电子课件-《电工仪表与测量(第五版)》第一章

1、第一章第一章 基本知识基本知识 第一节第一节第二节第二节第三节第三节 第四节第四节第五节第五节第六节第六节 第一章第一章 基本知识基本知识 1.掌握电工测量的概念。 2.掌握常用电工测量方法。 1-1 1-1 常用电工测量方法 第一章第一章 基本知识基本知识 测量结果准确与否，除了与所使用的电工仪表有关之 外，还与所选择的测量方法有关。 所谓电工测量就是把被测的电量、磁量或电参数与同 类标准量(即度量器)进行比较，从而确定被测量大小的过 程。 一、电工测量一、电工测量 标准电阻 标准电感 标准电容 常见的标准度量器常见的标准度量器: 第一章第一章 基本知识基本知识 特点：特点：凡能用直接指示的

2、仪器仪表读取被测量数值， 而无需度量器直接参与的测量方法，叫做直接测量法。 适用范围：适用范围：适用于准确度要求不太高的场合。 二、常用的电工测量方法二、常用的电工测量方法 1.1.直接测量法直接测量法 直接测量法的优缺点直接测量法的优缺点 优点优点缺点缺点举例举例 方法简便， 读数迅速 准确度较低电流表测量电流，电压表测量 电压，功率表测量功率等 第一章第一章 基本知识基本知识 特点：特点：测量时先测出与被测量有关的电量，然后通过计 算求得被测量数值的方法，叫做间接测量法。 适用范围：适用于适用范围：适用于准确度要求不高的特殊场合。 2.2.间接间接测量法测量法 间接测量法的优缺点间接测量法

3、的优缺点 优点优点缺点缺点举例举例 在准确度要求 不高的一些特 殊场合应用十 分方便 误差较 大 伏安法测量电阻；通过测量晶 体三极管发射极电压求得放大 器静态工作点IC的方法 第一章第一章 基本知识基本知识 用间接法测量晶体管放大器的直流静态工作点 +UCC +US C UE1UE2 三、用间接测量法测量晶体管放大器的直三、用间接测量法测量晶体管放大器的直 流静态工作点流静态工作点 第一章第一章 基本知识基本知识 用直接测量法和间接测量法测量放大电路 的直流静态工作点 第一章第一章 基本知识基本知识 l 思考与练习 1.什么叫度量器？基准度量器和标准度量器相比，谁 的准确度更高一些？ 2.常

4、用的电工测量方法分哪几类？各自的优缺点有哪 些？各适合于哪些场合？ 3.为什么要用间接测量法测量晶体管放大器的静态工 作点，而不用直接测量法？ 返回章目录 第一章第一章 基本知识基本知识 1.掌握常用电工仪表的分类方法。 2.能识别电工指示仪表的型号和标志。 1-2 1-2 常用电工仪表的分类、型 号及标志 第一章第一章 基本知识基本知识 一、常用电工仪表的分类一、常用电工仪表的分类 在电工测量中，测量各种电量、磁量及电路参数的仪器 仪表统称为电工仪表电工仪表。 电工仪表种类很多，按结构和用途不同，主要分为指示 仪表、比较仪表、数字仪表和智能仪表四大类。 第一章第一章 基本知识基本知识 1.1

5、.指示仪表指示仪表 特点：特点：能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角， 并通过指示器直接指示出被测量的大小，故又称为直读 式仪表。 分类分类 ： 主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪 表和感应系仪表。此外，还有整流系仪表、铁磁电动系 仪表等。 典型仪表：典型仪表：安装式仪表、便携式仪表。 第一章第一章 基本知识基本知识 常见的安装式仪表 第一章第一章 基本知识基本知识 便携式仪表 第一章第一章 基本知识基本知识 2.2.比较仪表比较仪表 特点：特点：在测量过程中，通过被测 量与同类标准量进行比较，然后根 据比较结果才能确定被测量的大小。 分类：分类：直流比较仪表和交流比较 仪表。直流电桥

6、和电位差计属于直 流比较仪表，交流电桥属于交流比 较仪表。 典型仪表：典型仪表：比较式直流电桥。 比较式直流电桥 第一章第一章 基本知识基本知识 3.3.数字仪表数字仪表 特点：特点：采用数字测量技术，并以数码的形式直接显示 出被测量的大小。 分类：分类：常用的有数字式电压表、数字式万用表、数字 式频率表等。 典型仪表：典型仪表：数字式电压表。 数字式电压表 第一章第一章 基本知识基本知识 4.4.智能仪表智能仪表 特点：特点：利用微处理器的控制和计算功能，这种仪器可 实现程控、记忆、自动校正、自诊断故障、数据处理和 分析运算等功能。 分类：分类：带微处理器的智能仪器；自动测试系统。 典型仪表

7、：典型仪表：数字式存储示波器。 第一章第一章 基本知识基本知识 数字式存储示波器 第一章第一章 基本知识基本知识 二、电工指示仪表的型号二、电工指示仪表的型号 1.1.安装式指示仪表安装式指示仪表 42C10A 形 状 第 二 位 代 号 形 状 第 一 位 代 号 系 列 代 号 设 计 序 号 用 途 号 表示一块设计序号为10的安装式磁电系电流表 第一章第一章 基本知识基本知识 系 列 代 号 设 计 序 号 用 途 号 T19A 注意：便携式仪表和 安装式仪表的区别在 于其系列代号前面是 否有数字！ 2.2.便携式指示仪表便携式指示仪表 第一章第一章 基本知识基本知识 便携式指示仪表和

8、安装式指示仪表型号的区别 主要是看其组别号前面是否有数字:无数字的是便 携式指示仪表，有数字的是安装式指示仪表。购 买安装式指示仪表时一定要选择形状代号符合安 装要求的仪表，否则购买的仪表可能安装不到开 关柜上去。 第一章第一章 基本知识基本知识 系列系列 代号代号 设计 序号 DD282 系列代号中： DD单相电能表 DS三相电能表 DX无功电能表 3.3.电能表电能表 第一章第一章 基本知识基本知识 不同的电工仪表具有不同的技术特性，为方便选择 和使用仪表，规定用不同的符号来表示这些技术特性， 并标注在仪表的面板上，这些图形符号叫做仪表的标志。 三、电工仪表的标志三、电工仪表的标志 第一章

9、第一章 基本知识基本知识 测量单位的符号测量单位的符号 第一章第一章 基本知识基本知识 按外界条件分组的符号按外界条件分组的符号 第一章第一章 基本知识基本知识 上面仪表面板上的型号符号及图形符号的 含义是什么？ 第一章第一章 基本知识基本知识 1.电工仪表按结构和用途的不同，分为哪几类？各自 的特点是什么？ 2.电工指示仪表按工作原理分为哪几类？画出各自的 标志图形符号。 3.解释下列电工仪表型号的含义： 45T1cosj T62V DS36 DT12 D3Hz DD862 返回章目录 l 思考与练习 第一章第一章 基本知识基本知识 1.了解误差的三种表示方法。 2.掌握仪表的准确度及意义。

10、 1-3 1-3 电工仪表的误差和准确 度 第一章第一章 基本知识基本知识 误差误差：在电工测量中，无论哪种电工仪表，也不论其 质量多高，它的测量结果与被测量的实际值之间总会存 在一定的差值，这个差值叫做误差。 准确度准确度：是指仪表的测量结果与实际值的接近程度。 仪表的准确度越高，误差越小。误差值的大小可 以用来反映仪表本身的准确程度。 第一章第一章 基本知识基本知识 基本误差：基本误差：仪表在正常工作条件下，由于仪表本身的结 构、制造工艺等方面的不完善而产生的误差叫基本误差。 基本误差是仪表本身所固有的误差，一般无法消除。 附加误差：附加误差：仪表因为偏离了规定的工作条件而产生的误 差叫附

11、加误差。附加误差实际上是一种因外界工作条件改 变而造成的额外误差，一般可以设法消除。 一、仪表的误差及分类一、仪表的误差及分类 第一章第一章 基本知识基本知识 二、误差的表示方法二、误差的表示方法 1.1.绝对误差绝对误差 仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值，叫做 绝对误差。 AxA0 在计算值时，通常可用标准表的指示值作为被测量的 实际值。 将上式变形可得 A0AxAx+（）Ax +C 上式中的C称为仪表的校正值。 第一章第一章 基本知识基本知识 实际中在测量同一被测量时，可以用绝对误差的绝 对值来比较不同仪表的准确程度，越小的仪表越准确。 第一章第一章 基本知识基本知识 例例 用

12、一只标准电压表来校验甲、乙两只电压表，当标准表的 指示值为220V时，甲、乙两表的读数分别为220.5V和219V， 求甲、乙两表的绝对误差。 解： 代入绝对误差的定义式得 甲表的绝对误差 1Ax1A0 220.52200.5V 乙表的绝对误差 2Ax2A0 2192201V 第一章第一章 基本知识基本知识 绝对误差与被测量实际值A0比值的百分数，叫做 相对误差，即 一般情况下实际值A0难以确定，而仪表的指示值 AxA0，故可用以下公式计算 %100 x A %100 0 A 2.2.相对误差相对误差 第一章第一章 基本知识基本知识 实际测量中，相对误差不仅常用来表示测量结果的 准确程度，而且

13、便于在测量不同大小的被测量时，对其 测量结果的准确程度进行比较。 第一章第一章 基本知识基本知识 例例 已知甲表测量200V电压时l+2V，乙表测量10V电压 时2+1V，试比较两表的相对误差。 解：甲表相对误差为 乙表相对误差为 %1%100 200 2 %100 01 1 1 A %10%100 10 1 %100 02 2 2 A 第一章第一章 基本知识基本知识 在测量不同大小的被测量时，不能简单地用绝对误 差来判断测量结果的准确程度。只能用相对误差来比 较测量结果的准确程度。 第一章第一章 基本知识基本知识 绝对误差与仪表量程（最大读数）Am比值的百分数，叫 做引用误差m，即 %100

14、 m m A 3.引用误差引用误差m 工程中，一般采用引用误差来反映仪表的准确程度。 第一章第一章 基本知识基本知识 引用误差实际上就是仪表在最大读数时的相对误差， 即满度相对误差。因为绝对误差基本不变，仪表量程 Am也不变，故引用误差m可以用来表示一只仪表的准确 程度。 第一章第一章 基本知识基本知识 国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。 三、仪表的准确度三、仪表的准确度 仪表的准确度：仪表的准确度：仪表的最大绝对误差m与仪表量程Am 比值的百分数，叫做仪表的准确度（K）。即 %100% m m A K K表示仪表的准确度等级，它的百分数表示仪表在规定 条件下的最大引用误差。 最

15、大引用误差越小，仪表的基本误差越小，准确度越 高。 第一章第一章 基本知识基本知识 准确度 等级 0.10.20.51.01.52.55.0 基本误差 （%） 0.10.20.51.01.52.55.0 仪表的基本误差仪表的基本误差 若已知仪表量程，可求出不同准确度等级仪表所允许的最 大绝对误差m，即 100 m m AK 第一章第一章 基本知识基本知识 例例 用准确度等级为5.0级、量程为500V的电压表，分别测量 50V和500V的电压。求其相对误差各为多少? 解：先求出该表的最大绝对误差 测量50V电流时产生的相对误差为 测量500V电流时产生的相对误差为 V25 100 5000.5

16、100 m m AK %50%100 50 25 %100 01 1 1 A %5%100 500 25 %100 02 2 2 A 第一章第一章 基本知识基本知识 由以上计算结果可以看出: 一般情况下，测量结果的准确度并不等于仪表的准确 度，只有当被测量正好等于仪表量程时，两者才会相等。 实际测量时，为保证测量结果的准确性，不仅要考虑仪表 的准确度，还要选择合适的量程。 第一章第一章 基本知识基本知识 通常测量时要使仪表指针处在满刻度的后三分之一段。 仪表指针的正确位置 第一章第一章 基本知识基本知识 1.仪表的误差分哪几类？外磁场变化引起的误差叫什 么误差？能否消除？ 2.误差的表示方法有

17、哪几种？各自适用于哪些场合？ 3.“仪表的准确度越高，测量准确度也越高”这话对 吗？为什么？ 4.什么叫“合适的仪表量程”？ 返回章目录 l 思考与练习 第一章第一章 基本知识基本知识 1.熟悉测量误差的概念。 2.掌握产生测量误差的原因及其消除方法。 1-4 1-4 测量误差及消除方法 第一章第一章 基本知识基本知识 指在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和 符号均保持不变，而在条件改变时遵从一定规律变化 的误差。 一、系统误差一、系统误差 第一章第一章 基本知识基本知识 n 测量仪表的误差。包括基本误差和附加误差。 n 测量方法的误差。 n 仪表受外磁场的影响。 n 仪表本身不完善和外

18、界因素影响造成的误差。 1.1.系统误差产生的原因系统误差产生的原因 第一章第一章 基本知识基本知识 n 重新配置合适的仪表或对仪表进行校正。 n 采用合理的测量方法。 n 采用正负误差补偿法。 n 采用替代法。 n 引入校正值。 2.2.消除系统误差的方法消除系统误差的方法 第一章第一章 基本知识基本知识 偶然误差是一种大小和符号都不固定的误差，又称为 “随机误差”。 二、偶然误差二、偶然误差 偶然误差产生的原因及消除方法偶然误差产生的原因及消除方法: 原因原因：偶然误差主要由外界环境的偶发性变化引起。 消除方法消除方法：采用增加重复测量次数取算术平均值的方 法来消除偶然误差对测量结果的影响

19、。 第一章第一章 基本知识基本知识 疏失误差是一种严重歪曲测量结果的误差。 三、疏失误差三、疏失误差 疏失误差产生的原因及消除方法疏失误差产生的原因及消除方法: 原因：原因：主要由于操作者的粗心和疏忽造成。另外也包 括由于操作者素质太差，不懂正确读数而造成的误差。 消除方法：消除方法：对含有疏失误差的测量结果应抛弃不用。 消除疏失误差的根本方法是加强操作者的工作责任心，倡 导认真负责的工作态度，同时要提高操作者的素质和技能 水平。 第一章第一章 基本知识基本知识 1.什么叫测量误差？它分为哪几类？ 2.测量误差和仪表误差之间有什么关系？ 3.“正负误差补偿法可以消除系统误差”，这句话对 吗？为

20、什么？ 4.如何消除偶然误差？ 5.如何消除疏失误差？ 返回章目录 l 思考与练习 第一章第一章 基本知识基本知识 1-5 1-5 电工指示仪表的组成 1.掌握电工指示仪表的组成。 2.熟悉电工指示仪表的主要装置。 第一章第一章 基本知识基本知识 测量线路测量机构 作用是把不同的被 测电量按一定比例 转换成能被测量机 构接受的过渡电量 作用是把过渡电量 转换成仪表可动部 分的机械偏转角 被测电量x 过渡电量y 指针偏转角 y=f (x) =F(y)=(x) 一、基本组成一、基本组成 第一章第一章 基本知识基本知识 测量线路通常由电阻、电容、电感、二极管等电子元 件组成。应注意，不同的仪表其测量

21、线路是不相同的， 如电流表中采用分流电阻，电压表中采用分压电阻等。 为使仪表指针的偏转角能够正确反映被测量的数值， 要求偏转角一定要与被测电量(过渡电量)保持一定的函数 关系。 二、测量线路二、测量线路 第一章第一章 基本知识基本知识 三、测量机构三、测量机构 1.1.转动力矩装置转动力矩装置 产生转动力矩的装置都由固定部分和可动部分组成。 转动力矩M的大小与被测量x及指针偏转角成某种 函数关系。 第一章第一章 基本知识基本知识 2.2.反作用力矩装置反作用力矩装置 反作用力矩Mf一般由 游丝产生。其方向总是与 转动力矩的方向相反，大 小在游丝的弹性范围内与 指针偏转角成正比。 用游丝产生反作

22、用力矩的装置 第一章第一章 基本知识基本知识 在电工指示仪表中，除利用游丝产生反作用力矩外， 还有利用电磁力来产生反作用力矩的。 第一章第一章 基本知识基本知识 3.3.阻尼力矩装置阻尼力矩装置 为了缩短可动部分摆动的时间以利于尽快读数，仪表 中还必须有产生阻尼力矩的装置。 电工指示仪表中常用的阻尼力矩有空气阻尼器和磁感 应阻尼器两种。 第一章第一章 基本知识基本知识 阻尼力矩Mz只在仪表可动部分运动时才能产生。Mz的 大小与运动速度成正比，方向与可动部分的运动方向相 反。当可动部分在平衡位置静止时，Mz0。 阻尼力矩特点阻尼力矩特点: 空气阻尼器 磁感应阻尼器 第一章第一章 基本知识基本知识

23、 4.4.读数装置读数装置 读数装置由指示器和刻度盘组成。 指示器分指针式和光标式两种。指针又分矛形和刀形， 如图所示。指针通常采用铝合金等材料制成，轻而坚固。 光标式指示器可以完全消除视觉误差，适用于一些高 灵敏度和高准确度的仪表。 矛形指针 刀形指针 光标指示器 第一章第一章 基本知识基本知识 安装反射镜的表盘 反射镜 第一章第一章 基本知识基本知识 5.5.支撑装置支撑装置 测量机构中的可动部分要随被测量大小而偏转，就必 须有支撑装置。 常见的支撑方式有以下两种： 轴尖轴承支撑方式 张丝弹片支撑方式 第一章第一章 基本知识基本知识 轴尖轴承支撑方式张丝弹片支撑方式 第一章第一章 基本知识

24、基本知识 1.电工指示仪表由哪几部分组成？各自的作用是什么？ 哪个是仪表的核心？ 2.电工指示仪表的测量机构中能产生几种力矩？这几 种力矩的特点是什么？ 3.测量机构中若没有阻尼力矩，会产生什么现象？ 返回章目录 l 思考与练习 第一章第一章 基本知识基本知识 1-6 1-6 电工指示仪表的技术要求 1.了解电工指示仪表的技术要求。 2.熟悉仪表灵敏度的概念。 第一章第一章 基本知识基本知识 标准表或精密测量时可选用0.1级或0.2级的仪表。 实验室一般选用0.5级或1.0级的仪表。 一般的工程测量可选用1.5级以下的仪表。 一、要有足够的准确度一、要有足够的准确度 仪表的灵敏度仪表的灵敏度:

25、 在电工指示仪表中，仪表可动部分偏转角的变化 量与被测量的变化量x之比值叫做仪表的灵敏 度。用S表示。即 灵敏度描述了仪表对被测量的反应能力，即反映 了仪表所能测量的最小被测量。 x S 第一章第一章 基本知识基本知识 在实际测量中，要根据被测量的要求选择合适的灵敏 度。 例如，万用表的测量机构就要选用灵敏度较高的仪表， 而一般工程测量就不要选用灵敏度较高的仪表，以降低 成本。 二、要有合适的灵敏度二、要有合适的灵敏度 第一章第一章 基本知识基本知识 良好的读数装置是指仪表的标度尺刻度应尽量均匀， 以便于准确读数。对刻度不均匀的标度尺，应标明读数 的起点，并用符号“ ”表示。 三、要有良好的读数装置三、要有良好的读数装置 均匀刻度便于读数 不均匀刻度易出现 读数误差 第一章第一章 基本知识基本知识 良好的阻尼装置是指当仪表接入电路后，指针在平衡 位置附近摆动的时间要尽可能短，在仪表测量时指针能 够均匀地