伏安法電路設(shè)計(jì)管理論文

時(shí)間:2022-07-16 04:18:00

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伏安法電路設(shè)計(jì)管理論文

摘要

物理學(xué)是自然科學(xué)的重要學(xué)科之一,是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)。在實(shí)驗(yàn)研究中,測量是基本的、大量的工作之一。

"伏安法測電阻"作為中學(xué)物理的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一,又隨著測量技術(shù)的發(fā)展,對測量電阻準(zhǔn)確度的要求也越來越高。而由于在中學(xué)物理中,我們對電阻的測量并未考慮到電表內(nèi)阻,若能采取一定的措施,在測量電阻時(shí)不測量電表內(nèi)阻也能較準(zhǔn)確測量電阻。

本文在中學(xué)伏安法測電阻(內(nèi)接法、外接法)的基礎(chǔ)上,對測量結(jié)果進(jìn)行了誤差分析,并根據(jù)歐姆定律對電路進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì),對兩種測量方案的結(jié)果進(jìn)行了不確定度、相對誤差、精確度的比較。同時(shí),在測量過程中,根據(jù)現(xiàn)階段數(shù)字測量的發(fā)展,也對電阻進(jìn)行了一定的數(shù)字測量,對模擬化測量與數(shù)字化測量進(jìn)行了比較。本文創(chuàng)新電路的設(shè)計(jì),基本解決了測量系統(tǒng)中電表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響。

伏安法測電阻作為中學(xué)物理測量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),將不斷成熟和完善,免測電有內(nèi)阻伏安法測電阻的應(yīng)用,不僅可以在普通物理實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行,也可在一些技術(shù)性項(xiàng)目尤其是在缺乏實(shí)驗(yàn)條件的情況下,達(dá)到較準(zhǔn)確測量電阻的目的。

關(guān)鍵詞:伏安法、歐姆定律、電表內(nèi)阻

Abstract

Thephysicsareoneofnaturalsciencesimportantdisciplines,isanestablishmentintheexperimentalfoundationscience.Intheexperimentalstudy,thesurveyisbasic,oneofmassivework."Thevoltammetrymeasuredtheresistance"takesoneofmiddleschoolphysicsfoundationexperiments,alsoalongwiththesurveytechnologydevelopment,tosurveystheresistanceaccuracytherequestmoreandmoretobealsohigh.Butbecauseinthemiddleschoolphysics,weconsiderstheelectricinstrumentbynomeanstotheresistancesurveyinternalresistance,ifcantakethecertainmeasure,whensurveyresistancethemishapelectricinternalresistancealsocanthemoreaccuratesurveyresistance.Thisarticleinthemiddleschoolvoltammetrymeasuredresistance(inconnection,outsideconnection)inthefoundation,hascarriedontheerroranalysistothemeasurementresult,andcarriesontheinnovationdesignaccordingtotheohm''''slawtotheelectriccircuit,hascarriedonuncertainly,therelativeerror,theprecisioncomparisontotwokindofsurveysplansresult.Atthesametime,insurveyprocess,accordingtopresentstagenumeralsurveydevelopment,alsohascarriedonthecertaindigitalsurveytotheresistance,tosimulatedthesurveyandthedigitizedsurveyhascarriedonthecomparison.Thisarticleinnovatestheelectriccircuitdesign,basicallyhassolvedinthemeasurementsystemtheelectricinstrumentnternalresistancetothemeasurementresultinfluence.Thevoltammetrymeasuredtheresistancetookthemiddleschoolphysicssurveyexperimentthefoundation,unceasinglymatureandwillbeperfect,exemptsmeasuredtheelectricitywillhaveinternalresistancethevoltammetrytomeasuretheresistancetheapplication,notonlywillbeallowedtocarryonintheordinaryphysicalexperiment,alsomightinlacktheexperimentalconditioninparticularinsometechnicalprojectinthesituation,willachievethemoreaccuratesurveyresistancethegoal.

Keyword:Voltammetry,ohm''''slaw,electricinstrumentinternalresistance

我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是"免測電表內(nèi)阻伏安法測電阻",它屬于電測量電阻領(lǐng)域,特別是屬于伏安法測電阻的范圍研究。

在"伏安法測電阻"中,電阻是一個(gè)基本的重要的物理量,又是必要的重要的基本的電學(xué)測量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,科學(xué)實(shí)驗(yàn)也在其重要的位置上發(fā)揮著作用,而"伏安法測電阻"作為普通物理實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),一直處在重要的電學(xué)實(shí)驗(yàn)、研究位置。

1820年,法國物理學(xué)家安培(1755.1.22─1836.6.10)發(fā)現(xiàn)了"安培定律",奠定了電動力學(xué)的基礎(chǔ);1827年,德國物理學(xué)家歐姆(1787.3.16─1854.7.6)在所發(fā)表的《電路的數(shù)學(xué)研究》一文中,提出了歐姆定律。歐姆定律在電路中是最基本的定律,為電學(xué)新時(shí)代拉開了序幕。之后,人們開始對電阻測量進(jìn)行了一系列的研究,最基本的測量方法還是"電流表內(nèi)接法和外接法",其次是半偏法,還有就是替代法、補(bǔ)償法(電流補(bǔ)償、電壓補(bǔ)償)、電橋法(單電橋、雙電橋)。例如:惠斯通電橋是英國發(fā)明家克里斯蒂在1833年發(fā)明的,但是由于惠斯通第一個(gè)用它來測量電阻,所以人們習(xí)慣上就把這種電橋稱作了惠斯通電橋;開爾文電橋是1856年開爾文為了成功地裝設(shè)海底電纜中進(jìn)行研制的。

國內(nèi)對測電阻的應(yīng)用研究是從19世紀(jì)80年代清華大學(xué)對測電阻的研究開始的,同時(shí)結(jié)合國外先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,運(yùn)用歐姆定律R=,在基本的電流表外接法、電流表內(nèi)接法的基礎(chǔ)上,不斷測量電阻電路進(jìn)行了創(chuàng)新,使得測量電阻能夠電路更簡單、計(jì)算更方便、精度更高。其中各種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn),其中補(bǔ)償法相對于其它測量方法,其準(zhǔn)確度比較高,計(jì)算也比較簡單,但是測量電路比較復(fù)雜,調(diào)節(jié)過程也相對繁瑣。

本課題先對電流表內(nèi)外接法進(jìn)行了測量,結(jié)合誤差理論,其誤差主要是系統(tǒng)誤差,所以我們這次畢業(yè)設(shè)計(jì)"免測內(nèi)阻伏安法測電阻",也是希望能夠在前人的技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上,找到一種適合我們普通高校的,方便我們學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)、研究的方法,來更好的測量電阻,提高測量電阻的精確度。

畢業(yè)設(shè)計(jì)作為一門普通高校畢業(yè)生的必修課程,受到了越來越廣泛的重視時(shí),讓我們畢業(yè)生能夠通過一種比較好的方式,學(xué)會自我學(xué)習(xí)和自我創(chuàng)新。"免測內(nèi)阻伏安法測電阻"做的重要工作之一就是科學(xué)實(shí)驗(yàn)。而測量是基本的大量的工作之一。所以此次畢業(yè)設(shè)計(jì)從科學(xué)實(shí)驗(yàn)講,也讓我們更好地學(xué)會了科學(xué)實(shí)驗(yàn)。

本次的"免測內(nèi)阻伏安法測電阻"通過對普通的伏安法測量(電流表內(nèi)接法、電流表外接法)的分析比較,通過對儀器儀表的學(xué)習(xí)使用,總結(jié)了物理實(shí)驗(yàn)中的常用的數(shù)據(jù)處理方法(本次主要用到了最小二乘原理),并對伏安法測電阻的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了一定的創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。

此外,在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中,參閱了國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料,吸收了眾多研究者的經(jīng)驗(yàn)和長處,所錄參考文獻(xiàn)如有疏漏處,請給予諒解。在此,還要特別感謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師張昆教授的辛勤指導(dǎo)。

儀表結(jié)構(gòu)和原理

儀表是磁電系張絲支承結(jié)構(gòu),磁系統(tǒng)采用鐵環(huán)軛式結(jié)構(gòu),漏磁較小,并且具有良好的防御外磁場影響性能,磁鋼用鋁鎳鈷合,并經(jīng)過特殊的穩(wěn)定處理,使儀表能長時(shí)期保持準(zhǔn)確度,儀表的可動部分采用新型的張絲支承,用兩根高強(qiáng)度合金張絲固定在減震彈片上,并裝有限止器,使儀表具有良好的抗震性能。此外,可動部分采用張絲支承后,偏轉(zhuǎn)時(shí)不存在摩擦,使儀表的靈敏度和使用壽命大大提高。指針尖采用特種形影玻璃絲,能保證良好的直線性,刻度板下裝有消除視差的反光鏡,可保證儀表讀數(shù)的準(zhǔn)確。測量機(jī)構(gòu)裝在膠木外殼的單獨(dú)密封小室內(nèi),可防止外來的機(jī)械力作用和臟物侵害。儀表的量程轉(zhuǎn)換采用插塞,使用方便。

3.以下是用數(shù)字萬用表測得的C31型電表的內(nèi)阻值

C31─A型電壓表RX0=0.7Ω

量程

45mV

75mV

3V

7.5V

15V

測量值

15.8Ω

31.3Ω

1.502KΩ

3.75KΩ

7.50KΩ

量程

30V

75V

150V

300V

600V

測量值

15.01KΩ

37.5KΩ

75.0KΩ

149.9KΩ

0.299MΩ

C31─V型電壓表RX0=0.6Ω

量程

75mA

15mA

30mA

75mA

150mA

300mA

測量值

4.2Ω

3.0Ω

1.9Ω

1.2Ω

0.9Ω

0.8Ω

量程

750mA

1.5A

3A

7.5A

15A

30A

測量值

0.7Ω

0.6Ω

0.6Ω

0.6Ω6AAM.阻"的設(shè)計(jì)中,對電阻的測量,也間接的用到了歐姆定很

0.6Ω

0.6Ω

目錄

緒論-5-

第一章伏安法測電阻-7-

一、電表-7-

1.產(chǎn)品的技術(shù)特性-8-

2.儀表結(jié)構(gòu)和原理-9-

3.以下是用數(shù)字萬用表測得的C31型電表的內(nèi)阻值-9-

4.直流電流表-9-

5.直流電壓表-10-

二、可調(diào)電阻-10-

1.旋轉(zhuǎn)式電阻箱-10-

2.變阻器-12-

三、電流表內(nèi)接法、外接法-12-

1.電流表外接法-13-

2.電流表內(nèi)接法-15-

第二章三種典型測量方法簡介-17-

一、替代法-17-

1、電流表與電阻箱加電鍵組合測待測電阻(替代法)-17-

2、電壓表與電阻箱和電鍵的組合測待測電阻(替代法)-17-

二、電橋法-18-

三、補(bǔ)償法-18-

第三章免測電表內(nèi)阻伏安法測電阻-19-

第1節(jié)電路原理、測量方法及步驟-19-

第2節(jié)測量數(shù)據(jù)處理-20-

一、5.1Ω標(biāo)稱電阻-20-

二、2KΩ標(biāo)稱電阻-21-

第3節(jié)與伏安法測電阻的對比分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)論-21-

第四章指針式儀表與數(shù)字式儀表的比較研究-23-

第1節(jié)推陳出新是歷史之必然-23-

第2節(jié)模擬電表與數(shù)字電表-23-

第3節(jié)數(shù)字電表的特點(diǎn)-23-

第五章創(chuàng)新電路在不同電路系統(tǒng)中的應(yīng)用-25-

一、創(chuàng)新電路在變壓器測電阻中的應(yīng)用-25-

注意事項(xiàng)-25-

規(guī)范要求-25-

有關(guān)換算-26-

實(shí)例分析-26-

二、毫歐姆級電阻測量-27-

第六章數(shù)字電路概述-28-

一、數(shù)字萬用表的敘述-28-

一.概述-28-

二.安全事項(xiàng)-28-

三.技術(shù)特性-28-

四.電阻測量-29-

二、數(shù)字萬用表對5.1Ω、2KΩ電阻的測量及數(shù)據(jù)處理-29-

第七章電阻的數(shù)字化測量-31-

一、比例運(yùn)算法-32-

二、比率法-32-

TheProblemofMeasurement,ElectricalInstruments-33-

英譯漢:電氣儀表的量度問題-35-

電氣儀表-36-

主要電氣儀表及其用途-36-

結(jié)束語-38-

參考文獻(xiàn)-40-

附錄-41-

一、電阻箱的誤差限-41-

二、電壓、電流波動引起的誤差限、-41-

三、電表的靈敏閾帶來的誤差(限)δ1-41-

致謝-42-