浅析直流电位差计及配套设备的选择

摘 要：结合实际，针对直流电位差计及配套设备的选择进行了论述。

关键词：直流电位差计；配套设备；选择

电位差计是电学计量工作中经常会用到的电学计量设备。虽然有不同精度等级和型号的区别，但起基本的工作原理是相同的，也就是依靠补偿原理构造的仪器。补偿方法的特点是不从测量对象中支取电流，因而不影响被测设备的相关示值，测量结果准确可靠，配以标准电池、标准电阻及检流计等计量器具，不仅能在对准确度要求很高的场合测量电动势、电势差（电压）、电流、电阻等电学计量参数，而且配合以各种换能器，还可用于温度、位移等非电量的测量和控制。其在电学计量工作中应用广泛，但由于直流电位差及外接配套设备种类较多，等级纷繁，故结合个人工作经验，谈谈直流电位差计及主要配套设备的选择与应用。

1 根据被测设备选择相应电位差计

在实际检定工作中，应根据被测对象的实际情况，选择检定设备，如被测对象是一个内阻较低的电源电动势、低内阻的电压表或低阻值的电压降，应选用低阻型的电位差计；反之亦然，若设备是内阻较大的电动势或高阻值电压降，则应选用高阻型电位差计。

2 根据待测电压的大小选择电位差计

根据电位差计的允许基本误差公式（公式1）

可知使用电位差计测量待测电压Ux所产生的测量误差出了与准确度等级有关的相对误差以外，还有一项常数（b・U）。如果待测电压Ux的数值较大，则（b・U）对结果的影响几乎可以忽略不计，但若待测电压Ux的数值较小，则常数项（b・U）就会对测量结果产生极大影响。由此可见，使用同一型号的电位差计测量不同大小的被测电压，所产生的相对测量误差是有很大差别的。因此选用电位差计的原则应为尽量使用电位差计的第一位测量盘，尽量让电位差计工作在测量上限附近。否则，即便采用较高准确度等级的电位差计，也很可能得达不到预估的测量精度。

3 依据量程及精度选择设备

根据被测设备和相关的规程对电位差计的测量准确度进行选择。

通过上面的分析，显而易见，如要测量某一电压Ux，要求其测量相对误差不大于0.02%，应选用0.01级别的电位差计，而且应使用该电位差计的第一位测量盘。如没有0.01级的电位差计，也可选用0.02级，不仅要用第一位测量盘，还要引用电位差计的示值更正值。一般情况下，引用更正值以后可以使得电位差计的测量误差减小一半。

4 标准电池的选择

等级为0.01级的标准电池允许年变化量为100？滋V，即相对误差可以保证1×10-4。0.005级标准电池允许年变化为50？滋V，即相对误差可以保证5×10-5。为了让电位差计的工作电流校正准确度较高，日常检定工作中0.01级电位差计配用0.005级标准电池，0.02级及以下电位差计配用0.01级标准电池。

5 供电电源的选择

为了保证电位差计工作电流的稳定，供电电源可以采用三种方式进行：

（1）电位差计的工作电流不超过5mA的，一般可以采用一号干电池供电。

（2）电位差计的工作电流在5mA以上的，可采用蓄电池供电，实际工作中尽量保证蓄电池的容量为所取电流的1000倍。

（3）可采用稳压电源进行供电，但要保证直流稳压电源的稳定性应比电位差计的准确度等级高10倍以上。

6 检流计的选择

检定工作中，检流计选择重点在两个方面，即灵敏度和阻尼状态。

（1）灵敏度是检流计对被测量变化的反应能力。换句话说，也就是要看选用的检流计是否能满足电位差计的分辨力要求，如灵敏度太低，则不能准确地判断电位差计测量回路的平衡状态；如果灵敏度太高，则会将时间都浪费在增加调节电位差计平衡的过程中。

（2）阻尼状态。一般工作中，检流计运行在临界阻尼状态是最佳工作状态，既不发生光标来回反复的摆动等振荡情况，又能比较迅速顺利的达到其较为稳定的示值。但从实际检定工作经验来看，考虑到检流计的动作机构在运动的时候要受到一定的阻力，为了能更快的使其光标进入到稳定显示的状态，一般期望检流计工作在略欠阻尼的状态。即根据检流计给出的电阻值RK，应该使其实际外电路的等效电阻值约为1.1RK为最佳。