数字式仪表在电磁学实验中的应用研究.pdfVIP

第33卷 第4期 渤海大学学报 (自然科学版) V0】．33．No．4 2012年 12月 JournalofBohaiUnive~ity(NaturMScienceEdition) Dec．2012 数字式仪表在电磁学实验中的应用研究 符时民 ，姜秀娟 (1．渤海大学数理学院，辽宁锦州 121013；2．锦州市工业职专 ，辽宁锦州 121000) 摘 要：分别通过惠斯通电桥测电阻实验、电位差计校表实验、霍尔效应测量磁场实验、冲击 电流计测电容及高电阻实验对数字式仪表与指针式仪表进行了比较研究，详细阐述了用数字式 仪表替代指针式仪表的优势，给出了每个题 目具体的实验研究成果，总结了数字式仪表应用于电 磁学实验的研究成果． 关键词：数字式仪表；指针式仪表；电磁学实验；惠斯通 电桥；电位差计 中图分类号：TH89 文献标志码：B 文章编号：1673—0569(2012)04—0329—05 0 引言 测量是获得信息的重要手段．在 自动化信息化社会中，要求测量的精度高、速度快，要求实现测量 自动 化．同时，被测对象范围也不断扩大，由单一物理量扩展为多个物理量，由静态量扩展为动态量．对于这样 的测量任务，传统的模拟指针式仪表是无法完成的．数字化测量技术正是适应这一需要而发展起来的．数 字化测量是将被测的连续物理量经过取样和量化，转化为相应的离散的物理量，以数字的形式进行编码、 传输、储存、数据处理和显示的测量方法．数字化测量是将被测量转化成数字量后，可直接送到计算机中进 行数据处理或实时控制．数字化测量原理、方法及仪器结构等方面完全不同于传统的指针式仪表．它具有 测量速度快、精确度高、操作方便等优点．因此，数字化测量技术广泛地应用于数字仪表、非电量测量、数据 采集系统、自动控制等各个领域．在电磁学实验中，有很多实验应 用的是指针式仪器，给实验带来诸多不便，若用数字式仪表替代 指针式仪器，除给实验的操作带来很多方便外，还能大大提高实 验的测量精度． 1 应用于惠斯通电桥测电阻实验 用惠斯通电桥测电阻实验中，以前的平衡指示器用的是指针 式检流计，如图1所示，若换成数字电压表，实验将得以改进． 1)电阻R 一R 初值放的不准确，或电路有故障，电压表都不 会被烧毁．因为数字电压表有过载保护，不用担心电压表被烧毁． 2)调平衡过程中(电阻箱有断路现象)，数字电压表因有过载 保护不用担心电压表被烧毁． 3)没有读数误差．由于测量结果直接以数字形式给出，所以 示数读出方便 ，不用估读数据，所以不会产生读数误差． 图1 惠斯通电桥原理 图 收稿 日期：2012—09—20． 基金项 目：辽宁省教育厅高等教育教学改革研究项 目(No：2009B145)． 作者简介：符时民(1958一)，男，教授，从事基础物理实验教学及科研工作 万方数据 330 渤海大学学报 (自然科学版) 第33卷 4)测量速度快．数字电压表的最高测量速度可达每秒钟几万到几十万次． 5)灵敏度高．现代积分式数字电压表分辨率可达0．01 V． 6)数字仪表操作简单，测量过程自动化，可以自动地判断极性，带有微机处理器的数字仪表具有 自动 校零、自动校准、切换量限的功能． 2 应用于电位差计校表实验 以前电位差计校表实验中的电位差计用的是UJ37型电位差计，其平衡指示器用的是指针式检流计， 现改用数字式33D型电位差计，如图2、图3所示．实验研究发现具有如下优点： 1)不用使用标准电池，节省仪器费用． I 上 ’ E K 个 ＼ 、 u0 ， 1tI 1t2 ^