浅析直流电位差计误差及消除方法

黄绪光

摘要：直流电位差计作为一种非常精密的测量仪器，在齡测量过程中不会消耗被测对象的能量，而且测量具有较高的准确性、稳定性和可靠性。但在直流电位差计实际应用过程中，其对测量具有严格的要求，需要考虑较多的因素，因此在测量过程中也容易导致误差产生，因此针对于直流电位差计的工作原理进行分析，并对直流电位差计误差产生的原因及消除方法具体的阐述。

关键词：直流电位差计；工作原理；误差；消除方法

1直流电位差计的工作原理

电位差计是测量电位差的精密仪器，其得合同比较测量法来进行测量，以被测电位与已知电位相互补偿作为其工作原理。直流电位差计结构主要是由三部分共同组成，即辅助电路、标准回路及未知回路。其中辅助回路由工作电源、调节工作电流的变阻器及补偿电阻组成。标准回路由标准电池、双刀双掷开关、检流计和标准电阻组成。未知回路由待测电源、双刀双掷开关、检流计和补偿电阻的一部分或是全部组成在电位差计使用过程中，当其与检流计、电池和被测电压等连接时，会构成不同金属的接触点，当两种不同的金属相接触时，接触端与不接触端会有温度差产生，从而产生热电势。热电势产生会导致误差出现，因此尽量采用一些相互间热势小的金属来做端钮，也可以采用换向测量法来消除热电势的影响。

2直流电位差计误差及消除方法分析

2.1消除寄生干扰

对于直流电位差计来讲，其测量系统各个部件的绝缘电阻都会存在阻值的限制，而且绝缘不良的情况也无法避免，这种情况下会有电位差产生，造成泄漏电流通过，从而导致测量结果出现误差不。这种情况下，可以采用金属箔和绝缘板来进行屏蔽，检流计屏蔽端钮要进行接地处理，这样可以对泄漏电流进入到电位差计工作回路和检流计中起到有效的预防。对于测量回路热电势的影响也要给予必要的考虑，这主要是由于电位差计内部线路和外接设备中存在较多的金属接触摸点，不同金属接触时，金属中的自由电子会向密度小的金属扩散，失去电子的金属带电电，而得到电子的金属则带负电，在结点处会有电位差产生。另外，基于环境温场的原因，电位差计内部温度会出现不均匀的情况，如人手的热传导，这其中主要是涉及到使用光电放大器，在燈光热源作用下会导致电位差计所处温场不均匀现象发生。这种情况下，电位差计同一导向两端温度不同情况下时，温度高的部分会失去电子而带正电，温度底的部分得到电子带负电，形成温差电势。在实际电位差计测量过程中，当测量盘值为0时，在没有任何输入信号的情况下，检流计仍发生偏转时，则要考虑热电势的影响。在对热电势消除时，可以通过经常对零电位进行校对，或是利用电流换向法，以此来消除热电势，避免直流电位差计误差的产生。

2.2工作电流不稳定、不准确带来的误差及消除方法

辅助因路中电源电压不稳定情况下，工作电流会处于不断变化的状态，当变化值超出允许范围时，则会导致误差产生。因此要选择足够容量的电源，实现准确测量。通常情况下要求辅助回路中电源容量为电位差计工作电流的1000倍，当电池容量达不到这个要求时，可以采用多个电动势值较为接近的单个电池并联，同时在检定之前实现有效连接，各端钮要进行坚固，确保电源的稳定性。在齡测量过程中，需要每隔一段时间表利用标准电池来对工作电流进行检查和校正，避免由于工作电流不准确而导致误差的产生。

2.3标准电阻阻值变化带来的误差及预防措施

未知回路标准电阻阻值准确与否直接决定测量的准确性。在实际测量时因标准电阻中有电流通过，电阻中势必产生热量，产生的热量会使电阻的温度升高，而物体的电阻值随温度的升高而升高。若将电阻温度变化因数考虑在内，我们理论上得到的电压值偏小。为解决此问题，应该采用阻值较大的标准电阻，使辅助回路中的电流尽量小，这样电阻产生的热量就会小一些，由此引起的阻值变化也会减小，测量结果就会更准确。

2.4转换开关接触电阻带来的误差及消除方法

直流电位差计的各个元件表面不可能都十分光滑，转换开关的电刷与其固定接触片之间会存在一定的电阻，这种接触电阻在开关中的数值呈现变化性，即每次接触后数值都会发生变化，将这种变化称为变差。当开关较为劣质时，接触电阻会更大。这种情况下工作电流的稳定性得不到保证，从而导致误差产生。为了消除误差，可以尽可能的保证与接触电阻串联的回路中电阻大一些，这样接触电阻产生的影响则能够控制在允许的误差范围内，保证测量的准确性。

2.5标准电池电势的变化带来误差及消除

环境温度对电位差计的标准电池的影响很大，如果环境温度突然变化，标准电池就要产生滞后效应，这种现象老电池表现得尤为严重。同时还要求在使用中两电极温差很小，保证标准电池温度系数是一固定值，因此标准电池都应在充分的静止恒温后才可使用。标准电池在偏离环境温度20℃时其电动势值应重新确定。标准电池受温度变化而产生的影响可以使用温度补偿盘补偿，由于标准电池充放电的发生会导致极化，使电极电位偏离平衡值，因此应尽量避免充放电作用，尤其不要用电压表或万用表这类内阻小而取用电流大的设备来测量电池的电动势。

2.6电阻比值K带来的误差及消除

由电位差计原理可知，测量的准确除受标准电池的影响外，就与调定电阻与测量电阻的比值K最为密切。由于测量电阻与调定电阻都是利用转换开关来实现补偿和测量，因此电刷必须接触良好，不能悬空，尤其电刷长期不使用就会在接触表面形成一层氧化膜，应使用金相砂纸擦除后用酒精清洗并涂上中性凡士林。由于电位差计测量线路的不同，电刷的接触电阻对电位差计的影响也不同，一般来说电流叠加式测量线路比电压叠加式测量线路中电刷的接触电阻影响相对要小。

2.7检流计带来的误差及消除

光电放大式检流计可以实现对微小电势检测，因此在热电偶检定工作中应用较为广泛。在具体应用过程中，主要是依托于光电补偿原理来进行测量。在具体测量开始之前，需要对零位调节旋钮和次级检流计的零位调节器进行调整，当无法调整至零位时，则要拆下光电池盒，调换光电池。当光束模糊或是显示不完全时，则要对内部反射镜或是表头的俯仰角度进行调整，定期利用脱指棉球蘸小量无水酒精擦拭反射镜或是动镜。

3结束语

随着测量精度的提高，对于直流电位差计的误差要求也越来越严格。作为精神测量仪器，要对直流电位差计测量时产生误差的原因进行分析，并积极采取有效的措施加以消除，确保做到直流电位差计的正确使用和有效测量，从而获取到精准的测量结果。

参考文献：

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