補(bǔ)償法測(cè)量電壓和電流的研究

1、補(bǔ)償法測(cè)量電壓和電流的研究作者:彭厚德來源:現(xiàn)代電子技術(shù)2012年第03期摘要:電壓、電流的測(cè)量是工程實(shí)踐中最基本的測(cè)量?jī)?nèi)容之一,由于電壓表、電流表的內(nèi)阻是客觀存在的,必然給測(cè)量帶來誤差。為了減小甚至消除這種誤差,可以改進(jìn)測(cè)量方法,補(bǔ)償測(cè)量法就是其中重要的一種。文中對(duì)有源二端網(wǎng)絡(luò)中開路電壓和短路電流測(cè)量的幾種補(bǔ)償測(cè)量方法進(jìn)行了研究和比較,并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算相吻合。關(guān)鍵詞:電壓;電流;補(bǔ)償測(cè)量;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中圖分類號(hào):TN06-34文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004373X(201203-0182-02引言對(duì)有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓和短路電流的測(cè)量,通常采用直接測(cè)量法,由于電壓表、電

2、流表內(nèi)阻的存在,這種測(cè)量的誤差是必然的,有時(shí)可能還是很大的。造成這種誤差的原因是由于電表的接入改變了原電路的工作狀態(tài)。那么,如何減小甚至消除電表內(nèi)阻的存在給測(cè)量帶來的誤差?當(dāng)然是改進(jìn)測(cè)量方法。文獻(xiàn)1提出了兩次測(cè)量計(jì)算法,文獻(xiàn)2-4均提出了采用補(bǔ)償測(cè)量法,文獻(xiàn)5進(jìn)行了用補(bǔ)償法補(bǔ)償電表的討論,文獻(xiàn)6討論了應(yīng)用萬用表準(zhǔn)確測(cè)量直流電壓的方法,其中也談到了補(bǔ)償測(cè)量法,可見,補(bǔ)償測(cè)量法是一種重要的方法。補(bǔ)償測(cè)量的方法不止一種,在多種方法中,用哪種方法更好,以上文獻(xiàn)均缺乏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。本文對(duì)開路電壓和短路電流幾種補(bǔ)償測(cè)量方法進(jìn)行了討論,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。1短路電流和開路電壓補(bǔ)償測(cè)量法1.1短路電流補(bǔ)償測(cè)量法對(duì)于

3、任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò),它的外部特性可以等效為理想電流源I(m sc和電阻R s的并聯(lián)組合支路,其中,為原網(wǎng)絡(luò)的短路電流,R(m s為原網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨(dú)立電源置零后端口處的人端電阻。若電流表內(nèi)阻為R(m a則短路電流直接測(cè)量的相對(duì)誤差可見,直接測(cè)量法只適用于R(m aR(m s的情況(工程上認(rèn)為,R(m s100Ra時(shí)屬于這種情況。短路電流的電流源補(bǔ)償測(cè)量法如圖1所示,其中,虛線框內(nèi)為補(bǔ)償電路。方法是,先用電流表粗測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流,再用一個(gè)可調(diào)直流穩(wěn)流源按圖1連接電路,調(diào)節(jié)穩(wěn)流源輸出電流,當(dāng)檢流計(jì)G的讀數(shù)為零時(shí),c,D兩點(diǎn)等電位,CD兩端相當(dāng)于短路,即補(bǔ)償電路的接入沒有改變?cè)娐返墓ぷ鳡顟B(tài),

4、因此,這種補(bǔ)償測(cè)量法完全消除了電流表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量短路電流帶來的誤差,電流表的讀數(shù)即為有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流。 短路電流的電壓源補(bǔ)償測(cè)量法如圖2所示,其中,虛線框內(nèi)為補(bǔ)償電路。方法是,調(diào)節(jié)電位器R p,使毫伏表讀數(shù)為零,此時(shí)CD兩端相當(dāng)于短路,電流表的讀數(shù)即為有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流。由于補(bǔ)償電路的接入沒有改變?cè)娐返墓ぷ鳡顟B(tài),因此,這種補(bǔ)償法也完全消除了電流表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量帶來的誤差。圖2短路電流電壓源補(bǔ)償測(cè)量法 1.2開路電壓補(bǔ)償測(cè)量法對(duì)于任何一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò),它的外部特性可以等效為理想電壓源Uoc和電阻Rs的串聯(lián)組合支路,其中,U dc為原網(wǎng)絡(luò)的開路電壓,Rs為原網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有獨(dú)立電源置零后端口處的人端電阻。若電壓表內(nèi)阻為R v,則