多用电表、秒表、电阻箱的读数

范文一：多用电表、秒表、电阻箱的读数

多用电表、秒表、电阻箱的读数

1、(1998上海?19)图21-2表示用多用电表测电路中电流的实验，图中多用表测定的是__ ___(填甲电阻的电流、乙电阻的电流或总的电流)，测得的值是___________。

2、(1999上海?17)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，如果已知摆球直径为2.00cm ，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，让摆线竖直下垂，如图21-3所示，那么单摆的摆长是 cm(摆长为悬点到摆球球心的距离)。如果测定了40次全振动的时间如图21-4所示，那么秒表的读数为 s。

3、(2011年高考?全国理综卷?)使用多用电表测量电阻时，多用电表内部的电路可以等效为一个直流电源(一般为电池)、一个电阻和一表头相串联，两个表笔分别位于此串联电

路的两端。现需要测量多用电表内电池的电动势，给定的器材有:待测多用电表，量程为60 mA的电流表，电阻箱，导线若干。实验时，将多用电表调至×1 Ω挡，调好零点;电阻箱置于适当数值。完成下列填空:

(1)仪器连线如图l所示(a和b是多用电表的两个表笔)。若两电表均正常工作，则表笔a为______ (填“红”或“黑”)色;

(2)若适当调节电阻箱后，图1中多用电表、电流表与电阻箱的示数分别如图2(a)，(b)，(c)所示，则多用电表的读数为_________Ω(电流表的读数为_________mA，电阻箱的读数为_________Ω:

4、用多用表测量电

流、电压或电阻时，表盘

指针的位置如图21,-3所

示。如果选择开关指在 “,—2.5”位置时，测量

结果为 ;

如果选择开关指在 “,,—10”位置时，测

量结果为 ;

如果选择开关指在

“Ω×100”位置时，测量

5(一多用电表的电阻挡有三个倍率，分别是×1、×10、×100.用×

10挡测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很

小，为了较准确地进行测量，应换到

________挡(如果换挡后立即用表笔连接

待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是

________，若补上该步骤后测量，表盘的

示数如下图所示，则该电阻的阻值是

________ Ω.

6、.(2012上海徐汇区期末测试)((6分)如图所示为多用表测量某一

电阻、某一电压或某一电流时指针在刻度盘上停留

的位置，若选择旋钮在

?“×1kΩ”位置，则所测量

电阻的阻值为________kΩ;

?“10V”位置，则所测量

电压的值为_______V;

?“50mA”位置，则所测

量电流的值为________mA。

7 [06重庆卷.22] 用已调零且选

择旋钮指向欧姆档:“×10”位

置的多用表测某电阻阻值，根据

题22图1所示的表盘，被测电阻

阻值为,,,Ω。若将该表选择旋

钮置于1mA挡测电流，表盘仍题

22图1所示，则被电流为,,,mA。

8、(2009年安徽卷)用多用电表进行了几次测量，指针分别处于a、b的位置，如图所示。若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的档位，a和b的相应读数是多少,请填在表格中。

答案与解析

1、析与解:根据电路可以看出:多用表和乙电阻串联，它们再和甲电阻并联。所以测量的肯定是乙电阻的电流。测直流电流对应中间标示“”的刻度线，选择开关指在量程100mA ，应读0-2-4-6-8-10一组数字(看成0-20-40-60-80-100)，而且精度为 20mA?2mA10

指针在48mA和50mA之间并靠进50mA，进行二分之一估读，读作49mA或50mA均可

使用多用表时，应该注意:?表笔到实物不同的接法对应不同的功能(测电阻时，对象应从工作电路断开);?不同的挡位对应表盘上不同的

刻度线;?看清精度，确保电流或电压值估读正确。

解答本题时错误的情况有:?不能看清电路实质，认为是测甲和乙的总电流;?不能合理选择表盘对应刻度，测量结果表达混乱。

2、析与解:(1)如图21-3摆球下沿对应刻度为88.40cm ，所以摆长L = 88.40cm – 1.00cm = 87.40cm。如图21-4秒表分针读数为1min，秒针度数为15.2s，所以秒表读数为75.2 s。

点评:测量摆长时，正常情况错误有两种，?不从图21-3摆球下沿对应刻度度数减去半径长，而根据球心位置估计摆长为87.50 cm;?无估读数字0，结果摆长为L = 87.4cm。

测量周期时的错误情况有:没有将分针和秒针读数相加得出正确结果或者将秒针示数;估读为15.20s导致有效数字位数出错。

3、(1)黑 (2)14.0;53.0;4.6

解析:(1)根据所有电器“红进黑出”的一般原则，对多用电表来说，电流从红表笔进入多用电表，电流从黑表笔从多用电表流出，由于设计电路图中a表笔接在电流表的正极，故电流经过多用电表从a表笔流出，故a表笔为多用电表的黑表笔。(2)欧姆表读数为R,14.0Ω;电流表读数为I,50mA，10mA×3.0,53.0mA;电阻箱读数为:4×1Ω，6×0.1Ω,4.6Ω。 10

4、0.86V;3.4mA;2.8kΩ 。

35、 ×100 调零(或重新调零) 2.2×10(或2.2 k)

6、 32;4.4;22.0

7、220 Ω 0.40 mA

8、答案:

【解析】直流电流100mA档读第二排 “0,10”一行，最小度值为2mA估读到1mA就可以了;直流电压2.5V档读第二排“0~250”一排，最小分度值为0.05V估读到0.01V就可以了;电阻×100档读第一排，测量值等于表盘上读数“3.2”乘以倍率“100”。

范文二：数字化有源电阻箱的设计

数字化有源电阻箱的设计

The Desi gn of Di gi t a l Resist a nce Box wi t h Power Sou rce

?易灵芝王根帄彭寒梅 Yi L i ngz hi W a ng Gen pi ng Peng Ha n mei

一个实用的数字化有源电阻箱。它经运算放大器完成有源电阻的合【作者简介】易灵芝 ,女 ,副教授 ,硕士 ,湘潭采用多级放大的电路结构 , 单片机成。市电机工程学会理论电工分会负责人。研究方可根据输入信号的大小合理地分配 2 . 1 负载不接地的 V/ I 恒流源向 :计算机测控技术、交流调速与电力电子装

置。工作单位 : 湘潭大学信息工程学院。通讯各级的放大倍数 , 以扩大输入信号电路地址 :411105 湖南省湘潭市。 ( ) 的动态输入范围。首先 ,我们分析图 2 a所示电( 王根帄 , 深圳高等职业技术学院深圳路。图中 A 为运算放大器 , R为负 L ) 518055。 2 . 系统组成和原理分析载电阻 , R为一个固定电阻。理想 b ( 彭寒梅 , 湘潭大学信息工程学院湘潭 ) 的运算放大器具有“虚短”和“虚断” 411105。数字化有源电阻箱的系统组成 ( 两个特性即两个输入端之间的电【摘要】介绍一种以单片机为核心 , 利如图 1 所示。动势差趋于零、两个输入端的电流用数字电路与模拟电路混合设计的数字化有源

) 趋近于零。由此可见 ,放大器的同电阻箱 ,其体积小、准确度高、结构简单、具有数

相输入端和反向输入端电势差为字化接口及完善的自我保护功能 , 易于与微机

零 ,故输出端 B 点电势等于 V , V 组成自动检测系统。 i i

单片机【关键词】有源电阻箱数字化在 R 上形成电流 I = V / R 。由 b b i b 【收稿时间】2004 - 05 - 31 于输入端电流为零 , 故电流 I只可 b

能由运放输出端提供 , 亦即有 I=L 1 . 引言 I, 因此有 : b 图 1 数字化有源电阻箱组成框图传统的直流电阻箱一般采用锰它由单片机、A/ D 和 D/ A 转换 ( )I= V / R 1 L i b铜电阻丝绕制成许多固定电阻 , 然

( ) 分析 1式可知 , 当 V 一定时 , 电路、隔离放大器、程控放大器、有后用旋转开关选择其中的组合 , 以 i 得到所需的电阻值。虽然其准确度 I一定 , 与负载电阻无关 , 此电路构源电阻电路、报警及继电器驱动电 L

较高 ,但是体积较大 ,特别是不具备路、键盘及显示电路和串数字化接口 , 很难与计算机连接以行通信接口构成。在程应用于自动检测系统。为了使之实控放大器中 ,系统根据不用化 ,提高其智能程度 ,我们决定充

同等级的电压信号分别分利用数字系统与模拟系统各自的

优势 ,利用单片机强大的控制功能 , 选择与其相对应的放大

采用 A T89C51 单片机为核心设计倍数进行放大 ;放大后图 2 恒流源电路和有源电阻电路 () 的输出电压由 D/ A数成一个恒流源。 / 模转换电路控制其衰减倍数 ,然后 2 . 2 有源电阻的实现

参考文献 , 我按上述原理和换能器设计前盖板 l = 9mm , 聚能器 l = 5 5 应崇福. 超声学. 北京 : 科学出版社 , 1 50 mm ,聚能器直径为 10mm。振子前们进行了实验 ,取得了较好的效果。 1990 换能器压电陶瓷的居里温度为 v f2 胡松青. 应用声学. 2003 后的振速比约为| | = 38 。 v b 330 ?,故该装置适合于深井、高温陈桂生. 超声换能器设计 ,北京 : 海洋出 3

条件下使用 , 并且具有每小时雾化 3 . 结束语版社 ,1984 ?

量大 ,体积小 ,成本较低等特点。

( ) 箱。在充分考虑有源电阻箱工作电信号可能远离电阻箱 , 两者地电位在图 2 a的基础上 , 我们构造图 2

( ) b所示电路。如用欧姆表测量 CD , 不可避免地存在长线干扰不一致流的适应范围条件下 , 按其工作电

端的等效电阻 , 其值为 :和传输网络阻抗引入的误差。因流的大小合理选择 R,见表 2 。b

表 1 输入电压的放大倍数设定 R = U / I = U / I= U 此 , 对隔离放大器的要求是 :高输入 x CD CD CD L CD ( )电压等级 V 1V ?10V 0 . 1V ?1V < 0="" .="" 1v="" 3="" r="" v="" 阻抗="" 、高="" 共="" 模="" 抑="" 制="" 比="" 、低="" 泄="" 漏="" 电="" 流="" 、="" bi="" 可编程放大器="" 显然="" ,="" 当="" v="" 一定时="" ,="" r="" 并不是="" i="" x="" 1="" 10="" 100="" 放大倍数="" 高增益和宽增益调节范围="" 。="" 由于有一个常数="" 。为了使="" r="" 为常数="" ,="" 则必="" x="" 源电阻箱工作在直流方="" 须使="" :="" 表="" 2="" 工作电流与对应="" r="" 的选择="" b="" 式="" ,="" 对放大器的带宽可不作要求="" ,="" 所工作电="" 0="" .="" 1a="" 0="" .="" 01a="" 0="" .="" 001a="" 0a="" 1a="" (="" )流="" a="" (="" )u="" v="常数" 3="" 以我们选用具有较高的线性度和隔="" cd="" i="" 0="" .="" 01a="" 1a0="" .="" 1a(ω)="" r="" 1="" 10="" 100="" 1000="" b="" 离="" 性="" 能="" 的="" 变="" 压="" 器="" 耦="" 合="" 放="" 大="" 器="" (="" )="" 如果式="" 3能够成立="" ,="" 我们就可="">

程控放大器的放大倍数和 R AD208 , 时针驱动采用专用芯片 b( ) 以在图 2 b的基础上设计一个有源

的适当选取都是在单片机的算法控 AD246 ,并采用单位增益接法 ,见图 3 。电路以替代一个直流电阻。可用

制下实现的。在用户预置好电阻值 3 . 2 程控增益放大器A/ D 和 D/ A 转换电路来实现式

后 ,程控放大器的放大倍数设置原采用可编程运算放大器件 () 3。

则是 : 选择最小的程控放大倍数和 P GA103 ,对隔离输出级输出的电压如采用改用 V/ F 和 F/ V 电路

相应最小 D/ A 的衰减倍数。这样做进行放大 , 通过单片机对可编程器则可降低成本、简化系统硬件电路 ,

可以使得由放大器和衰减器引起的件 P GA 的 1 脚和 2 脚进行控制 ,使此时电压信号 U 和 V 都转换成 CD i

误差减少到最小。继电器动作的原放大倍数根据表 1 分别为 ×1 、× 用频率来表示 , 单片机只须对转化

则是 : 单片机根据用户输入的电阻 10 、×100 三种不同的数值。这样能后的频率值进行处理。即 :

值 , 计算 U / R 的大小 , 然后根据( ) V = U / X , R = R 3 X 4CD x 使系统满足对输入信号大小不同的 i CD x b

( ) 式 4说明 , 对于经过适当改造的线结果的大小按表 2 来使相应的继电放大要求 , 速度高、动态响应好、且路 , 一个确定的 X 值对应于一个电器动作以选择适当的 R 值。 b 硬件电路简单 ,容易实现。阻值。如果要改变有源电路的 3 . 3 V/ F 和 F/ V 转换电路电阻值 , 只需重新设定 X 的值。μ采用 L M331 和A741 分别 2 . 3 控制原理设计构成的精密 V/ F 转换电路和本装置的控制由单片机精密 F/ V 转换电路。V/ F 转 A T89C51 完成 , 任一输入信号必须换电路的对应范围为 : 电压先经隔离放大器和程控放大器放大 ( ) V 0V ?10V —频率 F 后 , 再送数控衰减器才能得到图 1( ) 0 Hz ?100 k Hz。F/ V 转换中的 V 值。在对前级隔离放大的i 电路对应关系为 :频率 F 设计和程图 3 隔离放大电路 ( ) ( 0 Hz ?100 k Hz—电压 V 0V控放大器进行控制时 , 我们应尽量 ) ?10V。扩大有源电阻箱的适应范围 , 将隔 3 . 4 有源电阻转换电路考虑离放大器的放大倍数设为 1 , 可编程到有源电阻箱负载工作放大器的放大倍数按输入测量电压电流可能比较大 ,因此 ,我们的大小分为三个控制段 , 分别对三采用大功率运算放大器个不同电压等级的输入信号进行控 O PA541 ,其输出电流峰值可制 ,单片机通过向可编程放大器发达 10A ,对于电抗型的负载 , 送不同信号以控制其放大倍数。根或是能产生感应电动势的应图 4 有源电阻转换电路据 D/ A 转换器要求 V 在 1 - 10V R EF用场合 , 可利用快速恢复二极管箝之间 , 不同输入电压的放大倍数设 3 . 单元电路设计位保护 O PA541 的内部电路不被击定见表 1 。 3 . 1 隔离放大电路 () 穿见图 4。在 PCB 设计时我们将 () 由式 5可知 ,有源电阻转换电实际应用中 , 为了防止外部电大电流的电源线和输出通路与低电路中的 R越小 , 则转换精度越高 ; b 压对有源电阻电路的损坏 , 信号输帄小信号通路分开走线 , 以防止出但 R不能太小 , 以避免烧毁电阻 b 入通道采用隔离技术。另外 , 由于现波形失真和自激振荡。

计量与测试技术2?004??17

3 . 5 报警及继电器控制模块 R - R 之一 , 使之与 IC2 的增益流程见图 5 。 b1 b4

该部分主要完成保护仪器不受相匹配。抗干扰措施5 . 外电路高电压的损害 , 以及输入电为了保护仪器 , 每次开机后 ,为了提高本装置的可靠性 , 我压或电流超标报警指示功能和有源 CPU 都自动将 R 设置为 R b b4们采取以下抗干扰措施 : 电阻电路运放输出端基准电阻 R (Ω) 1 k; R 预置值设为最大。程控 bx () 1采用高精度电阻、电容 , 样的切换。放大器倍数设为 1 。机制成后对元部件进行精密调整。 3. 6 串行通信接口电路 R 的最终计算公式 :x () 2数字地和模拟地分别连接 ,单片机和 PC 机的串行通信设 R = R 3 ( )X / A 5 x b V I C2μ每块芯片并联 0 . 1F 的高频瓷片电计采用 RS - 232 总线标准接口。所以程控放大器倍数 : 容。 3 . 7 显示与键盘电路将输入电( )6 X = R 3 A / R x V I C2 b() 3印刷电路板的布线设计时 , 压、预置电阻值、工作要达到 0 . 05 的等级 , 则最大有尽量缩短传输导线的长度、加宽电电流测量值存入存储器 , 由单片机源电阻值为 :源线、满接地 ,数字信号线与模拟信控制分时、翻页显示电压、电阻、电 Ω R 3 0 . 05 = 819 . 2 k。x max 号线尽量远离。流值。

6 . 结论 4. 系统工作过程分析与软件设计

使用单片机为控制核心的数字其工作过程是这样的 : 先在单化有源电阻箱 , 不但具有标准的数片机键盘上输入所需要的电阻值。字化接口和完善的自我保护功能 , 当外线测量电压 U x 从接线端输入而且整个仪器准确度等级可达 0 . 05 时 ,经隔离放大器 AD208 隔离 ,送入级 ,能广泛应用于计算机测控系统。 V/ F 转换电路 , 经其转换为频率值参考文献送入 A T89C51 单片机。如果输入 ( 1 蒋焕文 , 孙续编著. 电子测量第二 ( ) 电压 U x 过高 > 10V , 则 CPU 发 ) 版. 北京 :中国计量出版社. 1988 出指令 ,使继电器 ZJ - 1 和 ZJ - 2 动 2 张友德、赵志英、涂时亮. 单片微型机原作 ,切断输入信号以保护仪器 ,同时理、应用与实验. 上海 :复旦大学出版社. 2000点亮故障指示灯 L ED1 ;如果输入电 3 杨振江、蔡德芳编著. 新型集成电路使压较低 , 则 CPU 发出指令 , 改变程用指南与典型应用. 西安电子科技大学出版社. 控增益放大器 IC2 的放大倍数和 D/ 图 5 软件流程图 1998 A 衰减倍数 , 两者倍数的分配原则本装置的软件主要包括初始 4 孙德辉 ,郑士富. 微型计算机控制系统见上文叙述。同时 CPU 计算 U / CD 化、输入设定电阻值、根据输入电压 ( ) 第一版. 北京 :冶金工业出版社. 2002R 的大小 , 然后按表 2 相应选择 x 大小选取对应的放大倍数、计算 R 5 王耀南. 智能控制系统. 长沙 : 湖南大和 X 值 , 使对应的继电器吸合 ; 如超

出范围则进行报警处理 ; 具体程序 ? 学出版社. 1999

()( Δ)上接第 10 页 uk 得到 : c

= 3 . 57 × 表 3( ) ( ) k = t v = t 100= 1 . 984 95 95 ef f 95 标准不确定度 - 3 不确定度来源标准不确定度 10 C ( )v | C| U X ( )分量 u x ii扩展不确定度in i 直流电阻分压箱 - 3- 3 1 . 68 ×10 ( ) ( ) U k = ku?k= 7 . 1 ×10 ( )1 0 . 00168 27 u k 测量重复性 95 95 c 4 . 4 合分压箱输入端数字电 )( 0 . 00315V ( )0 . 00315 68 u V 压表测量不确定度 - 1 1/ V N 成标准不确 6 . 测量不确定度的报告与表示标准电池测量 )( ( )u V 0 . 00000126V 0 . 00063 68 不确定度 500 1/ V x定度的有效 0 . 01 级直流电阻分压箱 , 电压

自由度比率为 500 点的测量结果的扩展不

确定度为 4 . 3 合成标准不确定度的计算 v = ef f

4 输入量 k 、V 、V 彼此独立不 N x (Δ) - 3 ukc U = 7 . 1 ×10 , v = 100 95 ef f 相关 , 所以合成标准不确定度可按 4 44 ) ) ( ) ( ( [ cu k][ cu V ][ cu V ]1 2 N 3 x 换算至相对扩展不确定度为 :+ + 下式得到 : v 1vv 23- 5 U = 1 . 4 ×10 , P = 95 % ,95r?el = 93 ΔΔ9k 9k 2 2 () K 100 = 1 . 984 , v = 100 (Δ) ( ) 95 k = [ u? k ] + [ u?ef f u c 9V 9k N 5 . 扩展不确定度的评定本次实验结果相对扩展不确定 Δ k9 2 2 ( ) ) ( V ]+ [ ?u V ]= [ cuN x 1 度为 0 . 0014 % , 完全可以对 0 . 005取置信 v= 93 , 查 t 分布表并 ef f 9V x2 2 2? 级分压箱开展校准工作。将有效自由度值近似值取整为 100 , ( ) ) ) ( ( k]+ [ cu V ]+ [ cu V ] 2 N 3 x

15 计量与测试技术200?4??17

范文三：电阻箱示值误差的特点及电阻箱使用技巧

电阻箱示值误差的特点及电阻箱使用技巧

受硷

吃阻物理通报

示值张

实验教学研究

电阻箱示值误差的特点及电阻箱使用技巧 (成都理工学院61O059)

电阻箱是大学物理实验常用仪器,分析掌握其示值误差的特点,巧妙使用电阻箱.可减小由电阻箱带来的仪器误差,从而减小测量结果的不确定度

1电阻箱示值误差的特点

实验室常用的直流多值电阻箱,其仪器误差的主要来源是示值误差?(这也是目前大多数实验教材所介绍的).z3R大小由电阻箱的准确度等级厂决定,即

A,R=?R(1)

式中R为电阻箱接人的电阻值.对于大多数电阻箱来说,由于各档的准确度等级厂是不同的,?的太小应为

z3R=%?R(2)

上式中上和冠分别为电阻箱各档的准确度等级和引^的电阻阻值.实验室常用的可调范围为0— 999999n的六档电阻箱ZX21型为倒,其各档的准确度等级,见表l

裹1ZX21型电阻箱备档准确度等级厂

可见,各档的准确度等级厂是不一致的,而且阻值数量级较小的档,,较大;阻值数量级较大的档,,较小其他型号的电阻箱也有类似的特点. 由于各档电阻箱的准确度等级,不同的特点, 可以发现,同一数量级的电阻,阻值大的电阻的示值误差有可能比阻值小的电阻的示值误差小.例直口,当电阻箱分别调到R】=19n和最=20n时, 由(2)式可求得其示值误差分别为

?R,=0.2冉x10n+0.S%x9n =0.065n

=02%×20n

=0.04n

虽然R】<,却有?日>z3R2,前者阻值比后者阻值小ln,而前者的示值误差却比后者大625%.同样可求得R3=199n和风=200n的示值误差分别为

一

36一

』,

z3R3=0.1%x100n+0.2%x90n+ 0.5%×9n

=0.325n

?见01%×瑚n

=0.2n

即R3(R4.而,SR3>凸凰.

由上计算和分析,可以得出这样的结论:当两个电阻阻值接近时.阻值后一位或后几位数的数值为…0'的电阻,与阻值后一位或后几位数值不为 …0的电阻相比,前者的示值误差较小,尽管前者的

阻值比后者的阻值略大.电阻箱示值误差的这,特点是由其各档准确度等级不同决定的.

2巧妙使用电阻箱.减小电阻箱带来的示值误差上述分析得出的结论,对于在使用电阻箱时, 碱小电阻箱所带来的仪器误差或示值误差有十分重要的作用使用电阻箱时,在条件允许的情况下, 应尽可能使所取阻值的后一位或后几位为…0',即尽可能使电阻箱所用各档中的后一档或后几档调到"o".例如,在自组惠斯通电挢测量电阻中,用作比倒臂电阻的两个电阻箱的阻值的选取时,就应按照上述结论,把电阻箱的阻值调为诸如300n,500 n,10(]0n,2OO0n等值,而不要将阻值调为诸如299 n,499n,999n,1999n等值,以减小示值误差又如,在自组线式电位差计实验中,为测量电池内阻, 需在电池两端并联一个已知电阻,一般取20n一50 n,这时,就应按上述结论取加n,30t2.40n,50n 这样一些值,而尽量避免选取l9n,29n,39n,49n

等与之接近的值,因为尽管前者的阻值比后者的阻值大,但前者的示值误差肯定比对应的后者的示值误差小

总之,当实验中使用电阻箱时,在条件许可的情况下.应尽可能按上述得出的结论使阻值的后几位数的数值为…0',以尽量减小电阻箱带来的示值误差.这就是使用电阻箱应注意的技巧.

参考文献

l长城电工仪器厂,Zx21型,ZX36型直流多值电阻箱使用说明书.

范文四：电阻箱检定时测量不确定度的评价

电阻箱检定时测量不确定度的评价

高志明

( )山西国防区域计量站 0301 校准实验室 , 山西太原 030009

[ 摘要 ] 介绍了用 QJ 48 型直流比较电桥装置检定电阻箱时 , 测量标准不确定度的分析和评价过程 ; 讨论了影响评价结果不确定度的几个主要来源 ; 通过一组实例 , 给出了电阻箱检定不确定度的分析和评价结果 , 该过程和结论可应用在对于计量标准进行相应指标的不确定度分析上 , 也可用于估计电阻箱检定本身的不确定度。

[ 关键词 ] 不确定度分析 ; 评定 ; 校准

[ 中图分类号TB97 [ 文献标识码B [ 文章编号1002 - 1183 ( 2005) 02 - 0032 - 03

直流电阻箱和直流电桥在电测量领域中的使用非 , K 可取 011 、012 ??1 , 无量纲 ; R 为内附标阻 n

Ω 准电阻的值 , 使用时取被检盘步进值 10 倍阻值 , ; 常普遍 , 用来调节电流、电压以及测量精密的电阻 ,

δδ 为比较电桥调节增量的相对修正值 , 无量纲。= 要求具有足够的准确度和稳定性。本文将主要讨论和

, 其不介绍使用标准直流比较电桥装置检定电阻箱时 010015 % 。 1 ,6确定度分析和评价过程。 () ( )从 1式可见 , 电阻箱检定的测量不确定度 u R x 直流比较电桥的测量原理1 的主要来源 :

) ( 直流比较电桥是一种用来测量直流电阻的比较仪 ?电桥的比值的不确定度 u K; ?内附标准电

器 , 它根据被测量与已知量在桥式线路上进行比较而 ( ) 阻的不确定度 u R ; ?电桥调节增量的相对修正 n

获得测量结果 , 检定时调节标准电桥的测量盘使指零 δ) (值 u 。

仪指零 , 通过标准电桥上的读数可以获得被检器具的 () 由 1式可得 2 2 2 2 2 22 ) (δ) ( ) ( ()( ) u K+ cu R + cu2 uR = c 1 2 n 3 cx 值。检定原理图如图 1 。

δ由于上式中分量 K 、 R 和彼此不相关 , 可得 : n

9 R x4 4 ( δ) Ω (Ω) c= = R 1 - = 10 ×1 - 010015 %?10 1 n 9 K

9 R x( δ) ( ) c= = K 1 - = 1 ×1 - 010015 %?12 9R n

9 R x4 4 Ω Ωc= = - KR = - 1 ×10 = - 10 3 n δ 9

82 2 2 82 2 ( ) Ω( ) ( ) Ω(δ)uR = 10uK+ uR + 10u c x n

() 3

图中 : R 为被测电阻 ;R 为标准电阻 ;R 为桥臂 x n M1 测量不确定度的评定3 4Ω 电阻 , 名义值为 10; ( ) R 为桥臂电阻 , 可取1 000 、 311 电桥比值 K 的不确定度 u KM2

Ω2 000 、 ??10 000。 () ( )1桥臂 R 准确度引入的不确定度 u K M11 数学模型2 桥臂 R 准确度引入的不确定度按照 B 类评定 M1

K = 1 , R = 方法获得 , 测量时调节 R 使电桥平衡 , 因为保持根据测量原理 , 设比较电桥比值 n M1 44Ω Ω Ω R 前 3 个盘不动 , 所以最多调节到 ×1步进盘 , 10, 下面以 10点示值误差检定为例来分析测量 M1

- 3 标准不确定度。根据测量方法 , 被检电阻器的实际值通过技术说明书可知 , 该盘允许误差为 1 ×10 , 而

4- 4 表示为 : Ω 调节量相对于 10来说最大为 10 ×10 , 所以调节

(δ)()R = K ×R 1 - 1 - 6 x n 盘本身电阻带来的影响量最大为 1 ×10 , 设误差区

Ω 式中 : R 为被检电阻器的实际值 , ; K 为比较电 ΔΔx [ f - f , f +f , 间为假定在其允许区间内服从

桥的比值 , K = R / R , 其中 R 、 R 为桥臂电 M2 M1 M1 M2 均匀分布 , 故不确定度为 :

- 6 4 - 6 )Ω Ω ( = ?0106 , 假定在其允许变 ×10 10 × ?6 ×10 1 - 6( ) u K= = 0158 ×10 1 3 化区间内服从均匀分布 , 不确定度为 :

Ω0106 它在变化量区间内计算很可靠 , 其自由度取为 : ) ( Ω1035 = 0u R = n2 3 ν( ) K= ? 1

它在变化量区间内计算很可靠 , 其自由度取为 : () )( 2桥臂 R 准确度引入的不确定度 u K M22 ν( ) R = ? n2 桥臂 R 准确度引入的不确定度按照 B 类评定 M2 () ( )3合成标准不确定度 u R n 方法获得 , 根据技术资料桥臂 R 第一盘检定误差 M2

设上述两项分量彼此不相关 , 合成 : - 6 为 3 ×10 , 假定在其允许变化区间内服从均匀分 2 2 ( ) ( ) Ω( ) uR + uR = 01039 u R = n1 n2 n 布 , 不确定度为 : - 6 ×103 - 6自由度为 : ( ) = 1173 ×10 u K= 2 4 3 ( )uR n ν( ) R == ? n 4 2 它在变化量区间内计算很可靠 , 其自由度取为 : ( )uR ni ?= 1 ν( ν( ) i ) K= ? R 2 ni

δ)δ(313 调节增量的相对修正值引入的不确定度 u () ( )3桥臂 R 的稳定性引入的不确定度 u K M23

() (δ)1导线及零电阻误差引入的不确定度 u 1 桥臂 R 稳定性引入的不确定度按照 B 类评定 M2

导线及零电阻误差引入的不确定度按照 B 类评方法获得 , 根据技术资料桥臂 R 年变化不超过 5 × M2 - 6 , 假定在其允许变化区间内服从均匀分布 , 定方法获得 , 通过技术说明书可知 , 比较电桥内有影 10 不

Ω 响导线及零电阻为 0101, 对电阻值的检定有一定的确定度为 : - 6 4- 6 ×10 5 - 6Ω 影响 , 当检定 10时相对影响量为 1 ×10 , 其变 ) ( u K= = 2189 ×10 3 3 化量为均匀概率分布 , 故 : - 6 ×10 1 - 6其自由度取为 : 它在变化量区间内计算很可靠 , δ) (u = = 0158 ×10 1 3 ν( ) K= ? 3 相对不确定度为 10 % , 自由度为 ( )()合成标准不确定度 u K 4 1 - 2 设上述 3 项分量彼此不相关 , 合成 : ν(δ) ( ) = 10 %= 501 2 2 2 2 ( ) ( ) ( )( ) uK+ uK+ u K u K= = 1 2 3 () (δ )2检流计的分辨率引入的不确定度 u 2 - 63141 ×10 检流计的分辨率引入的不确定度按照 B 类评定

: 自由度为方法获得 , 通过实验测得检流计的分辨率为 5 × 4 - 6 () u K 10 , 其变化量为均匀概率分布 , 故 : ν( ) = ? K= 3 4 - 6 uK i 5 ×10 - 6 (δ) = 2189 ×10 u = ?2 νKii = 1 3

)( 312 电桥内附标准电阻 R 的标准不确定度 u R n n , 其自由度取为 : 它在变化量区间内计算很可靠 () ( )1内附标准电阻 R准确度引入不确定度 u R ν(δ) n n1= ? 2

电桥内附标准电阻 R 准确度引入的不确定度按 n () δ)(3由绝缘泄漏误差引入的不确定度 u 3

照 B 类评定方法获得 , 通过技术说明书可知 , 本标绝缘泄漏误差引入的不确定度按照 B 类评定方法获

准装置使用的内附标准电阻为二等标准电阻 , 其误差得 , 通过技术说明书可知 , 本标准装置的绝缘电阻保证

- 6 44 - 6 105Ω ( )Ω为 ?3 ×10 , 检定 10时则为 10×?3 ×10 Ω Ω 在 10以上 , 桥臂最大电阻为 10, 所以绝缘泄漏误 Ω?0103。其变化量为均匀概率分布 , = 故 : - 5 差为 ?1 ×10 , 其变化量为均匀概率分布 , 故 : - 5 Ω0103 1 ×10 - 5Ω( ) 1017 = 0u R = n1 δ) (u = = 0158 ×10 3 3 3

, 其自由度取为 : 它在变化量区间内计算很可靠它在变化量区间内计算很可靠 , 其自由度取为 :

ν( ) R = ? n1 ν(δ) = ? 3

() ( )2内附标准电阻 R稳定性引入不确定度 u R n n2() (δ)4测量的重复性引入的标准不确定度 u 4 电桥内附标准电阻 R 稳定性引入的不确定度按 n 通过重复性实验 , 在检定装置正常工作和检定条

照 B 类评定方法获得 , 根据技术资料内附标准电阻件相同的情况下 , 对一台 ZX25 - 1 型 No11580 直流 - 6 4Ω R 最大允许年变化为 ?6 ×10 , 检定 10时则为 n Ω 电阻箱 ×1 000盘第 10 点重复测量 10 次。数据如

Δ表 1 , 其中 = y - y? 。 314 合成标准不确定度 u ci i

以上分析了用直流比较电桥检定直流电阻箱过程表 1 数据表

Ω Δ ΩΩ Δ Ωy // y // 中一些主要不确定因素的来源 , 现在将它们进行合次数次数 iiii

1 9 999184 - 0101 186 + 0101 6 9 999成 , 获得合成标准不确定度。 2 9 999186 + 0101 7 9 999186 + 0101 2 2 2 8 2 2 8 ( ( ) ( ) Ω (δ) Ω uR ) = 10u K+ u R + 10 u ? c n x 3 9 999186 + 0101 8 9 999184 - 0101 ()4 Ω0108 4 9 999184 - 0101 9 9 999184 - 0101

有效自由度为 : 5 9 999188 + 0103 10 9 999186 + 0101 4 ( )u R x ν()=? ? 5 eff 4 10 4 4 () u R ( )(δ) uu K n1 ++ )Ω ( y? = R 的估计值 R? y = 9 999185即i x x ? ν( )ν(δ) ν( ) R Kn 10 i = 1

10 315 扩展不确定度 U 2( ) y - ?y i ? ( ) ν 选取置信概率 p = 95 % , 根据 Y 值查 t 分 eff i = 1 Ω( ) 01004 5 = s ?y = (ν) 布的 t 值表 : ( )10 ×10 - 1 0195

(ν) t = 1196 其相对不确定度为 : 0195

1004 5 0- 6由此得覆盖因子 k= 1196 , 扩展不确定度为 : 95 (δ) u = = 0145 ×10 4 410 Ω()U = k u = 0116 6 95 95 c

自由度为 : 4 检定结果报告ν(δ) = 9 4 Ω ΩR = ? R ?U = 9 999185?0116 x x 95 () δ)δ(5相对修正值引入的合成不确定度 u [ 参考文献 ] 设上述 4 项分量彼此不相关 , 合成为 : 1 JJ G166 - 93 , 直流电阻器检定规程 S .

2 2 2 2 2 JJ G125 - 86 , 直流电桥检定规程 S . (δ) (δ) (δ) (δ)(δ) u + u+ u+ u u = = 1 2 3 4 直流电阻分压箱检定规程 S . 测量3 JJ G531 - 88 , - 66152 ×10 不确定度的表示及评定 S . 测量4 GJB3756 - 1999 , 自由度为 : 不确定度的评定与表示 S . 5 JJ F1059 - 1999 , 4 (δ) u 6 M . ν(δ) 北京 : 原子曾令儒 1 计量培训教材 - 电磁学计量 ? ? = 4 4 (δ)u i 能出版社 , 20021 ? ν(δ)i i = 1 [ 编辑 : 赵淑兰 ]

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file:///D|/新建 Microsoft Word 文档.txt2012/8/2 16:09:56

范文五：十进制电阻箱的制作,Resistance box

关键字：电阻箱

作者：刘德友

附图所示电路为双刀十掷开关制作的十进制电阻箱电路图。图中仅画出了（Ⅰ）、? （Ⅱ）和（Ⅷ）三个单元的电阻系列，其余五个单元的电阻系列未画出（仅电阻值不同）。该电阻箱每单元电路仅用4只电阻，八个单元用了32只电阻。

通过八只双刀十掷开关的刀位转换，可以获得0Ω～10MΩ之间的任何阻值的电阻。现仅以（I）单元电路为例，作一说明。

为方便叙述，把与A点相连的线叫上总线，把与（Ⅱ）单元相连的线叫下总线。当把K1转到刀位4（x0.1Ω）点时，上下总线间的电阻R=R2+R4=0.2Ω+0.2Ω=0.4Ω。这与挡位示值4（x0.1Ω）相一致。当Kl掷0位时。示值为OΩ：

不难看出，K1置9位时，电阻值为0.9Ω，从（I）单元电路分析中不难看出，当把八只量程开关均置9位（最高挡位）时，A、B端总电阻值即为32只电阻串联的总阻值10MΩ，若不考虑线路分布的附加阻值。其理论阻值应为（10MΩ～0.1Ω）。

电阻箱制成以后，即可用于电路调试、实验或者维修中。例如，若需要2.058MΩ的电阻，则将拨盘开关KBP8、KBP7……KBPl分别拨到2、0、5、8、0、0、0、0位置即可，此时即可在A、B端获得2.058Mf／的电阻值。图1电路则拨K8……K1。注意：无阻值者必须拨到“0”位。且每个电阻值必须有“八位”。

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