺为反向刻度，且刻度是不均匀的，电阻Rx越大，刻度线间隔越小。
要满足待测电阻Rx=0时，电路中通过的电流恰为表头的量限Ig，对于式（1）中的R0和Ri就有一定的要求。
因电池的端电压V在使用过程中会不断下降，而表头的内阻Rg为常数，故要求r= R0+ Ri也要跟着改变才能满足式（3）。
实际上，在Rx=0时，表头的指针偏到满刻度是通过调可变电阻（电位器）的阻R0值来实现的。
为防止电位器R0调的过小而烧坏电表，用固定电阻Ri来限制电流。
确定欧姆表电路中可变电阻R0和固定电阻Ri的阻值。
其方法如下：一般说新旧干电池的电压范围为1.30 ~1.65V，考虑调节的余地，可取干电池最高电压Vmax=1.70Ｖ，最低电压Ｖｍｉｎ＝１．２５V。
由公式（1）的
可见，V 在Vmin~Vmax之间，其变化范围为（Vmin~Vmax）。
因此，R0可以用[0~（）]的
电位器，而Ri可用阻值为的固定电阻。
实验步骤
1.根据表头的参数Ig和Rg以及电池端电压V的变化范围，按式（1）分别计算出图形中电阻r（r
= R0+ Ri）的上、下限阻值
2.选取一个定电阻Ri（Ri的阻值应与算出的下限阻值相等）和一个可变电阻R0（R0的最大阻值应
大于或等于上、下限阻值之差），然后将它们与表头和电池串联，组成如上图所示的欧姆表电路。
3.将图中的a、b两点短路，调节可变电阻R0，使表针偏转到满刻度（Rx=0）。
4.将电阻箱（即图中的Rx）给予欧姆表的a、b端。
取电阻箱的电阻为一组特定的整数值Rxi，记录
相应的表针偏转格式di。
利用所得数据Rxi与di，绘制出改装欧姆表的标度尺。