補償法測量電壓和電流的研究

1、補償法測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、電流的測量是工程實踐中最基本的測量內(nèi)容之一,由于電壓表、電流表的內(nèi)阻是客觀存在的,必然給測量帶來誤差。為了減小甚至消除這種誤差,可以改進測量方法,補償測量法就是其中重要的一種。文中對有源二端網(wǎng)絡(luò)中開路電壓和短路電流測量的幾種補償測量方法進行了研究和比較,并通過實驗進行了驗證,實驗結(jié)果與理論計算相吻合。關(guān)鍵詞:電壓;電流;補償測量;實驗驗證中圖分類號:TN06-34文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1004373X(201203-0182-02引言對有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓和短路電流的測量,通常采用直接測量法,由于電壓表、電

2、流表內(nèi)阻的存在,這種測量的誤差是必然的,有時可能還是很大的。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)阻的存在給測量帶來的誤差?當(dāng)然是改進測量方法。文獻1提出了兩次測量計算法,文獻2-4均提出了采用補償測量法,文獻5進行了用補償法補償電表的討論,文獻6討論了應(yīng)用萬用表準確測量直流電壓的方法,其中也談到了補償測量法,可見,補償測量法是一種重要的方法。補償測量的方法不止一種,在多種方法中,用哪種方法更好,以上文獻均缺乏實驗驗證。本文對開路電壓和短路電流幾種補償測量方法進行了討論,并進行了實驗驗證。1短路電流和開路電壓補償測量法1.1短路電流補償測量法對于

3、任何一個有源二端網(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則短路電流直接測量的相對誤差可見,直接測量法只適用于R(m aR(m s的情況(工程上認為,R(m s100Ra時屬于這種情況。短路電流的電流源補償測量法如圖1所示,其中,虛線框內(nèi)為補償電路。方法是,先用電流表粗測有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流,再用一個可調(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G的讀數(shù)為零時,c,D兩點等電位,CD兩端相當(dāng)于短路,即補償電路的接入沒有改變原電路的工作狀態(tài),

4、因此,這種補償測量法完全消除了電流表內(nèi)阻對測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償測量法如圖2所示,其中,虛線框內(nèi)為補償電路。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。由于補償電路的接入沒有改變原電路的工作狀態(tài),因此,這種補償法也完全消除了電流表內(nèi)阻對測量帶來的誤差。圖2短路電流電壓源補償測量法 1.2開路電壓補償測量法對于任何一個有源二端網(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