第33卷第9期 2016年9月
吉林
化
工
学院
报
学
JOURNAL OF JILIN INSTTTUTE OF CHEMICAL TECHNOLOGY
文章编号：1007-2853(2016)09-0078-03
电位差计实验用模拟标准电池的研制
李伟12,刘超12,宋利伟1,2,刘松江1,2
Vel.33 No.9 Sep.2016
（1.东北石油大学，黑龙江大庆163318；2.黑龙江省高校校企共建测试计量技术及仪器仪表工程研发中心，黑龙江大庆163318）
摘要：利用精密电压源芯片REF5020和运算放大器芯片TLE2021，研制了--种采用干电池供电方式、可以直接替代标准电池的仿真标准电池（电动势为1.01860V)，可以实现标准电池传速“伏特"的基本功能，借助于电位差计可以进行电压的量值传递
关键调：标准电池；精密电压源；电位差计；运算放大器
中图分类号：TM911
文献标志码：A
电位差计是应用补偿原理工作的电工仪器，补偿方法的特点是不从测量对象中支取电流，因而不干扰被测量的数值，使测量结果准确可靠.电位差计被广泛应用于电动势、电势差、低电阻等电学量的测量，配以标准电池、标准电阻等器具，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）、电阻等电学量，面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[15].当没有电流流过时，电池的正负极间的电势差等于电池的电动势.如有电流流过，因在电池内阻上有一定电压降（用电压表测量电池两极间的电压，就是这种情形），这时测得的不再是电池电动势，而只能称作端电压
电位差计所用标准电池是一种化学电池，由于其电动势比较稳定、复现性好，长期以来在国际上用作电压标准，也是电位差计等电动势测量仪器中标准电压源.标准电池分饱和式和不饱和式两种，在20℃时，饱和式标准电池的电动势应在 1.01854~1.01873V范围内；不饱和式标准电池的电动势应在1.0188~1.0196V范围内.前者特点是：电动势稳定、温度系数（温度对电动势变化)较大；后者温度系数较小，使用方便，一般供工业和实验室用[6-10]
然而标准电池在使用时一般仅允许通过小于 10μA的电流（多数要求小于1μA），过大的电流会因极化将引起电动势不稳定甚至产生不可恢复
收稿日期：2016-08-29
DOl: 10.16039/j.cnki.cn221249.2016.09.020
的改变，使用条件极为苛刻.所以，目前大多数高校大学物理实验中心开设的“用电位差计测量电动势”实验中，将标准电池用简单的干电池所代替，而这种干电池是一种一次性电池，不仅不利于环保，而且还具有电动势随着电池的使用不能保持稳定的缺点，而这一缺点将造成标准电池的电动势不标准，而实验时我们假设电池的电动势为一定值，这将导致实验数据的系统误差，
基于这一不足，利用低差压、低功耗、高精度、高稳定度集成稳压芯片和低功耗、高精度、高稳定度运算放大器，开发一种电位差计实验用的标准电压源，
设计方案及原理 1
模拟标准电池电路主要有REF5020集成稳压芯片和TLE2021放大器，以及分压调整电位器 R，等组成，通过调节R，来控制TLE2021的输出电压值，使其达到饱和式标准电池电动势范围的中间值1.01860V.这里引人电压跟随器和分压调整电路的原因是可以满足工作要求的集成稳压芯片的输出电压不仅是固定的，而且其输出电压均大于标准电池电动势（最小者为2.048V)，需要通过分压电路来获取所需要的电压值.原理图如图1所示
基金项目：黑龙江省教育厅科技项目（12541096）
作者简介：李伟（1983-），男，黑龙江绥化，东北石油大学讲师，硕士，主要从事光通信方面的研究
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