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1、直流电位差术语介绍：直流电位差计是一个测量电压的仪器，它用一个已知电压与被测电压 相平衡，该已知电压可以由固定电流流过可调电阻或由可调电流流过 固定电阻来获得，或者由它们的组合而获得。测量盘：确定被测量数值的标度盘，如有的话，还应乘上相应的量程 系数。有效量程：对于某一规定量程系数，电位差计还能按规定准确度测量 的标度盘示值范围。量程变换器：一个可将有效量程乘上一个被称为“量程系数”的系数 的装置。电位差计的标准化：为了保证电位差计测量时的准确示值所必须的调 整。标度盘指示：电位差计平衡后测量盘的置数。当电位差计标准化后确 定被测量电压时，需乘上量程系数比。辅助设备: 能使电位差计按规定准确而
2、安全的工作所必须的附加设备。 它可以不 是电位差计整体的一部分。分辨率：相当于最低值测量的一个步进电压或最小分度电压。电位差计的残余电动势： 当电位差计的测量盘都置于零时， 由于电位差计自身的缘故出现在测量端上的开路电压。增量线性电位差计的综合线性由下列两方面表征：(a) 表示同一示值的各个示值，测量盘的任何两个不同的示值所产生的电压恒定性：(b)任一测量盘的相邻示值之间产生的电压增量的恒定性。基准值：为了规定电位差计的准确度， 供各个有效量程用作参比的一个单值，除非制造单位另有规定，给出有效量程的基准值，为该量程中的10的最高整数冥。例如：电位差计最大标度盘示值为 1.8V，量程系数比为 1
3、，0.1和 0.01，则各有效量程的基准值分别为 1.0V、0.1V 和 0.01V（一）一般电位差计的工作原理图1 1 3所示为现在的直流电位差计的原理性线路，由图可知, 一台较完善的电位差计，基本上由三个回路组成1. 标准回路：也可以叫做校准工作电流回路，由标准电池 E 、调定电阻 R Ny检流计 G 和开关 K 等部件组成。2. 测量回路：又未知电动势 E 、测量电阻 R 、检流计 G 和开关 K 等部件组 xx成。3. 工作电流回路：也叫电源回路，由辅助电源 B、测量电阻R和调节电阻R等 yp部件组成。由辅助电源B所建立的工作电流I，在调定电阻R，测量电阻y（或叫补偿电阻）R上产生电压
4、降，当开关K倒向“标准“位 X置时，则在检流计G中将有电流流过，若调节工作电流，即调 节R，总可以找到检流计G指零的状态，这时调定电阻R上py的电压降与标准电池电动势E相互补偿了，即E IR，所以Nn y 校准后的工作电流:(1 1 1)EI R y保持电流I不变，在将开关K扳向“未知“位置，调节R ,使X检流计再次指在零位上，即，则I在r上的电压降（称为补偿 X电压）与Ex值相等，即:将代入式得:IRxg Rx 导巴 kEn( 1 1 3)RyRy由（1 1 3）式可知,如果知道比值Rx/标准电池电动势，就就能求出未知电动势值En，就能求出未知电动势Ex。就是电位差计测量电压的基本原理。由此
5、可见电位差计是一种比例仪 器是将已知标准电池电动势 En分成连续可调而又已知的若干比例等分kEn，即用已知电压去补偿未知电压kEn从而确定未知电压的数值，所以电位差计测量电压的方法又称补偿法。一般电位差计的辅助电源 B、检流计G、标准电池En等部件都是 外附的，它的误差不包括标准电池en的误差，所以补偿电压Ux 的误差取决于测量电阻R与调定电阻R的比值，也就是说电xy位差计是按Rx和Ry的比值进行工作的，由此可知，如果电位差 计示值超差的话，那么超差的实质就是Rx/的比值误差大了，在 修理时只需要设法保持比值在规定误差范围内就能使电位差 计合格。（二）测量方法检定规程JJG1232002流电位
6、差计采用补偿测量法，既是 将已知电动势去补偿未知电动势，从而确定未知电动势示值。下面以UJ25标准电位差计检定装置检定准确度为0.01%的UJ25型直流电位差计第一盘（0.1V）第一点为例。（三）数学模型被检电位差计示值误差 U可表示为：U Ux Un式中：Ux被检电位差计的示值，VU n 标准电位差计的示值V。（四）方差与传播系数依照方差公式：2U2c（y） u2（xjXi由（1）式得方差:2 2 2 2 2u c C（Ux）.U（Ux） C（Un）.U（Un）灵敏系数：（U ）c（Ux）-1U xC（Un）1U N（五）标准不确定度一览表（六）计算分量标准不确定度被检电位差计示值引入的不确
7、定度u Ux由检流计灵敏度误差不确定度分量u Uxi测量0.1V示值时，在检定装置中，把检流计灵敏度调节至5 10 6 105uV 0.5uV，在此区间示值以等概率取任一值，按半宽0.25uV计算，故：u U X1 0.14uV自由度为:x1由电流回路内接触电阻变差引入的不确定度分量u U X2测量0.1V示值时，由检定装置电源相对变化所引起的最大允许误差5 10 6 105uV0.5uV，属均匀分布，故：u Ux2 0.5/ 30.29uV自由度为:V Ux2由电流回路内接触电阻变差引起的不确定度分量 u U X3测量0.1V示值时，由检定装置电流回路内接触电阻变差所引起的最大允许误差5 1
8、0 6 105uV0.5uV属均匀分布，故：u Ux20.5/、30.29uV自由度为:v Ux3由电压回路开关热点势变化引入的不确定度分量v Ux4测量0.1V示值时，由检定装置电压回路开关热电势变化所引起 的最大允许误差为 5 10 6 105uV0.5uV属均匀分布，故：u Ux40.5/ ,3 0.29uV自由度为U Ux4由装置中任何两个部件的绝缘引入的不确定分度量U Ux5测量0.1V时，检定装置中任何两个部件的绝缘所引起的最大允差误差为5 10 6 105uV0.5uV属均匀分布，故u Ux6 0.5/ , 3 0.29uV自由度为：u Ux6由检定环境，温度引入的不确定分量u
9、Ux6。在检定过程中由温，湿度影响所带来的最大允许误差为5 10 6 105uV0.5uV属均匀分布，故：u Ux6 0.5/ .3 0.29uV自由度为：u Ux6标准装置测量重量性引入的标准不确定度分量u Ux7盘（0.1V）第一点示值在重复性条件下进行 10次测量，测得数据如算得单次的实验标准差为:0.16uV检定结果取一次测量值，故：u Ux7 S 0.16uv自由度为：v Ux7 n 1 9以上七项合成得:=0.1422 2 2 2 2 20.290.290.290.290.290.16=0.466uV 2u Ux0.68uV自由度为:0.6847 u4 Ux0.1649标准电位差计
10、引入的不确定度由标准器实测值引入的不确定度分量u Uni标准器检定征书给出，标准的电位差计修正值测量不确定度为1.4 10 5，属于正态分布，故检定 0.1V时，1.4 10 5 105u U n10.47uV3v Un1自由度为 由标准器年稳定性给出的不确定度分量 u Un2。根据标准器历年检定证书的数据分析，UJ25标准电位差计示值的年最大变化为1.0 10 5作为均匀分不出理，故检定0.1V时V Un2551.0 10 100.58uV估计其相对不确定度为10%故自由度为：v Un20.5 (10%)2 50以上两项合成得:u2 Un U2(Uni) U2(Un2)0.472 0.5820.56(uV)2u Un 0.75uV自由度为：V(Un)f(Un)U4 5ifS)V UniV Un20.7540.4740.58450161合成不确定度U C2(Ux)?U2 Ux C2(Un)?U2 Un2 21 0.681 0.7521.024 uVuc 1.01uV有效自由度1.0140.6440.754扩展不确定度：U95 tP veffuct95uc1.96 1.011.98uV2.0uV相对扩展不确定度U 95rel2.0100000100%0.0020%报告测量结果的扩展不确定度U 95rel 0.0020%p 95%, k 2, Veff
