CN103364606A - 同时准确测量电压和电流的系统及采用该系统的仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量装置，尤其涉及一种同时准确测量电压和电流的系统。本发明的同时准确测量电压和电流的系统，补偿电阻R1、R2串连后与串连的分流器电阻R、电压表并联，电压表的电阻为RV，R1/R2＝R/RV；补偿电阻R1、R2连接处与分流器电阻R、电压表连接处之间设有电流表，负载电阻并联在电压表两端。本发明所的系统就是能够同时准确测得电压和电流，其作用原理是，利用桥式补偿电路，将流过电流表的电流中的流过电压表的部分补偿掉，使电流表的指示值只含有流过负载的电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量装置，尤其涉及一种同时准确测量电压和电流的系统。
背景技术
在测量负载的外特性时，需要同时获得电压和电流的准确值。但是，由于电压表和电流表都有一定的内阻，会因此造成附加的误差。当电压表直接和负载并联然后和电流表串联时，得到的电压是准确的，但是流过电流表的电流既有流过负载电流，也有流过电压表的电流。测得的电流就不准确；当电流表和负载串联然后和电压表并联，得到的电流表的读数是准确的，但电压表测得的电压是负载上的电压和电流流过电流表所产生的电压之和，电压表的测得的电压就不准确。
现在测量负载外特性有二种办法：
在用第一种办法测量负载外特性时(图1)，电压表直接与负载并联，此时，电压表指示的就是负载两端的电压，但是从图中可以看出：流过电流表的是Iv+Ig。因此要想知道真正流过负载的电流必须从电流表的读数中减去Iv，而要求的Iv的值必须知道Rv和Rg的数值才能计算出来。
在用第二种办法测量负载的外特性时(图2)，电流表直接与负载串联从图中可以看出：流过负载的电流就是流过电流表的电流。但是电压表指示的电压却是负载上的电压和电流表上的电压之和。要想知道真正加在负载上的电压，必须知道电流表的内阻Ri，通过计算得到。
以上两种办法都不能直接得到精确的测量结果。必须经过计算才能获得。而计算需要的参数又不容易得到，甚至不可能得到(若负载特性是非线性的，或未知的)。一般采用的办法就是尽量采用内阻高的电压表和内阻小的电流表，以减小对测量结果的影响，但这种影响无法从根本上消除。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种同时准确测量电压和电流的系统，其可以准确的测量负载两端的电压和电流值。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其补偿电阻R1、R2串连后与串连的分流器电阻R、电压表并联，电压表的电阻为RV，R1/R2＝R/RV；补偿电阻R1、R2连接处与分流器电阻R、电压表连接处之间设有电流表，负载电阻并联在电压表两端。
本发明的另一个目的是提供一种采用上述同时准确测量电压和电流的系统的仪器，包括电源E，电源E设置在补偿电阻R1、R2两端，补偿电阻R1、R2串连后与串连的分流器电阻R、电压表并联，电压表的电阻为RV，R1/R2＝R/RV；补偿电阻R1、R2连接处与分流器电阻R、电压表连接处之间设有电流表，负载电阻并联在电压表两端。
本发明所的系统就是能够同时准确测得电压和电流，其作用原理是，利用桥式补偿电路，将流过电流表的电流中的流过电压表的部分补偿掉，使电流表的指示值只含有流过负载的电流。
附图说明
图1为现有技术中测量负载外特性电路示意图I；
图2为现有技术中测量负载外特性电路示意图II；
图3为本发明的电路示意图；
图4为用于校验二线制变送器的校验电源原理图。
图中：A.电流表头；Ri.电流表头内阻；V.电压表；Rv.电压表内阻；Rg.负载电阻；E.电源电势；Iv.表流过电压表的电流；Ig.流过负载的电流；R.分流器电阻；R1、R2为补偿电阻。
具体实施方式
本发明的系统和采用该系统的仪器的原理相同，即本方案的特点是在电流表头和分流器电阻R之间接入补偿电阻R1，由补偿电阻R1、R2和分流器电阻R、电压表内阻Rv构成电流补偿测量电桥。
当电桥平衡时，也就是说R1/R2＝R/Rv，
当负载未接入时，Ig等于0。Ir在电阻R1上的电压降等于Iv在R上的电压降，
也就是：R1*Ir＝R*Iv，
所以在电流表头A上的电压等于0。当外加电源电势E改变时，由于电桥平衡未受到破坏，所以电流表头上的电压降始终等于0，这就表明Iv的存在并不会影响到电流表的读数。
当接入负载后，分流器电阻R上的电压降为：
R*(Iv+Ig)＝R*Iv+R*Ig，
因此，电流表头两端的电压差为：
-Ir*R1+R*Iv+R*Ig＝R*Ig，
因为-Ir*R1+R*Iv＝0，所以，电流指示值只与负载电流Ig有关，而与流过电压表的电流Iv无关。
下面是一个用于校验二线制变送器的校验电源原理图。二线制变送器是一种恒流性负载，它能在电压12-45V DC范围内变化时保持其恒流性。微小的电流附加测量误差，就可能导致误差超标。既要求测量电压的准确又要求测量电流准确。
图中：A表示电流表头，由四位半电压数字模块构成。Ri表示电流表头内阻。R表示电流取样电阻，同电流表头A一块组成测量电流表。改变R的数值可以改变电流表的量程。V表示电压表，采用三位半电压数字模块，Rv表示电压表内阻，包括其取压网络的等效电阻。改变其取压网络可以改变电压表的量程。Rg表示被测负载，可以是二线制变送器，也可以是其它二端器件。E表示整流后的直流电压。R1、R2为补偿电阻。A1为误差放大器。基准稳压管DW和电阻R6、电位器RW构成控制基准电压。T为调整管。R3、R4构成分压器。
其工作过程为：由R1，R2，R，RV，R3，R4组成补偿电桥。当电桥平衡时：
R1/R2＝R/RV//(R3+R4)
其中，RV//(R3+R4)表示RV与(R3+R4)并联。
这样就把控制用得分压器也放在补偿范围内，电流表指示的电流就只有负载电流。
负载端电压经分压器分压后送入误差放大器负端，与电位器RW送入正端的控制基准信号进行比较。误差信号经误差放大器放大后，其输出端通过R6控制调整管T，调节输出到负载上的电压。使其与控制基准所设定的相一致。
对于交流负载的测量，该方法也同样适用。
Claims (2)
1.一种同时准确测量电压和电流的系统，其特征在于，补偿电阻R1、R2串连后与串连的分流器电阻R、电压表并联，电压表的电阻为RV，R1/R2＝R/RV；补偿电阻R1、R2连接处与分流器电阻R、电压表连接处之间设有电流表，负载电阻并联在电压表两端。
2.一种采用权利要求1所述的同时准确测量电压和电流的系统的仪器，包括电源E，其特征在于，电源E设置在补偿电阻R1、R2两端，补偿电阻R1、R2串连后与串连的分流器电阻R、电压表并联，电压表的电阻为RV，R1/R2＝R/RV；补偿电阻R1、R2连接处与分流器电阻R、电压表连接处之间设有电流表，负载电阻并联在电压表两端。
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