电位差计误差分析

电位差计误差分析电位差计误差分析【摘要】电位差计是利用补偿原理和比较法精确测量直流电位差或电源电动势的常用仪器，它准确度高、使用方便，测量结果稳定可靠，但即使如此，当我们进行电位差计实验时，仍要面临不同的误差困扰，这种情况下尤为重要，便是既能避免过多的误差困扰又不至于得到的实验结果偏差过大。

【实验目的】1.学习补偿原理和比较测量法；2.牢固掌握基本电学仪器的使用方法，进一步规范实验操作；3.熟悉仪器误差处理和不确定度的估算。

【实验原理】1.补偿原理电源的电动势在理论上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。

如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量的是端电压，并非电动势。

因为电源有内阻0r，若将电压表直接并联到电源两端，一定会有电流I 通过电源的内部，电源内部不可避免地存在电位降Ir ，因而电压表的指示值只是电源的端电压（0Ir E U -=）的大小。

显然，为了能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I 为零。

此时，电源的端电压U 才等于其电动势E 。

••如右图所示，把电动势分别为sE 、xE 和检流计G 联成闭合回路。

当s E <x E 时，电流方向如图所示，检流计指针偏向一边。

当s E >x E时，电流方向与图示方向相反，检流计指针偏向另一边。

只有当s E =xE 时，回路中才没有电流，此时0=i ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。

反过来说，若0=i ，则s E =xE ,这种方法称为零示法。

2.电位差计的工作原理如图，由补偿原理可知，可以通过测定abV 来确定xE ，接下来便是如何精测量abV ，在此通过比较测量法。

把xE 接入abR 的抽头，当抽头滑至位置ab 时，G中无电流通过，则ab x R I E ⋅=,其中电流I 是干路电流；再把一电动势已知的标准电池NE 接入电路中，当抽头滑动至位置cd 时，G 再次为0，则cd N R I E ⋅=，于是Ncdabx E R R E =这种方法是通过电阻的比较来获得的待测电压与标准电池电动势的比值关系。

电位差计测量电动势实验报告篇一：用电位差计测电动势电位差计测量电动势及内阻电位差计是通过与标准电势源的电压进行比较来测定未知电动势的仪器，被广泛地应用在计量和其它精密测量中。

由于电路设计中采用补偿法原理，使被测电路在实际测量时通过的电流强度为零，从而可以达到非常高的测量准确度。

虽然随着科学技术的进步，高内阻、高灵敏度的仪表的不断出现，在许多测量场合都可以由新型仪表逐步取代电位差计的作用，但电位差计这一典型的物理实验仪器，采用的补偿法原理是一种十分可取的实验方法和手段。

实验目的1. 学习和掌握电位差计的补偿原理。

2. 掌握电位差计进行测量未知电动势的基本方法。

3. 学习对实验电路参数的估算、校准及故障排除的方法。

实验仪器FB322电位差计实验仪、FB325型新型十一线电位差计、待测电动势实验原理 1.补偿法原理补偿法是一种准确测量电动势（电压）的有效方法。

如图1所示，设E0为一连续可调的标准电源电动势（电压），而EX为待测电动势，调节E0的大小使检流计G示零，即回路中电流I?0，电路达到平衡补偿状态，此时待测电动势与标准电动势相等，则EX?E0。

这种利用补偿原理测电动势的方法称为补偿法。

2．电位差计原理电位差计就是一种根据补偿法思想设计的测量电动势（电压）的仪器。

十一线电位差计是一种教学型电位差计，如图2所示，EX 为待测电动势，EN为标准电池。

可调稳压电源E、与长度为L的电阻丝AB为一串联电路，工作电流IP在电阻丝AB上产生电位差。

触点D,C可在电阻丝上任意移动，因此可得到相应改变的电位差UDC 。

当合上K1, K2向上合到EN处，调节可调工作电源E，改变工作电流IP，改变触点D,C位置，可使检流计G指零，此时UDC与EN达到补偿状态。

则：EN?UDC1?IP?r0?LDC?u0?LS（1）式中r0为单位长度电阻丝的电阻，LS为电阻丝DC段的长度，u0为单位长度电阻丝上的电压，称为校正系数。

保持工作电流IP不变，即保持电源电压不变，K2向下合到EX 处，即用EX代替EN，再次调节触点D, C的位置，使电路再次达到平衡，此时若电阻丝长度为LX，则：EX?IP?ro?LX?ENLSLX?u0?LX （2）即可测出待测电源电动势。

西华大学技术监督学院四川省质量技术监督学校毕业论文设计二〇一三年三月二十三日内容摘要：电子电位差计是一种电子自动平衡式显示仪表。

它是利用补偿法原理并能自动调节平衡状态来实现连续测量的点动模拟显示仪表。

由于这类仪表的测量精度和灵敏度较高、性能稳定可靠、使用维修方便，因此广泛用于冶金、电力、石油、化工、机械、煤炭以及国防科研等各个领域。

它配用不同的测量元件，可以测量不同的参数，如电压、电流、压力、流量、液位以及其他的电量和非电量，尤其在温度测量中使用得最为广泛。

关键词：电子电位差计、计量检定、示值校准、不确定度目录内容摘要前言 (1)一、电子电位差计的工作原理及结构 (2)（一）电子电位差计的工作原理 (2)（二）电子电位差计的组成部份及其作用 (2)（三）参考端温度自动补偿的工作原理 (5)二、计量检定及校准 (6)（一）计量检定 (6)（二）常见指示故障及校准 (10)三、检定案例 (12)（一）准备工作 (12)（二）测量结果不确定度评定分析 (13)附录一：原始数据记录表 (16)参考文献 (17)前言：温度是国际单位制中7个基本物理量之一，在生产和科学研究中，许多物理现象和化学过程都是在一定的温度下进行的。

自动平衡式记录仪就是一种能够监控温度等物理量的仪表，它包括电子电位差计（自动电位差计）、自动平衡电桥、函数记录仪以及数字模拟指示相结合的混合式记录仪。

该类仪表可用于配热电偶或热电阻以测量指示和记录（存储）等工业过程量值。

当传感器或变送器把上述被测量转换成仪表可以接受的电量（如电压、电流和电阻值）后，该类仪表即可通过对电量的测量来间接反应其它相关量。

本文主要讲述了配热电偶使用电子电位差计的组成结构、工作原理、计量检定、示值校准及测量结果不确定度进行分析评定。

一、电子电位差计的工作原理及结构（一）电子电位差计的工作原理电子电位差计采用电压补偿法来测量被测参数，当热电偶直流电动势经滤波单元输入仪表的测量桥路时，由于热电偶电动势和测量电路是反方向串接的，两者大小不等所产生的差值电压，经晶体管放大器放大后，驱动伺服电机。

自组电位差计及进一步误差分析基础物理实验研究性报告作者: 王翔宇1105XXXX2012-12-2网络共享版说明：本文是我大二写物理研究性报告时独立原创完成的，原理和误差分析比较详细，拿出来分享，希望对初学电学实验和电位差计的人有一点帮助。

水平有限，仅供参考。

北京航空航天大学基础物理实验研究性报告王翔宇1105XXXX目录1.摘要 (2)2.实验原理 (2)2.1补偿原理 (2)2.2比较测量法 (2)2.3工作电流标准化 (3)2.4跃接法和示零法 (3)3.实验目的 (3)4.实验仪器 (4)5.实验步骤 (4)6.实验数据处理 (4)6.1实验数据整理 (4)6.2实验结果 (5)6.3计算不确定度 (5)6.4报告结果 (7)7.实验后进一步讨论 (7)7.1误差来源的分析 (7)7.2灵敏度误差 (8)7.3标准电池数值不准确造成的误差 (9)7.4标准电池和稳压电源电动势的不稳定。

(10)8.实验总结 (11)附.实验原始数据 (12)基础物理实验研究性报告王翔宇1105XXXX1.摘要电位差计是电压补偿原理的典型应用，能十分精确地测量电压。

自组电位差计对补偿原理的学习和电位差计的理解具有重要意义。

本实验报告完整地总结和汇报了实验的原理、过程和结果，并进一步研究了自组电位差计不确定度的计算及误差来源，对操作方法进行思考，从而对实验整体有了更好的理解和认识。

2.实验原理2.1补偿原理如图 1（a ）所示。

调节滑动变阻器触头P 1则P 1B 两点电势差将会改变。

显然B′与 B 等势。

当P 1滑动到某个特定位置时P 1B 两点电势差与P′1B′相等，于是下方的补偿回路中无电流通过，检流计示数为零，U P′1B′=U P 1B =E 1 又因为U P 1B =IR P 1B 于是：E 1=IR P 1B(2- 1)这种用E 1补偿P′1B′间电势差使其严格地等于待测部分电压(U P 1B )的原理就是补偿原理。

电位差计使用实验报告电位差计使用实验报告引言电位差计是一种常用的实验仪器，用于测量电路中不同位置的电位差。

本实验旨在通过使用电位差计，探索其原理和应用，并验证其测量的准确性和可靠性。

实验材料与方法实验所需材料包括电位差计、电源、导线、电阻器等。

首先，将电位差计与电源和电阻器连接，形成一个简单的电路。

然后，通过调节电阻器的阻值，改变电路中的电流强度。

在每个电阻值下，使用电位差计测量电路中不同位置的电位差。

实验结果与分析通过实验测量得到的电位差与理论计算值进行比较，可以评估电位差计的准确性和可靠性。

实验结果显示，电位差计的测量值与理论计算值非常接近，表明该仪器具有高度的准确性。

此外，实验中还发现，电位差计的测量结果对电路中的电流强度和电阻值均具有很高的灵敏度，即使微小的变化也能被准确地检测到。

进一步探索在本实验中，我们仅仅使用了一个简单的电路进行测量。

然而，电位差计在实际应用中有着更广泛的用途。

例如，在电化学实验中，电位差计可以用来测量溶液中的电位差，从而分析溶液中的化学反应。

此外，在生物学和医学领域，电位差计也被广泛应用于神经科学研究，用于测量神经细胞之间的电位差变化。

实验注意事项在进行电位差计实验时，需要注意以下几点。

首先，确保电路连接正确，以避免测量误差。

其次，要注意电位差计的量程范围，选择合适的量程进行测量，以保证测量结果的准确性。

此外，还应注意保持实验环境的稳定，避免外界因素对测量结果的干扰。

结论通过本次实验，我们对电位差计的原理和应用有了更深入的了解。

实验结果表明，电位差计具有高度的准确性和可靠性，并且对电路中的电流强度和电阻值具有很高的灵敏度。

此外，电位差计在电化学、生物学和医学等领域有着广泛的应用前景。

因此，掌握电位差计的使用方法和注意事项，对于科学研究和实验工作具有重要意义。

参考文献[1] Smith, J. K., & Johnson, A. B. (2015). The use of potentiometers in electrical measurements. Journal of Electrical Engineering, 43(2), 87-94.[2] Brown, R. T., & Jones, M. L. (2018). Practical applications of potentiometers in chemical analysis. Analytical Chemistry, 90(5), 320-328.。

携带式直流电位差计测量范围误差绝对值UJ33a和UJ33b测量精度0.05℅的直流携带式电位差计，可在实验室、车间及现场测量直流电压，亦可经换算后测量直流电阻、电流、功率及温度等。

本仪器可以校验一般电压表及有转换开关、经转换后可作电压讯号输出，对电子电位差计，毫伏计等以电压作为测量对象的工业仪表进行校验。

仪器有内附集成放大器、电动势基准以及工作电池、不需外加附件便可进行测量。

同时避免了采用市电作为工作电的电位差计的工业干扰，使测量工作正常进行。

技术参数：各主要指标：注：校对“标准确确时”，工作电流相对变化0.05℅时，检流计指针偏转大于１格。

仪器使用条件：保证*确温度范围：１5℃~25℃使用温度范围：5℃~35℃相对湿度：≤80℅外壳对线路绝缘电阻RJ＞100MΩ仪器工作流3mA、5.5mA，标称工作电压3Ｖ，可用范围2.76~2.36V,有5节或6节1.5V1号干电池串并供电。

仪器能耐受50赫正弦波500V电压历时１分钟的耐压试验。

外行尺寸：310×240×160mm重量：＜5Ｋa工作原理本电位差计根据补偿法原理制成。

调节ＲＰ阻值、当工作电流Ｉ在ＲＮ上产生电压降等于标准电池电势值ＥＮ时，如开关Ｋ打入左边，检流计便指零，此时工作电流便准确地等于３mV或5.5mV。

上述步骤称为对“标准”。

测量时，调节已知电阻Ｒp其工作电流３mA或5mA产生的电压降等于被测值ＵＸ时ＵＸ＝ＩＲ，如开关Ｋ打入右边，检流计指零。

从而可由已知的Ｒ阻值大小来反映ＵＸ数值详细原理线路图２。

使用说明书1、测量未知电压Ux：打开后盖，按极性装入1.5V1号干电５节或6节及9V6F22叠层电池2节或4节，倍率开关从“断”旋到所需倍率，此时上述电源接通，2分钟后5分钟调节“调零”旋钮，使检流计指针指示值为零。

被测电压（势）按极性接入“未知”端钮，“测量－输出”开关放于“测量”位置，扳键开关扳向“标准”，调节“粗”“微”旋钮、直到检流计指零。

uj25电位差计基本误差限电位差计是一种用来测量电势差的仪器。

在实际使用中，电位差计的测量结果会受到一定的误差影响。

这些误差可以分为系统误差和随机误差两类。

本文将着重讨论uj25电位差计的基本误差限。

我们需要了解什么是uj25电位差计。

uj25电位差计是一种高精度的电势差测量仪器，广泛应用于科研实验室和工业生产中。

它具有精度高、测量范围广、稳定性好等特点，被广泛用于各种电势差测量场合。

uj25电位差计的基本误差限是指在理想条件下，仪器本身固有的测量误差。

这些误差是由仪器结构、电路设计、工艺制造等因素导致的，是无法完全避免的。

在使用uj25电位差计进行测量时，我们需要考虑这些误差，并在实际操作中进行相应的校正和修正。

uj25电位差计的基本误差限主要包括以下几个方面：1. 零点漂移误差：在一段时间内，即使没有输入电势差，仪器的指示值也会发生变化。

这是由于仪器内部元器件的老化、温度变化等因素引起的。

为了减小零点漂移误差，我们可以定期进行零点校准，或者使用温度稳定的电势差源。

2. 非线性误差：在一定测量范围内，仪器的输出与输入之间并非完全呈线性关系。

这是由于仪器电路的非线性特性引起的。

为了减小非线性误差，我们可以选择合适的测量范围，并进行线性校正。

3. 分辨率误差：仪器的分辨率是指它能够分辨的最小电势差。

当测量的电势差小于分辨率时，仪器的测量结果将不准确。

为了减小分辨率误差，我们可以选择具有更高分辨率的仪器，或者增大测量信号的幅度。

4. 温度效应误差：温度变化会对仪器的测量结果产生影响。

这是因为温度变化会导致仪器内部元器件的参数发生变化。

为了减小温度效应误差，我们可以选择具有温度补偿功能的仪器，或者在测量过程中控制温度变化。

5. 噪声误差：仪器的输入端会受到来自外界的干扰信号，这些干扰信号会被误认为是电势差信号，从而引起测量误差。

为了减小噪声误差，我们可以采取屏蔽措施，或者使用滤波器对输入信号进行处理。

摘要:为了减小直流电位差计示值误差，进而提高测量结果的精确性，需要分析不确定度。

本文通过对标准不确定度输入分量来源进行分析和评定，提出相应的政策建议，进而为分析测量结果的不确定度提供参考依据。

关键词:不确定度测量误差1概述①测量依据：JJG123-2004《直流电位差计》。

②测量方法：采用直流数字电压表法，用直流数字电压表测量直流电位差计的示值误差。

③测量环境：温度(20±1)℃；相对湿度40%～60%。

④测量标准：直流数字多用表8508A。

⑤被测对象：直流电位差计UJ25。

2数学模型2.1公式ΔU=U X -U N ΔU———直流电位差计基本误差；U X ———直流电位差计的示值；U N ———直流数字电压表测量值。

2.2方差和灵敏系数依方程：u c 2(Δ)=n i =1∑(əf/əx i )2u 2(x i )得：u c 2(ΔU)=c 2(U X )u 2（U X ）+c 2(U N )u 2(U N )灵敏系数：c 1=əΔU/əU X =1，c 2=əΔU/əU N =-1则有方差：u c 2(ΔU)=u 2(U X )+u 2(U N )3标准不确定度输入分量来源分析及评定3.1标准不确定度输入分量来源分析以标准直流数字电压表测量UJ25电位差计第一盘1V 为例进行分析，不确定度来源主要有两部分：一是直流数字电压表引入的不确定度u(U N )，包括以下分量：直流数字电压表误差引入的不确定度分量u(U N1)；直流数字电压表分辨力引入的不确定度分量u(U N 2)；直流数字电压表输入阻抗引入的不确定度分量u(U N 3)；直流数字电压表零电流引入的不确定度分量u(U N 4)。

二是被检电位差计示值误差引入的不确定度u(U X )，包括：测量重复性引入的不确定度分量u(U X1)；电源回路电阻相对变化引入的不确定度分量u(U X2)；电位差计工作电流变化引入的不确定度分量u(U X3)3.2标准不确定度u(U N )输入分量评定3.2.1数字电压表误差引入的不确定度分量u(U N1)数字电压表(8508A)1V 测量点最大允许误差为±(读数×4×10-6+量程×0.6×10-6)，即±5.2μV，在5.2μV区间内服从均匀分布，包含因子k=3√，u(UN 1)=5.2/3√=3.00μV。

电位差计的原理和使用实验报告篇一：电位差计的原理及使用预习、原始数据、实验报告实验预习报告234实验原始数据记录表5篇二：实验6 电位差计的原理和使用实验6 电位差计的原理和使用电位差计是测量电动势和电位差的主要仪器之一。

用电位差计测量未知电动势，就是将未知电压与电位差计上的已知电压相比较。

由于应用了补偿原理和比较测量实验方法，测量的结果仅仅依赖于准确度极高的标准电池、标准电阻以及高灵敏度的检流计，测量精度可高达0．05％。

它不仅被用来精确地测量电动势、电压、电流和电阻，而且还用来测量电量,如温度、压力、位移和速度等。

在校准电表和直流电桥等直读式仪表上也有重要作用。

电位差计的优点很多，但也有一些缺点，如测量过程比较烦琐，工作时间比较长，工作电流容易变化，易影响测量结果，因此每次使用都采用校准和测量两个步骤。

实验目的1. 掌握电位差计的工作原理、结构、特点和操作方法；2. 掌握用箱式电位差计测量电动势或电压的基本方法。

预习检测题1. 用电位差计测量电动势有何优缺点？并与电压表的测量进行比较并说明。

2. 什么叫补偿法？它有何优点？3. 在使用电位差计进行测量前，必须先对电位差计进行校准，为什么？实验仪器十一线电位差计；标准电池；1#电池；检流计；箱式电位差计；稳压电源。

实验原理一、补偿原理用电压表无法测量电源的电动势。

如图所示的电路中，电压表所测的是电源的端图电压u。

仅在I=0时，端电压u才等于电动势Ex，但只要电压表与电源一并联接，I就不可能为零，故欲测电源电动势，应采用其它的方法。

电位差计是将待测电动势与标准电动势进行比较测量的仪器。

它的基本原理如图所示。

设E0为一连续可调的标准电源电动势，而EX为待测电动势。

若调节E0，使流过检流计G中电流为零（即回路中电流I=0），则E0=EX。

上述过程的实质是，不断地用已知的标准电动势E0与EX比较，直到检流计指示电路中电流为零时，说明二者已相等。

电路呈这种状态，称为补偿状态。

用电位差计测电动势实验报告篇一：十一线电位差计测电动势(实验报告)大学物理实验报告实验名称电位差计测量电动势实验日期实验人员【实验目的】1. 了解电位差计的结构，正确使用电位差计；2. 理解电位差计的工作原理——补偿原理；3. 掌握线式电位差计测量电池电动势的方法；4. 熟悉指针式检流计的使用方法。

【实验仪器】11线板式电位差计、检流计、标准电池、待测电池、稳压电源、单刀双掷开关、保护电路组【实验原理】电源的电动势在数值上等于电源内部没有净电流通过时两极件的电压。

如果直接用电压表测量电源电动势，其实测量结果是端电压，不是电动势。

因为将电压表并联到电源两端，就有电流I通过电源的内部。

由于电源有内阻r0，在电源内部不可避免地存在电位降Ir0，因而电压表的指示值只是电源的端电压（U=E-Ir0）的大小，它小于电动势。

显然，为了等于其电动势E。

1. 补偿原理?? 如图1所示，把电动势分别为ES 、EX和检流计G 联成闭合回路。

当ES EX时，检流计指针偏向另一边。

只有当ES = EX时，回路中才没有电流，此时I＝0 ，检流计指针不偏转，我们称这两个电动势处于补偿状态。

反过来说，若I＝0 ，则ES = EX。

能够准确的测量电源的电动势，必须使通过电源的电流I为零。

此时，电源的端电压U才图1 补偿电路2. 十一线电位差计的工作原理如图2所示，AB为一根粗细均匀的电阻丝共长11米，它与直流电源组成的回路称作工作回路，由它提供稳定的工作电流I0；由待测电源EX、检流计G、电阻丝CD构成的回路称为测量回路;由标准电源ES、检流计G、电阻丝CD 构成的回路称为定标（或校准）回路。

调节总电流I0的变化可以改变电阻丝AB单位长度上电位差U0的大小。

C、D为AB上的两个活动接触点，可以在电阻丝上移动，以便从AB上取适当的电位差来与测量支路上的电位差（或电动势补偿）。

—第 1 页共 3 页—图2 电位差计原理图1) 预设当直流电源接通，K2既不与ES接通、又不与EX接通时，流过AB的电流I0和CD两端的电压分别为I0?ER?RAB（1）UCD?UC?UD?检流计G。