模拟量
测量电路
电流信号
微安表头
⑵ 磁电式微安表头结构
磁电式微安表头是万用表的核心, 其结构如讲义P79图2.1.2所示. 它主要由两个部分组成,即: 固定部分 永久磁铁,机械零位调节器 园柱形的软磁铁铁芯,表盘. 可动部分 铝框,线圈,前后两根半轴, 指针和两个螺旋弹簧.
工作原理:
当表头中的线圈通过直流电流时,通 电线圈在均匀辐射磁场中要受到以下几个力 矩的作用:(P79图2.1.3) ①转动力矩: M=F×b 式中 F 线圈受力 b 线圈宽度 F=BLNI 其中 B 磁场强度
欧姆表中流过表头的电流I2与被测电阻的关系:
I2 Ig Rg IS E RS RX 红 黑 S为调零电位器,Rm为限流电阻,Rx为被 测电阻, Ro为欧姆表内阻. 当被测电阻Rx接在红黑表笔之间,这时回路 电流I为:
E I= R + Rm + Rx g
其中R'g是电流表的等效内阻.
RgRs Rm = Ro R ' g = Ro Rg + Rs
2,多量程欧姆表 多量程欧姆表常分为×1,×10,×100,×1K, ×10K,×100K档,各量程中1, 10, 100, 1K, 10K, 100K称为倍率. 多量程欧姆表的不同量程共用一条刻度尺. 多量程欧姆表的不同量程共用一条刻度尺.刻度 尺是以× 档刻度来刻度的 档刻度来刻度的. 尺是以×1档刻度来刻度的.
(2)多量程欧姆表各个并联电阻的计算 Ig Rg
RS R1 x1 R2 x10 R3 x100 E RX x1k
已知E,Ig,Rg,Rz 图中×1K档为欧姆表的 基本档位,Rm,Rs的计算 此时×1K档的内阻R01K 等于表盘中心刻度值Rz乘 以1K .
Rm 与单量程元件的计算相同.
令×100档时的中心阻值为R0 则: R0100= Rz × 100 =R1//R01K ×10档的中心阻值为R010 则: R010 = Rz × 10 = R2// R01K ×1档的中心阻值为R01 则: R01 = Rz × 1= R3// R01K 从上面可解出 :
⑷ 直流电压表的设计
① 单量程电压表设计
Ig Rg
RV
RV=〔U-Ig Rg〕/ Ig
U
② 多量程电压表设计
Ig Rg
RV1 U1
RV2 U2
RV3 U3 K
RVn Un
A
RV
B
R1= V
U1 IgRg Ig
R Vn U n U n 1 = Ig
U2 U1 R2= V Ig U3 U2 R3= V Ig
第三章 直流仪表的使用及直流电路测量
一,万用表原理与使用
1,万用表工作原理 万用表是一种最常用的电路测量仪表 以测量电压,电流,电阻三大常量为主. 有些万用表经功能扩展后,可以测量电 感,电容,温度,晶体管参数等值. 万用表的种类很多,根据测量结果的 显示方式不同,可分为模拟式与数字两大类.
⑴ 模拟式万用表测量过程
( I 3 Ig ) × ( R1 + R 2 + R 3) = Ig × Rg
③直流电流表使用注意事项 直流电流表使用注意事项
机械调零. 串接在被测电路中. 注意极性,要使被测电流从电流表的正极流入, 负极流出. Rs选择合适的量程.若不知道所测电流的大小, 首先应把量程放在较大量程上,而后逐渐调到 合适的量程,使指针偏转满刻度的一半以上. 测大电流时要外加分流器. 用完后,把万用表的功能键置于""或交流250V 量程.
当Rx=∞时, I2=0,表头指针不动,所以在表盘的 最左端,对应的刻度是欧姆表的∞. 可见欧姆表的表盘刻度与电压表 ,电流表的刻度是 相反的.
当Rx=R′g+Rm时:
1 E Rs 1 I2 = ( × ) = Ig 2 R`g + Rm Rg + Rs 2
指针指在表盘刻度的中间位置,所以 所以 定义R 为该欧姆表的中心阻值. 定义 0=R′g+Rm为该欧姆表的中心阻值 欧姆表的中心阻值,是设计欧姆表的重要参 数.
(1)表盘中心标度值 表盘中心标度值 表盘中心标度值R 是指× 档的中心阻值 档的中心阻值( 表盘中心标度值 z是指×1档的中心阻值(即 档的欧姆表内阻).各倍率档的中心阻值= 为×1档的欧姆表内阻).各倍率档的中心阻值 档的欧姆表内阻).各倍率档的中心阻值 表盘中心标度值R 乘以该档的倍率( 表盘中心标度值 z乘以该档的倍率(即该档的欧姆 表内阻). 表内阻). 表盘中心标度值R 是设计欧姆表的重要指标. 表盘中心标度值 z是设计欧姆表的重要指标. 一般取10,12,18,24,60等.多量程欧姆表的 不同倍率档所用的电池是不同的×10K档为9V积层 电池,其余档为1.5V干电池.
单位为 /V,称为直流电 压灵敏度,记为Sv.
令上式为:Sv=1/Ig
根据以上原理: 电压表每档内阻应等于电压灵敏度乘上该档 量程值.即: RV=SV×UN 直流电压表的内阻越大,对被测电路的影响 越小,测量的准确度越高.
③直流电压表使用注意事项 直流电压表使用注意事项
机械调零. 并接在被测电路中. 注意极性. 选用合适的量程.. 满足RV>>Rx的条件. 用完后,功能选择键置于"" 位置或交流250V～量程.
∫
T 2 0
Im sin ω tdt =
I
π
= 0 . 45 I
半波整流后的平均值与交流电流有效值的关系:
I=
I 0 . 45
Ig Rg
D1
I'g R'g
D2 i
由于二极管的导通电阻RD1是非线性的,因而Rg' 也是非线性电阻. 交流电流表各量程的分流电阻计算方法与直流 电流表各量程分流电阻计算方法相同,只需要把各 式中的Ig用Ig'替代即可,但应考虑Rg的非线性.
L 线圈长度 N 线圈匝数 I 流过线圈的电流
所以
M=BNLbI M=KI 上式中 K=BNLb 为正比常数
②反抗力矩 反抗力矩Mα是由前后两个弹簧产生的 Mα=ωα 其中 Mα为反抗力矩 ω为弹簧的弹性系数 α为指针偏转角度.
当旋转力矩与反抗力矩大小相等方向相反时,指 针在某一位置停止转动. 即: KI=ωα α=(K/ω)I 令K/ω=SI (称偏转灵敏度) 则: α=SII M=Mα
即:指针偏转角的大小与线圈中流过电流 的大小成正比.
③阻尼力矩 阻尼力矩是由转动的铝框受磁场力的作 用而产生的. 阻尼力矩的作用主要是减小指针来回摆动 的幅度,使指针很快停止在平衡位置上. ④摩擦力矩 摩擦力矩是当线圈转动时,指针转轴与轴 承间产生的一个摩擦力矩,这个力矩将影响指 针的指示偏差.
⑶ 表头参数及其测量方法
④,交流电压表设计和使用时的注意事项: 测量交流电压的误差比测量直流电压的误差大. 表盘上的刻度是按交流电压的有效值刻度的. 可测信号的频率范围有一定的限制,例MF-500 型万用表可测频率在45～1000Hz范围内. 交流10V档量程是单独刻度的.
⑹磁电式欧姆表的基本原理 磁电式欧姆表的基本原理
Rg × Rs R = g Rg + Rs
由电路原理图知流过表头的电流为:
Rs I2 = I × Rg + Rs
则:
E Rs I2 = × R' g + Rm + Rx Rg + Rs
从上式可以看出:当Rx=0时,I2最大
即:
E Rs I2 = × R' g + Rm Rg + Rs
表头指针满刻度偏转,为欧姆表的零刻度.
源 R 被 测 表 头
U s
V
Rg
K RN
当K闭合时,调R为R1/2,调RN 使被测表头指针满偏,则:
解方程,可得:
U RN Ig = R 2 + Rg // RN Rg + RN
Rg=RN
⑷ 直流电流表的设计
① 单量程电流表设计
Q Is × Rs = Ig × Rg Ig Rg Ig × Rg Ig × Rg ∴ Rs = = I Is I Ig Is Rg Rg Rs = = I 1 n 1 Rs Ig 式中:Rs为分流电阻,n为分流系数.
单量程欧姆表各元件的作用和计算. (a)RS又叫调零电位器 又叫调零电位器,起分流作用. RS的计算 的计算(已知:电池的电压Emax,Emin,Ig , Rg,R0) 当 E=Emax时 ,RS有最小值时
IgRg Rs min = E max Ig Ro
E=Emin时 ,RS有最大值时
IgRg Rs max = E min Ig Ro
②,交流电压表
Ig' Rg' RV1 RV2 U1~ RV3 U2~ U3~ RVn Un~
I ' gR ' g U 1~ RV 1 = = R'g I'g I'g U 2 ~- U 1～ R V 2= ′ Ig U
1~
M U n U n 1 = I'g
R Vn
③, 交流电压灵敏度
SV ~ = 1 ′ Ig
通常RS用一固定电阻与一可变电位器Rp组成, 固定电阻和可变电位器Rp的选取原则是:
RS〈Rmin, Rp〉(Rmax-Rmin)的电阻器. 并且使实际选的两个电阻之和要大于Rmax. (b)Rm的作用是限流和扩大量程. Rm的计算(已知:E=1.5V,Ig ,Rg,R0(R0 为设计指标))
IgRg Rs = E Ig Ro
(1) 若电路中若有电容,应将电容放电后再测. (7)测电阻时,手不要同时接触表笔的金属部分, 否则等于将人体电阻与被测电阻并联,使测量值 不准确.
七,万用表使用注意事项 万用表使用注意事项 〔1〕 看使用说明书,看表盘上的符号和使用 条件(P89).如要求水平放置使用的,不 能垂直放置使用. (2)万用表的红表笔接印有"+"的插孔,黑表笔 接印有"-","*"的插孔.测电压和电流时, 应注意被测量的极性应与万用表的极性一致. 〔1〕 转换开关(包括功能开关和量程开关), 应在测试前选好位置,严禁用电流档或用电阻 档去测量电压,否则会烧表. 〔2〕 不要读错刻度线.表盘只有交流10V档是单 独 刻度,在测直流电压时,不要去读交流10V档 的刻度