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直流电位差计

用于直流电路精确测量电压的电位差计。又称直流补偿器。分为经典式直流电位差计和直流电流比较仪式电位差计两大类。
  原理和结构  1841年,J.C.波根多尔夫提出一种补偿方法, 使被测电压Ex与大小已知且可调的另一电压(称为补偿电压或标准电压)按相同极性对接,调节标准电阻器R 使检流计G指零,则对接的两根导线中没有电流,此时Ex被补偿,Ex与补偿电压相等:Ex=IR,已知电流I和电阻R 即可求得Ex。
  补偿电压是恒定电流I在三端可变标准电阻器R上产生的,这是波根多尔夫的第一种补偿方法──恒定电流法。若令图中电阻R不变而改变电流I,同样可以得到大小已知且可调的补偿电压,这是波根多尔夫的第二种补偿方法──恒定电阻法。
  经典式直流电位差计以电阻网络为基础,主要采用波根多尔夫的第一种补偿方法(图2), 也可采用第二种或兼容第一、第二种补偿方法。为了将电流I标定到一个准确的固定数值,直流电位差计中设置了由标准电池Ex、标准电阻器Rx组成的另一个补偿电路:当开关K在位置N时,改变调节电阻r使检流计G指零,得到;测量时,开关K放在位置X,调节标准电阻器R使检流计指零,得到。是两个电阻的比值,只要这个比值(而不是每一个个别的电阻器保持较高的准确度和稳定性,测量得到的数据的准确度就很高。这是直流电位差计比较容易做到较高的测量准确度的主要原因,也是直流电位差计按元件自检的根据。
  直流电位差计包括 3个电路:测量电路即R、G和Ex;电流调定电路即Rx、Ex和G;辅助电源E和其调节电路即E、r,其中r是一个调节细度很高的网络。通常,G、E和Ex都是外接的。准确度较高的直流电位差计还有防泄漏屏蔽电路和静电屏蔽电路。产生补偿电压的标准电阻器R,实际上是一个复杂的多样化的电阻网络,可构成多种直流电位差计的电路,例如测量低电压的迪塞霍斯特电路、维纳电路,测量高电压的福伊斯纳-布鲁克斯电路等。
  使用  直流电位差计主要用于精确测量(或比较)电压,或已转换为电压的各种电量、电参数。其主要优点是测量时不从被测回路取出电流,也无电流注入被测回路。当被测电压的大小超过电位差计的测量上限(一般只有几伏)时,要用分压器先将被测电压分压,然后进行测量。用直流电位差计测量被测电流在已知的标准电阻器上产生的电压降,可以间接测量电流。用直流电位差计比较四端电阻时,可以彻底消除电位端引线的影响。使用直流电位差计时,夏天因相对湿度较大,应注意消除泄漏电流的影响;冬天因相对湿度较低,应注意防止静电引起的干扰。测量低电压时,还应注意消除温差电动势等杂散电动势的影响。
  直流电位差计按准确级别分为0.2、0.1、0.05、0.02、0.01、0.005、0.002、0.001等级别。使用时的配套部件有:标准电池、检流计、辅助电源、分压器、标准电阻器等。
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