DJ31型直流电位差计校准毫安表
姓名：刘己才 学号：[1**********]0
摘要：电位差计是一种精密测量电位差（电压）的仪器，它的原理是使被测电压和一已知电压相互补偿（即达到平衡），其准确度可高达0．001%。它常被用以间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在科学研究和工程技术中广泛使用电子电势差计进行自动控制和自动检测。
关键词：DJ31直流电位差计 毫安表 校准
引言：一般的毫安表在长期使用过后指针会发生偏离0刻度而产生误差，所以需要用UJ-31型低电势电位差计校准毫安表。
正文：
【实验原理】
１．补偿原理：
图6-1中用已知可调的电信号E 0去抵消未知被测电信号E x 。当完全抵消时（检流计G 指零），可知信号E 0的大小就是被测信号E x 的大小，此方法为补偿法，其中可知信号为补偿信号。
图6-1 补偿原理
图6-2 电位差计原理图
２．电位差计的原理：
图6-2是UJ31 型电位差计的原理简图。UJ-31型电位差计是
一种测量直流低电位差的仪器，量程分为17mV （最小分度1μV ，倍率开关K 1旋至×1）和170mV （最小分度10μV ，倍率开关旋到×
10）两档。该电路共有3个回路组成：①工作回路②校准回路③测量回路。
(1)校准：为了得到一个已知的“标准”工作电流I 0＝10mA 。将
E N 为标准电动势1.0186v ，开关S 合向“标准”处，取R N ＝101.86Ω，
调节“粗”“中”“细”三个电阻大小使检流计G 指零，显然 I 0=E N =10mA （6-1） R N
(2)测量:将开关S 合向“测量”处，E x 是未知待测电动势。保
持I 0＝10mA ，调节R x 使检流计G 指零，则有
E x =I 0R x （6-2）
I 0R x 是测量回路中一段电阻上的分压，称为“补偿电压”。
被测电压E x 与补偿电压极性相反、大小相等，因而相互补偿（平衡）。
这种测量未知电压的方式叫“补偿法”。 补偿法具有以下优点：
①电位差计是一电阻分压装置，它将被测电压U X 和一标准电
动势接近于直接加以并列比较。U X 的值仅取决于电阻比及标准电
动势，因而能够达到较高的测量准确度。
②上述“校准”和“测量”两步骤中，检流计两次均指零，表明测量时既不从标准回路内的标准电动势源（通常用标准电池）中也不从测量回路中吸取电流。因此，不改变被测回路的原有状态及电压等参量，同时可避免测量回路导线电阻，标准电阻的内阻及被测回路等效内阻等对测量准确度的影响，这是补偿法测量准确度较高的另一个原因。
３．电流表的校准：
所谓校准是使被校电流表与标准电流表同时测量一定的电流，看其指示值与相应的标准值（从标准电表读出）相符的程度。校准的结果得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程，即得该电表的标称误差，即
（6-3） =最大绝对误差⨯100量程%
根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，常记为K 。例如, 若0.5%
【实验仪器】
UJ31 型电位差计；毫安表；检流计；直流稳压电源；滑线变阻器；标准电源；标准电阻；导线；开关等。
【实验步骤】
1．按照图6-3所示连接好电路。图中E '是“TH-SS3022型数显直流稳压电源”；ACB 是滑线变阻器；R 是电阻箱；R 0是模拟标准
电阻；mA 是被校电流表。
标准 检流计 5.7V －6.4V 未知1 未知2 1 3 2 未知1 ×1
j ´
I III ×0.001mV 未知2 ×
图6-4 UJ31型电位差计面板示意图
图6-3 电流表校正电路图
如图6-4，电位差计上的“标
准”接线柱接“标准电源”；“检流计”接线柱接“检流计”；“5.7～
6.4”接线柱接“晶体管稳压电源”；“未知1”接线柱接“标准电阻”（注意各接线柱的极性不能接反）。
2．“检流计”调零。将开关打到“调零”处，调节“调零”旋钮，直到指针指零。再将开关打到“1µA ”处。
3．校准电位差计。先将电阻R N 设置为101.86Ω，就是将电位差计板面上R N 置于1.0186v 处；倍率开关置于⨯10档（不能置于中间空档处），转换开关K 置于“标准”，检流计开关K G （粗、细、短
路）都弹起。
然后，开启“稳压电源”和“标准电源”，按“粗、中、细”顺序调节电位器，直至检流计指零，此时，I 0＝10mA ，以后不得再动“粗、中、细” 电位器。关闭“标准电源”（工作电流校准后开关S 置于“断”档！！）。
4. 校准电流表。
(1)首先，开启E '――TH-SS3022型数显直流稳压电源，输出电压调至6v ，若被校电流表量程为100mA ，则R 0――模拟标准电阻
设为1Ω，R ――电阻箱设50Ω；若被校电流表量程为100μA ，则R 0――模拟标准电阻设为1K Ω，R ――电阻箱设40K Ω。滑线变阻器ACB 触头移至B 处。
(2)然后闭合开关K '，移动滑线变阻器触头，调节被检电流值I 'j ＝10mA ，将转换开关S 置于测量回路“未知1”，开始测量。按照“⨯1、⨯0. 1、⨯0. 001”的顺序调节测量盘，直到检流计指零，将三个测量盘上的读数相加即为R 0两端的电压。根据欧姆定理求出流经
被校电流表的电流大小I j 。用同样的方法依次校准20mA 、30mA 、
40mA 、50mA 、60mA 、70mA 、80mA 、90mA 、100mA ；90mA 、80mA 、70mA 、60mA 、50mA 、40mA 、30mA 、20mA 、10mA （注意R 0的正负端，千万不能接错！每次改变被校电流值I 'j 时，转换开
关S 必须置于“断”档！！）。
【数据处理与分析】
(1)将测量数据填入表格，并计算∆I j ＝I 'j －I j 。
(2)在坐标纸上画出∆I j ~I 'j 折线图。在以后使用这个电表时，根
据校准曲线可以修正电表的读数。
(3)从∆I j 中找出绝对值最大的一个∆I jm ，从其绝对值∆I m =∆I jm 算出被校表的最大基本误差∆I m /I m ，I m 是电流表的量程。校准电表
的首要任务是：根据∆I m /I m 是否大于表的基本误差极限（准确度等
级指数/100），作出被校表是否“合格”的结论。
(4)估算电表校验装置的误差，并判断它是否小于电表基本误差极限的1/3，进而得出校验装置是否合理的初步结论。
【心得体会】
通过实验设计不仅让我知道仪器设备的使用方法，而且详细地了解了DJ31低电势直流电位差计的原理。这使得我对电位差计的运用有了更深层次的掌握。让我不再像以前那样只能局限于书本上设计好的实验，让我有了开阔的思维去创新，去思考、设计一些实验。通过这个实验设计让我对物理实验有了更大的信心，也充满了前所未有兴趣。开始不断地对物理世界产生好奇心，好像突然有一股力量在鞭策我去揭开物理世界神秘的面纱。所以，我会更加女里的学好理论知识，不断提高自己的动手能力，为自己的进步不断夯实基础。
2011.12.9
DJ31型直流电位差计校准毫安表
姓名：刘己才 学号：[1**********]0
摘要：电位差计是一种精密测量电位差（电压）的仪器，它的原理是使被测电压和一已知电压相互补偿（即达到平衡），其准确度可高达0．001%。它常被用以间接测量电流、电阻和校正各种精密电表。在科学研究和工程技术中广泛使用电子电势差计进行自动控制和自动检测。
关键词：DJ31直流电位差计 毫安表 校准
引言：一般的毫安表在长期使用过后指针会发生偏离0刻度而产生误差，所以需要用UJ-31型低电势电位差计校准毫安表。
正文：
【实验原理】
１．补偿原理：
图6-1中用已知可调的电信号E 0去抵消未知被测电信号E x 。当完全抵消时（检流计G 指零），可知信号E 0的大小就是被测信号E x 的大小，此方法为补偿法，其中可知信号为补偿信号。
图6-1 补偿原理
图6-2 电位差计原理图
２．电位差计的原理：
图6-2是UJ31 型电位差计的原理简图。UJ-31型电位差计是
一种测量直流低电位差的仪器，量程分为17mV （最小分度1μV ，倍率开关K 1旋至×1）和170mV （最小分度10μV ，倍率开关旋到×
10）两档。该电路共有3个回路组成：①工作回路②校准回路③测量回路。
(1)校准：为了得到一个已知的“标准”工作电流I 0＝10mA 。将
E N 为标准电动势1.0186v ，开关S 合向“标准”处，取R N ＝101.86Ω，
调节“粗”“中”“细”三个电阻大小使检流计G 指零，显然 I 0=E N =10mA （6-1） R N
(2)测量:将开关S 合向“测量”处，E x 是未知待测电动势。保
持I 0＝10mA ，调节R x 使检流计G 指零，则有
E x =I 0R x （6-2）
I 0R x 是测量回路中一段电阻上的分压，称为“补偿电压”。
被测电压E x 与补偿电压极性相反、大小相等，因而相互补偿（平衡）。
这种测量未知电压的方式叫“补偿法”。 补偿法具有以下优点：
①电位差计是一电阻分压装置，它将被测电压U X 和一标准电
动势接近于直接加以并列比较。U X 的值仅取决于电阻比及标准电
动势，因而能够达到较高的测量准确度。
②上述“校准”和“测量”两步骤中，检流计两次均指零，表明测量时既不从标准回路内的标准电动势源（通常用标准电池）中也不从测量回路中吸取电流。因此，不改变被测回路的原有状态及电压等参量，同时可避免测量回路导线电阻，标准电阻的内阻及被测回路等效内阻等对测量准确度的影响，这是补偿法测量准确度较高的另一个原因。
３．电流表的校准：
所谓校准是使被校电流表与标准电流表同时测量一定的电流，看其指示值与相应的标准值（从标准电表读出）相符的程度。校准的结果得到电表各个刻度的绝对误差。选取其中最大的绝对误差除以量程，即得该电表的标称误差，即
（6-3） =最大绝对误差⨯100量程%
根据标称误差的大小，将电表分为不同的等级，常记为K 。例如, 若0.5%
【实验仪器】
UJ31 型电位差计；毫安表；检流计；直流稳压电源；滑线变阻器；标准电源；标准电阻；导线；开关等。
【实验步骤】
1．按照图6-3所示连接好电路。图中E '是“TH-SS3022型数显直流稳压电源”；ACB 是滑线变阻器；R 是电阻箱；R 0是模拟标准
电阻；mA 是被校电流表。
标准 检流计 5.7V －6.4V 未知1 未知2 1 3 2 未知1 ×1
j ´
I III ×0.001mV 未知2 ×
图6-4 UJ31型电位差计面板示意图
图6-3 电流表校正电路图
如图6-4，电位差计上的“标
准”接线柱接“标准电源”；“检流计”接线柱接“检流计”；“5.7～
6.4”接线柱接“晶体管稳压电源”；“未知1”接线柱接“标准电阻”（注意各接线柱的极性不能接反）。
2．“检流计”调零。将开关打到“调零”处，调节“调零”旋钮，直到指针指零。再将开关打到“1µA ”处。
3．校准电位差计。先将电阻R N 设置为101.86Ω，就是将电位差计板面上R N 置于1.0186v 处；倍率开关置于⨯10档（不能置于中间空档处），转换开关K 置于“标准”，检流计开关K G （粗、细、短
路）都弹起。
然后，开启“稳压电源”和“标准电源”，按“粗、中、细”顺序调节电位器，直至检流计指零，此时，I 0＝10mA ，以后不得再动“粗、中、细” 电位器。关闭“标准电源”（工作电流校准后开关S 置于“断”档！！）。
4. 校准电流表。
(1)首先，开启E '――TH-SS3022型数显直流稳压电源，输出电压调至6v ，若被校电流表量程为100mA ，则R 0――模拟标准电阻
设为1Ω，R ――电阻箱设50Ω；若被校电流表量程为100μA ，则R 0――模拟标准电阻设为1K Ω，R ――电阻箱设40K Ω。滑线变阻器ACB 触头移至B 处。
(2)然后闭合开关K '，移动滑线变阻器触头，调节被检电流值I 'j ＝10mA ，将转换开关S 置于测量回路“未知1”，开始测量。按照“⨯1、⨯0. 1、⨯0. 001”的顺序调节测量盘，直到检流计指零，将三个测量盘上的读数相加即为R 0两端的电压。根据欧姆定理求出流经
被校电流表的电流大小I j 。用同样的方法依次校准20mA 、30mA 、
40mA 、50mA 、60mA 、70mA 、80mA 、90mA 、100mA ；90mA 、80mA 、70mA 、60mA 、50mA 、40mA 、30mA 、20mA 、10mA （注意R 0的正负端，千万不能接错！每次改变被校电流值I 'j 时，转换开
关S 必须置于“断”档！！）。
【数据处理与分析】
(1)将测量数据填入表格，并计算∆I j ＝I 'j －I j 。
(2)在坐标纸上画出∆I j ~I 'j 折线图。在以后使用这个电表时，根
据校准曲线可以修正电表的读数。
(3)从∆I j 中找出绝对值最大的一个∆I jm ，从其绝对值∆I m =∆I jm 算出被校表的最大基本误差∆I m /I m ，I m 是电流表的量程。校准电表
的首要任务是：根据∆I m /I m 是否大于表的基本误差极限（准确度等
级指数/100），作出被校表是否“合格”的结论。
(4)估算电表校验装置的误差，并判断它是否小于电表基本误差极限的1/3，进而得出校验装置是否合理的初步结论。
【心得体会】
通过实验设计不仅让我知道仪器设备的使用方法，而且详细地了解了DJ31低电势直流电位差计的原理。这使得我对电位差计的运用有了更深层次的掌握。让我不再像以前那样只能局限于书本上设计好的实验，让我有了开阔的思维去创新，去思考、设计一些实验。通过这个实验设计让我对物理实验有了更大的信心，也充满了前所未有兴趣。开始不断地对物理世界产生好奇心，好像突然有一股力量在鞭策我去揭开物理世界神秘的面纱。所以，我会更加女里的学好理论知识，不断提高自己的动手能力，为自己的进步不断夯实基础。
2011.12.9