微安测量方案

图 1 伏安法测表头内阻的原理伏安法测微安表表头内阻——等精度测量方法1 实验原理图1为伏安法测表头内阻的原理图，其中g R 为待测表头,V 为较高精度的电压表。

测量时，调节滑线变阻器H R 使被测表头的示值I 为的某一个值，并记录电压表的值V ，则表头的内阻为：IV R g = (1)2 测量方法与误差分析伏安法测表头内阻的测量方案可分为等精度测量和非等精度测量两种。

等精度测量方案的操作方法为：保持待测表头的示值I(电压表精度比待测表头的精度高，若不然应选择保持电压表的示值V)不变，改变R 和R H ，使电压表V 和和被测表头I 示值都尽可能满偏,次并记录相应示值时的V 与I, 连续测量n 。

对于等精度测量方案的处理方法为：取n 次测量的平均值作为表头内阻的最佳估计值： ∑==ni i Rg n 11 (2)表头内阻测量总不确定度可分为A 类不确定度和B 类不确定度。

A 类不确定度可按贝塞尔函数求得：)1()2-=∆=∆∑-n g i R R A （标 (3)B 类不确定度可取n 次测量中仪器误差的最大值的3/1：2min2min max )()(33/)(I V R R I V g g B ∆+∆=∆=∆ (4) 其中：,%,%M I I M V V I f V f ⨯⨯=∆⨯⨯=∆V min 和I min 为实测值的最小值。

这样，合成不确定度按方和根合成为：22B A g R ∆+∆=∆ (5)3 实验条件的确定及电路参数的确定由（4）式，知为了提高测量精度，选用尽可能高精度的f V 和小量程的V m ；测量时，使 V 和I 尽可能满偏。

由已知条件可得待测表头两端最大电压约为300mV ,故可选精度等级为0.5级的C65型多量程直流电压表作为标准电压表取其量程为mV U M 300=，由于C65型多量程直流电压表量程为300mV 时，其内阻为Ω300，为了使滑线变阻器的调节特性较好，可选Ω=1000R ，取E=1V图 1 伏安法测表头内阻的原理4 实验结果数据处理根据上述确定的电路参数进行等精度测量，得到的测量结果见表1。

《电磁学实验》实验教学大纲课程名称：电磁学实验课程总学时：48学时（不含实验室开放时间）课程总学分：2学分实验学时：42学时（另加开放时间：3学时*14周）适用专业及年级：物理教育专业、光信息专业开设实验项目数：25项本大纲执笔人：郑卫峰审稿人：赖恒审定人：林秀敏一、实验目的与基本要求《电磁学实验》是高校物理专业普通物理实验课程体系中的一门专业必修课。

本课程的主要目的是：使学生在物理实验的基本知识、基本方法、基本技能等方面受到较系统的训练，同时加深对电磁学基本概念的理解和掌握；学会使用常用的电磁学测量仪器，掌握电磁学中基本物理量的测量方法、电路分析及实验误差分析方法；综合提高实验能力、操作技能，培养良好的科学素质和创新精神，为后续的实验课程打下良好的基础。

通过《电磁学实验》，学生应达到以下基本要求：1.掌握电磁学中基本物理量的测量方法；2.掌握常用电磁学仪器的原理、性能和使用方法；3.能熟练的连接实验电路，并具备一定的分析电路和排除电路故障的能力；4.学习电磁学实验的误差分析和不确定度评定的基本方法，提高数据处理的能力；5.养成良好的实验习惯和严谨的科学作风，实事求是的科学态度。

《电磁学实验》课程分为基础性实验、综合性实验和设计性实验。

综合性和设计性实验占一定比例。

要求学生完成8个必做实验和5—6个选做实验或设计性实验，并通过必做实验过关考试及期末考核来综合评定成绩。

每周开放实验室1-2 次。

二、实验项目内容与学时分配三、实验成绩考核办法电磁学实验采用分阶段、分流考核方式。

所有学生都必须参加必做实验的过关考试，成绩合格者进入选做实验、部分优秀的学生（约1/10-3/10）参加设计性实验学习，并根据实验技能考试、选做实验报告、设计性实验报告、小论文、综合评定成绩。

其中实验理论考试成绩占40%,实验技能考试成绩占30%、平时实验报告及实验能力、态度占30%,设计性实验可根据情况另加10%。

过关考试不及格者，应重修必做实验，选做部分的选做实验，写出实验总结，参加期末必做实验考试。

电表内阻的几种测量方法一、电流表内阻测量的方法灵敏电流表是用来测定电路中电流强度且灵敏度很高的仪表。

它有三个参数：满偏电流g I 、满偏时电流表两端的电压g U 和内阻g r 。

一般灵敏电流表的g I 为几十微安到几毫安，g r 为几十到几百欧姆，g g g r I U =也很小。

将电流表改装为其他电表时要测定它的内阻，根据提供的器材不同，可以设计出不同的测量方案。

1、半偏法测电流表的内阻要测定J0415型电流表的内阻，已知该型号电流表的量程为A μ2000-，内阻约为Ω500，实验电路如图所示。

1、测量步骤：2、误差分析：3、适用条件：2、“安~安”法测电流表的内阻“安~安”法是利用两块电流表测电阻的一种方法，这一方法的创新思维是运用电流表测电压（或算电压），此方法适用于电压表不能用或没有电压表等情形。

设计电路时除考虑电流表的量程外，还要考虑滑动变阻器分压与限流的连接方式。

【例1】从下列器材中选出适当的实验器材，设计一个电路来测量电流表1A 的内阻 1r ，要求方法简捷，有尽可能高的精确度，并测量多组数据。

电流表1A ，量程mA 10，内阻待测（约Ω40）；电流表2A ，量程A μ500，内阻Ω=7502r ；电压表V ，量程10V ，内阻Ω=k r 102电阻1R ，阻值约为Ω100；滑动变阻器2R，总阻值约Ω50；电池E，电动势V5.1，内阻很小；电键K，导线若干。

（1）画出实验电路图：标明所用器材的代号。

（2）若选取测量中的一组数据来计算1r，则所用的表达式=r，式中各符号的意义是：。

器材（代号）与规格1如下：【例2】按图所示连接电路，G为待测电流表，G'为监测表，1S、2S为单刀开关。

3、代替法按图所示连接电路，G为待测电流表，G'为监测表，1S为单刀单掷开关，2S为单刀双掷开关。

1、测量步骤：2、误差分析：4、利用“加R”法测电流表的内阻“加R”法又叫“加保护电阻”法。

目录1、设计背景 (1)2、设计方案选择 (1)2.1典型的微电流测量方法 (1)2.1.1开关电容积分法[1] (1)2.1.2运算放大器法 (2)2.1.3场效应管+运算放大器法 (2)2.2总体设计方案 (3)3、具体设计方案及元器件的选择 (4)3.1稳流信号源问题 (4)3.2I/V转换及信号滤波放大 (5)3.2.1前级放大 (5)3.2.2滤波及后级放大电路 (6)3.2.3运算放大器的选取 (6)3.3量程自动转换 (6)3.4信号采集处理 (7)4、软件仿真结果 (8)5、参考资料 (9)微电流测试电路设计1、设计背景微电流是指其值小于-610A的电流,微电流检测属于微弱信号检测的一个分支，是一门针对噪声的技术,它注重的是如何抑制噪声和提高信噪比。

该技术在军事侦察、物理学、化学、电化学、生物医学、天文学、地学、磁学等许多领域具有广泛的应用。

我们所研究的微电流检测主要针对电力系统中的绝缘材料，因为现代国民经济对电力供应的依赖性日益增大，电力系统的规模、容量也在不断扩大。

而电气设备的绝缘材料往往是电力系统中的重要组成部分，绝缘材料的漏电流情况严重会造成电力系统的重大损失。

微电流检测是通过对泄漏电流的测量来评估绝缘材料状况的有效方法。

近年来,针对微弱电流的信噪改善比SNIR已能达到1了，目前国内做得比较好的单位是南京大学,其独家生产的ND-501型微弱信号检测实验综合装置己被国内至少76家高等院校使用。

但其产品价格昂贵,少则几千元,多则几万元，例如HB-831型pA级电流放大器、HB-834型四通道pA级电流放大器、HB-838型八通道pA级电流放大器的售价分别为4100元/台、13000元/台、22000元/台。

所以，研制高精度、寿命长、成本低、电路简单的微电流检测仪具有重要的现实意义及理论参考价值。

为了达成目标，我们需要重点考虑以下几个问题：10 A（本设计要求）的稳流信号源的实现（1）如何获得实验信号，即电流为12问题；（2）如何将微弱电流信号转换成易于操作的信号；（3）怎样将微弱信号提取放大；（4）如何实现量程的自动转换问题；（5）将实际中的模拟信号转换成数字信号；（6）实现对数字信号的处理和显示。

直流微安表的使用说明
直流微安表用于测量直流泄漏电流或电导电流值。

该仪表由于采用了先进的集成保护电路，使之现场抗冲击、抗干扰能力强。

大屏幕lcd3位半数字显示，读数直观，使用方便。

直流微安表使用说明:
1、将测量线的另一端接至被试品（注意：测量线切勿拖地）。

2、若表头显示为“1”，则说明被测值超过测量范围。

3、将表底部直接旋入直流高压发生器或轻型试验变压器顶部的直流高压输出螺杆上。

4、当所有连线接好后人离开试验区，即可开始做被试品的直流泄漏电流试验，此时表头显示值即为所测泄漏电流值。

5、将测量屏蔽线装有航空插头的一端对准仪表的顶部航空插座插上，此时仪表显示“000”，表示仪表已进入测量状态。

6、若需扩大测试范围或缩小量程的用户，本公司可根据用户要求设计生产。

直流微安表注意事项:
1、注意防潮、防止剧烈震动。

2、测量完后，立即拔掉航空插头，若长时期不用，应取下电池。

3、本仪表中虽已装有过载保护电路，但为了延长使用寿命，应尽量避免过大电流冲击。

4、使用中若发现显示屏左上角出现“lobat”时，请开启表头盖子，更换电池。

直流微安表技术指标:
精度：0.5±1d
电源：9v（层叠电池）
环境湿度：≤85%
测量范围：0～19999μa（20ma）
分辨率：1μa
环境温度：0～40℃。

实验三电桥法测电阻
〔设计要求〕
给定电源一个、单刀开关二个、可调标准电阻箱三个，用电桥法测量微安表内阻。

〔设计方案要求〕
1.设计实验电路并画出电路原理图。

2.选配电路中各元件参数和供电电压的大小。

3.确定实验条件和实验方法。

4.拟定实验步骤。

5.指出实验中的注意事项。

〔提示〕
用电表读数变化来判断电桥是否平衡。

指针式电流计
它主要用来检验电路中有无电流通过，也称检流计，在电学测量中应用特别广泛。

一般而言，它的零点处在刻度盘的中央，但并不标出电流的实际值,在线路中常用符号G表示。

图１是常用的AC5型指针式电流计面板图，图２是其内部结构图，它的电流常数CI=10-7A/mm。

面板上有锁定装置，当电流计不用时，将小旋钮拨至左方红点位置,电流计被短路，处于电磁阻尼状态搬动该仪器时，内部动圈不致剧烈转动,这就保护了张丝不致震断。

此外，还有“短路”和“电计”
两按钮开关，它们是常断开关。

按下“短路”开关时，电流计处于短路过阻尼状态；按下“电计”开关时，电流计和电路接通。

使用电流计注意事项：
（1）与保护电阻开关密切配合，先粗调，后细调。

（2）指针摆动不止时，可用短路电键使其迅速停在零点。

（3）使用完毕，必须用锁定装置锁住，使其处于电磁阻尼状态，保护电流计。

电表内阻的测量与改装研究的要求：（1）至少设计2种不同的方法测量微安表的内阻，并进行误差分析和比较；（2）将微安表改装为至少含2个量程的电流表和电压表，并选择适当的电路对改装表进行全面的校准，给出校准曲线；（3）计算并确定改装表的精确度等级。

讨论你们用到了什么数据处理方法。

（1）测量电表内阻的2种方法1．实验中有电压表、电流表各一只，要求测量电压表和电流表的内阻①测电流表的内阻 :测量电路如图①所示，将电压表与电流表并联，两电表示数分别为U、I，则电流表内阻②测电压表的内阻:测量电路如图②所示，将电压表与电流表串联，两电表示数分别为U、I，则电压表内阻为r=U/I2.用半偏法测电表内阻：①测电流表的内阻：实验原理图如图⑧所示，实验中，闭合S1，调节 R’使电流表示数满偏；保持R’不变，闭合S2，调节R，使电流表示数为满偏的一半。

记下此时电阻箱的阻值R。

，半偏法测电阻是一种近似的方法，为减小误差，要满足一定的实验条件。

这个实验中，电流表的内阻要远小于滑动变阻器的阻值。

S2闭合后，电流表两端并联一个电阻，电路总电阻应减小，但由于这一部分电阻比滑动变阻器的阻值小得多,电路总电阻近似认为不变,电路中总电流也近似不变。

电流表示数为满偏的一半时，电流表的内阻r与电阻箱的阻值相等，有r=R。

，R。

即为电流表内阻的测量值；实际上，S2闭合后，电路总电阻减小，电流会略有增大，R中的电流稍大于电流表中的电流，有r>R。

,则电流表内阻的测量值比真实值偏小。

3. 惠斯登电桥测量微安表内阻的原理。

如图是惠斯登电桥的电路原理图，电阻R1,R2,Rx和R0组成电桥的四个臂，其中Rx为待测电阻，接有检流计G的对角线BD称为“桥”，用来比较B、D两端的电位，当B、D两端的电位相等时，检流计G中的电流Ig为零，电桥达到平衡。

电桥平衡时，各桥臂电阻上的电压将满足如下关系：I1R1=I2R2 I X R X=I0R0(2)将微安表改装为含2个量程的电流表：校正曲线。

安装工程的测量方案在进行安装工程时，为了确保工程的质量和准确性，需要对安装位置、尺寸、高度等进行测量。

本文介绍安装工程的测量方案，包括测量工具、注意事项等内容。

测量工具1. 测量尺测量尺是常用的测量工具之一，常用于测量长度和间距。

常见的测量尺有金属测量尺、软尺等。

在选择测量尺时，要注意保证尺子的刻度清晰、准确，材料坚固耐用。

2. 细测尺细测尺通常用于测量精度要求较高的位置和尺寸，如机械加工、电子维修等。

常见的细测尺有游标卡尺、百分表等。

在选择细测尺时，要保证刻度清晰、精度高，提高测量准确度。

3. 水平仪水平仪是用于测量水平面或倾斜角度的测量工具，常用于安装地面、墙壁等水平面的测量。

在选择水平仪时，要注意准确度、灵敏度，以确保测量结果准确。

4. 钢卷尺钢卷尺是用于测量长距离和环形物体的测量工具，常用于测量管道、电缆等。

在选择钢卷尺时，要注意保证刻度清晰、拉伸度良好。

测量注意事项1. 测量前的准备工作在进行测量前，需要充分了解工程的设计图纸和施工图纸，确认测量位置和尺寸。

同时，要对测量工具进行检查和校准，确保准确度和可靠性。

2. 测量时的注意事项在进行测量时，要注意测量位置的环境条件，如光线、风力、温度等对测量结果的影响。

同时，对于重要的尺寸和位置，要进行多次测量，确保测量结果的准确性。

在使用细测尺进行测量时，要注意避免对测量器具的损坏，采用轻触、细心的方法进行操作。

3. 测量后的数据处理测量后得到的数据需要进行处理和记录，以备后续使用，如数据的导入计算机、云盘等存档。

同时，要通过数据对比，排除错误数据，准确得出测量结果。

结论在进行安装工程时，测量是不可缺少的一部分。

通过对测量工具的选择，注意事项的遵守，能够有效提高测量结果的准确性和可靠性，确保工程的质量和效率。

电流表的内阻测量电流表的内阻一般较小，表两端所允许加的电压很小，而伏特表量程比较大，所以电流表内阻无法用伏安法测出。

下面介绍几个常见的测电流表内阻的方法。

1、替代法电路如图所示，测微安表头G的内阻。

G’是标准微安表，R和R’分别是滑动变阻器和电阻箱，S1和S2分别是单刀开关和单刀双掷开关，E是电源。

实验过程1）.将S1拨向接点1，接通S2，调节R，使待测表头指针偏转到适当的位置，记下此时G’的示数I.2）.将S1拨向接点2，保持R滑片位置不动；调节R’的阻值，使表G’的示数仍为I，记下此时R’的读数.3）.多次重复上述过程，计算R’读数的平均值，此值即为待测微安表G的内阻的测量值。

本实验优点是原理简单，可操作性强，无系统误差。

2、半流法电路如图所示，测微安表头G的内阻。

R和R’分别是滑动变阻器和电阻箱，S??1和S??2是开关，E是电源。

实验过程1）.使R的滑键滑至最右端。

合上S1，调节R的滑键位置，使表头G达满偏Ig.2）.合上S??2，调节R’的阻值，使表头G的示数变为Ig/2.则此时R’的阻值为表头G的内阻.本实验原理是当回路中电流不变，通过表头G中的电流为一半时，R也分一半电流，所以要求R连入电路中的阻值要远大于表内阻，这样在R’并入电路后，闭合电路的总阻值几乎不变，总电流才几乎不变。

本实验优点是原理简单，可操作性强。

缺点是存在系统误差，实验测得数据比真实值偏小。

3、并联安培表法实验电路如图所示，测微安表头G的内阻。

G’为内阻是R’的标准微安表，R0是保护电阻，R是滑动变阻器，E 为电源，S为电键。

实验过程1）.将滑动变阻器R滑键滑至左端，合上电键S，调整滑键位置读出G的示数I及G’的示数I’。

2）.改变滑键的位置，测多组电表读数。

3）.由并联电路规律I/I’=R??G’/R??G得R??G =(I’R??G’) / I取R??G的平均值。

实验中需注意到的问题：微安表头G和标准微安表G’可允许加的最大电压应相差不多，否则将出现一个表示数可读，另一个表示数无法读出的情况。

提高微安表内阻精度的方法
微安表是一种用于电流测量的仪器，其内阻是影响测量精度的重要因素之一。

为了提高微安表内阻精度，可以采取以下方法：
1. 选择合适的电源电压：微安表的内阻是与电源电压有关的，一般来说，电源电压越高，内阻就越小，但同时也可能会对微安表的精度造成影响。

因此，在进行微安表测量时，应该根据实际情况选择适当的电源电压。

2. 采用低阻抗电路：在测量电流时，可以使用低阻抗电路来减小电路内阻的影响，从而提高微安表的精度。

3. 使用高精度电阻：微安表的内阻是由其内部电阻组成的，如果使用高精度电阻来替换内部电阻，可以进一步提高微安表的内阻精度。

4. 校准微安表：定期对微安表进行校准，可以发现并修正其内阻误差，从而提高微安表的测量精度。

通过以上方法，可以有效提高微安表的内阻精度，使其在实际测量中更加准确可靠。

- 1 -。

图 1 伏安法测表头内阻的原理伏安法测微安表表头内阻——等精度测量方法1 实验原理图1为伏安法测表头内阻的原理图，其中g R 为待测表头,V 为较高精度的电压表。

测量时，调节滑线变阻器H R 使被测表头的示值I 为的某一个值，并记录电压表的值V ，则表头的内阻为：IV R g = (1)2 测量方法与误差分析伏安法测表头内阻的测量方案可分为等精度测量和非等精度测量两种。

等精度测量方案的操作方法为：保持待测表头的示值I(电压表精度比待测表头的精度高，若不然应选择保持电压表的示值V)不变，改变R 和R H ，使电压表V 和和被测表头I 示值都尽可能满偏,次并记录相应示值时的V 与I, 连续测量n 。

对于等精度测量方案的处理方法为：取n 次测量的平均值作为表头内阻的最佳估计值： ∑==ni i Rg n Rg 11 (2)表头内阻测量总不确定度可分为A 类不确定度和B 类不确定度。

A 类不确定度可按贝塞尔函数求得：)1()2-=∆=∆∑-n g i R R A （标 (3)B 类不确定度可取n 次测量中仪器误差的最大值的3/1：2min2min max )()(33/)(I V R R I V g g B ∆+∆=∆=∆ (4) 其中：,%,%M I I M V V I f V f ⨯⨯=∆⨯⨯=∆V min 和I min 为实测值的最小值。

这样，合成不确定度按方和根合成为：22B A g R ∆+∆=∆ (5)3 实验条件的确定及电路参数的确定由（4）式，知为了提高测量精度，选用尽可能高精度的f V 和小量程的V m ；测量时，使 V 和I 尽可能满偏。

由已知条件可得待测表头两端最大电压约为300mV ,故可选精度等级为0.5级的C65型多量程直流电压表作为标准电压表取其量程为mV U M 300=，由于C65型多量程直流电压表量程为300mV 时，其内阻为Ω300，为了使滑线变阻器的调节特性较好，可选Ω=1000R ，取E=1VVR gEKRR H图 1 伏安法测表头内阻的原理4 实验结果数据处理根据上述确定的电路参数进行等精度测量，得到的测量结果见表1。

J0415直流微安表使用说明书整理及解读寻找和阅读J0415型直流微安表说明书，纯粹是因为高中物理必修3的2019版新教材的第67页书后练习题第2题。

测量自来水的电导率。

我觉得这是一道需要谈论谈论的实验题。

我真的真的不知道有没有人真的做成了这个实验。

我没做成，估计我也做不成。

具体I概况J0415型直流微安表，是本厂根据部编教材特地设计制作的，是中学生实验的必备电表。

本电表采用磁电系表头。

灵敏度高；表耗功率小，准确度好，具有较好的稳定性。

表头机械结构牢固，设有防震装置和磁短路片，动圈设有过载保护装置；铁、铝、镍、钴、铜合金的永久磁钢、矫顽力强，抗外磁场干扰性能好，表面刻度均匀、清晰；用透明有机玻璃作盖罩，可见度大；表身为光亮黑色有机玻璃壳，外型美观大方，量程范围适用中学、中专和中技等学生实验使用。

电路图如下：II技术特性：1、测量范围：0—200uA2、电表压降(分两档)：V g0，100mV；V g1，500V3、电表内阻：500欧姆 2500欧姆4、准确度等级：2.5级5、工作位置：表面与台面成45度倾角6、阻尼时间：不大于4秒7、标度尺全长：不小于80毫米8、外型尺寸：不大于130×98×95立方毫米9、工作条件：周围气温0—40度。

相对湿度不超过85%10、绝缘耐压试验：交流50赫，2千伏，1分钟11、对外界磁场的防御等级：三级III使用与维护：1、使用前应先检查指针是否对准零线，如有偏差，则旋动调零钮，使指针对准零线。

2、在测量时，微安表应与用电器串接。

3、电表不应受到敲击和剧烈震动。

4、电表应保持清洁，并不受腐蚀气体侵入。

附表：*原厂使用说明书应存在错误，J0407A型交直流电流表，仅有0—0.6—3A，而无0—30A挡位。

上表是我改的。

*IV 表头双向二极管过载保护装置(原说明书无此段叙述。

本段内容作为高水平学生或电子社团“多用电表的使用”增补内容，从工程实际理解电表的结构原理和改装搞点儿探索，知道课本理论知识与实际工程应用实在是相去甚远)原说明书第7行“动圈设有过载保护装置”，其装置指的是图中红色虚线框内的“双向二极管”结构。