电气测量教学大纲(32课时)

1、电气测量课程教学大纲山东农业工程学院制定（修订）单位：机械电子工程系 制定（修订）时间： 2015年8月 课程中文名称：电气测量课程英文名称：Electric Measurement课程代码： 学 时 数： 32学时学 分 数：2学分 先修课程： 高等数学、电路分析、电工技术、电子技术基础适用专业：机电一体化、电气自动化、通信技术、汽车检测与维修一、课程的性质和任务1.课程性质电气测量课程是机电一体化、电气自动化、通信技术和汽车检测与维修的专业选修课。2.课程任务 电气测量是一门以电气测量基本知识和基本电气测量技术为主体、讲授、实验和计算机仿真与辅助分析并重的课程。通过本课程的学习和实验，掌握

2、常用的电工、电子仪器仪表的使用方法；进一步掌握电工测量的基本技能；初步掌握现代设计方法；培养实事求是、一丝不苟的科学作风；提高实验的基本技能及分析解决基本实际问题的能力。二、本课程与其他课程的联系与分工本课程的先修课程主要有高等数学、电路分析、电工技术和模拟电子基础等。本课程的很多内容都与电力拖动、工厂供配电有联系，是主要后续课程之一。该课程是机电一体化、电气自动化、通信技术和汽车检测与维修专业的选修课程，学习一定要紧密结合工程背景，通过多练习有助于学生掌握课程内容，希望每章后多布置习题给同学们练习。三、课程教学内容第一章 电工仪表与测量的基本知识教学目的与要求：了解仪表的分类、型号、标志，仪

3、表的技术要求。掌握电工测量的基本知识和测量方法、误差分析及计算、准确度确定方法等。电工测量的基本知识和测量方法。测量误差及其消除方法。仪表的误差，准确度及主要的技术要求。电工仪表的分类、标志和型号。教学重点与难点： 重点：仪表的误差及准确度难点：概念的理解第一节 测量方法的分类一、测量方式的分类1、直接测量2、间接测量3、组合测量二、测量方法（数据读取方法）的分类1、直读法2、比较法第二节 电工仪表的分类一、模拟指示仪表二、数字仪表三、比较仪器第三节 电工仪表的组成和基本原理一、模拟指示仪表的组成1、产生转动力矩的装置2、产生反作用力矩的装置3、产生阻尼力矩的装置

4、二、数字仪表的组成第四节 测量误差及其表示方法一、测量误差的分类1、系统误差（1）基本误差（2）附加误差2、随机误差3、疏忽误差二、侧俩个误差的表示方法1、绝对误差2、相对误差3、引用误差4、正确度、精密度、准确度第五节 工程上最大测量误差的估计及系统误差的消除一、直接测量方式的最大误差二、间接测量方式的最大误差三、系统误差的消除方法1、从制造角度2、从使用角度第六节 随机误差的估计一、随机误差的特点二、计算步骤三、课程实验（一）减小仪表测量误差的方法熟悉恒压源与恒流源的使用。掌握电工仪表测量误差的计算方法及减小仪表误差的测量方法。（二）本实验课程涉及的主要仪器设

5、备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容安全用电知识。实验仪器及设备的认识。减小仪表误差的测量方法。第二章 电流与电压的测量教学目的与要求： 了解电工指示仪表的组成。掌握测量机构的工作原理及主要的技术特性。测量机构的作用、性能及组成。磁电系测量机构。电磁系测量机构。电动系测量测量机构。其它的测量机构。教学重点与难点： 重点：磁电系、电磁系、电动系的工作原理及主要技术特性。难点：磁电系、电磁系、电动系的工作原理。第一节 电流与电压的测量方法一、直接测量二、间接测量第二节 磁电系仪表一、磁电系仪表结构二、磁电系仪表工作原理三、技术性能四、电流表分流器五、电

6、压表的附加电阻第三节 磁电系检流计一、结构二、可动部分的运动方程三、动圈从静止至稳定过程1、欠阻尼状态2、临界阻尼状态3、过阻尼状态第四节 电磁系仪表一、电磁系仪表的结构二、电磁系仪表的工作原理三、电磁系仪表技术性能1、改变电压量程2、改变电流量程第五节 电动系仪表一、电动系仪表的结构二、电动系仪表的工作原理三、电动系仪表的技术性能第六节  测量用互感器一、互感器的用途二、工作原理三、互感器的误差1、变比误差2、相角误差四、互感器的连接五、钳式电流表第七节  万用电表一、万用电表的结构二、500型万用表电路三、直流电流测量电路四、直流电压测量电

7、路五、直流电阻测量电路第八节  直流电位差计一、直流电位差计工作原理二、电位差计特点1、利用补偿原理2、采用高准确度的元件三、实用电位差计的结构第九节 电流表与电压表的使用与选择一、选择仪表类型二、选择仪表准确度三、选择量程四、选择内阻五、选择工作条件六、课程实验（一）电工仪表使用与测量误差计算熟悉实验台上仪表的使用及布局；熟悉恒压源与恒流源的使用及布局；掌握电压表、电流表内电阻的测量方法；掌握电工仪表测量误差的计算方法。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容安全用电知识。实验仪器及设备的认识。电压表、电流表内电阻的测

8、量方法第三章 功率和电能的测量教学目的与要求：介绍电动系功率表、低功率因数功率表、三相功率表、感应系电能表的原理与使用方法,其中工作原理可作一般了解，测量方法以及测量时的电路连线，包括单相与三相，有功与无功的功率表、有功与无功电能表都必须熟练掌握。教学重点与难点： 重点：功率表和电度表的工作原理及使用方法。难点：功率表和电度表的校验。第一节 功率和电能的测量方法一、功率测量方法1、直接法2、间接法二、电能测量方法1、直接法2、间接法三、变换式功率表第二节 电动系功率表一、工作原理二、扩大功率表量程1、扩大电流量程2、扩大电压量程三、功率表接线1、正确接线2、错误接线第三节&

9、#160;低功率因数功率表一、带补偿线圈的低功率因数功率表二、带补偿电容的低功率因数功率表三、采用张丝结构低功率因数功率表四、使用电功率因数功率表的注意点第四节 三相功率的测量一、用单相功率表测三相功率1、一表法2、二表法3、三表法二、用三相功率表测三相功率第五节 感应系电能表及电能的测量一、感应系电能表结构二、工作原理第六节 三相有功电能表一、三相有功电能表的结构二、三相有功电能表的接线三、性能指标第七节 三相无功电能表和无功电能的测量一、三相四线制武功电能表的测量二、三相三线制无功电能表的测量三、用单相的电能表测对称的三相三线制的无功电能四、课程实验

10、（一）三相电路功率的测量掌握不同电路选择功率的测量方法。学会用二瓦计、三瓦计测量三相功率。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容1、讲授功率的测量方法。2、用二瓦计、三瓦计法测量三相电路的功率第四章 频率和相位的测量教学目的与要求：主要介绍测量频率的方法，以及电子数字频率计的结构与原理。用电子数字频率计测量频率，是今后测量频率的主要手段，也是频率计的发展方向 教学重点与难点： 重点：频率的测量方法，相位的测量方法难点：频率计和相位表的工作原理 第一节 频率的测量方法一、工频的测量1、电动系频率表测量（1）电动系频率表的结构（2）

11、电动系频率表工作原理（3）电动系频率表标尺特性2、用变换式频率表测量（1）、变换式频率表的结构（2）、变换式频率表工作原理（3）、变换式频率表标尺特性3、用振簧式频率表测量二、低频和高频的测量1、比较法2、无源测量法3、计数法第二节 数字频率计的测量原理一、硬件计数频率计二、软件计数频率计1、软件计数频率计的结构2、软件计数频率计的工作原理三、计数器的测量误差1、秒信号时间不准造成的误差2、触发误差3、量化误差第三节 相位的测量方法一、相位含义二、测量相位方法1、直接法2、间接法3、比较法三、变换式相位表第四节 电动系相位表一、电动系相位表结构二、电动系相位表工作

12、原理三、电动系三相相位表四、电动系三相相位表工作原理五、课程实验（一）时间参数的测量掌握用示波器测量周期和时间的方法；掌握用示波器测量时间间隔的方法。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容示波器测量交流电压的周期、脉冲宽度、脉冲波形上升沿、方波下降沿的测量。第五章 电路参数的测量教学目的与要求：本章介绍使用单电桥、双电桥和交流阻抗电桥测量电路参数的原理与方法。要求能根据参数类型正确选择仪器，掌握仪器的使用规范与正确的测量步骤。兆欧表和接地电阻测量仪是安装、维修现场所必备工具，要求熟悉它的使用方法。变压器比率臂电桥和带电测温装置的内容，可根

13、据专业选择讲授或布置学生自学。教学重点与难点： 重点：椭圆法测量相位；阻抗的模拟测量与数字化测量。难点：数字式测量第一节 电路参数的测量方法一、测量方法1、直读法2、比较法3、谐振法4、间接法第二节 直流单电桥一、单电桥电路构成二、单电桥工作原理三、单电桥特点第三节 直流双电桥一、双电桥电路构成二、双电桥工作原理第四节 交流阻抗电桥一、结构与工作原理二、平衡条件三、收敛性第五节 变压器比率臂电桥一、变电压式比率臂电桥二、变电流式比率臂电桥三、双边式变电压电桥四、变比电桥五、变比误差测量第六节 带电测温装置一、电路结构二、温升计算第七节

14、 兆欧表一、结构与电路二、采用晶体管直流变换器的兆欧表三、兆欧表的使用第八节 接地电阻测量仪一、测量仪的结构二、接地电阻测量仪的工作原理三、数字钳式接地电阻测量仪第九节 数字电阻测量仪一、电阻欧姆值/电压变换电路二、测量在线电阻三、课程实验（一） 电路参数的测量掌握用示波器测量相位差的方法；学会用李沙育图形测量信号频率及相位差。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容测量同频率正弦量的相位差，用 Lissajous图形法测量信号源的频率。第六章 磁的测量教学目的与要求：电磁测量包括电测量和磁测量，磁测量多在设计

15、和研究领域中使用。在生产磁性材料的工厂，如硅钢片厂、磁钢厂，使用的多是专用装置，这些装置在一般工厂并不常见，所以本章只介绍磁测量的的基本内容和基本原理，以及通用的磁测量装置，为将来可能从事磁测量工作的同学打下一个基础，在介绍中，也暂不涉及测量中的具体技术问题 教学重点与难点： 重点：电测量和磁测量的基本内容和基本原理难点：磁测量装置的工作原理第一节 概述一、磁场测量二、磁性材料的磁性能测量第二节 磁场的测量一、用冲击检流计测量磁通1、冲击检流计特性2、冲击检流计测量磁通原理二、磁通计1、磁通计结构2、磁通计测量原理三、高斯计第三节 磁性材料的测量一、磁性材料的测量

16、方法二、用冲击电流计测量磁性材料直流磁特性三、交流磁特性测量1、最大磁感应强度的测量2、最大磁场强度的测量四、测量交变磁场下的功率第七章 电子电压表教学目的与要求：本章主要介绍模拟式和数字式电子电压表。前者是在传统的磁电系电压表基础上，增加了检波、放大等电子电路，提高它的频率范围、灵敏度和输入阻抗。后者则是从根本上改变传统仪表的读数方式，采用模数转换和数字显示技术，完全消除了因可动部件引发的误差，改变了制造仪表的生产工艺。教学重点与难点： 重点：模拟式电子电压表和数字式电子电压表的使用。难点：模拟式和数字式电子电压表的工作原理第一节 电子电压表的结构与特点一、电子电压表的特点1、利用

17、检波电路提高测量的频率范围2、利用放大电路提高仪表灵敏度和量程范围3、利用放大电路提高仪表的输入阻抗4、利用各种补偿电路提高仪表的线性二、模拟式电子电压表的结构类型1、放大检波式2、检波放大式3、调制式4、外差式三、数字电压表的结构类型1、电压时间变换型2、电压频率变换型3、逐次逼近比较型第二节 电子电压表的检波电路一、峰值检波1、开路式峰值检波2、闭路式峰值检波3、峰峰值检波二、平均值检波1、半波平均值检波2、全波平均值检波3、具有负反馈的线性放大器4、具有负反馈的线性平均值检波电路三、有效值检波第三节 模拟式电子电压表实例一、JFX晶体管万用表二、JB-1B晶体管电压表

18、三、HFJ-8超高频毫伏计第四节 模拟式电子电压表的使用一、注意事项第五节 数字电压表实例一、CL系列数字式交流电压表二、CL系列数字式交流电压表的输入通道三、A/D转换芯片ICL7135四、时钟电路五、显示电路第六节 数字万用表实例一、数字万用表的性能指标二、数字万用表的A/D转换器三、A/D转换器中的数字电路四、DT-830数字万用表五、课程实验（一） 电压与电位的测量加深对电位、电压及其关系的理解。掌握参考点与电位的关系，理解电位的单值性和相对性。学会测量电路中各点电位的方法及电位图的作法（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（

19、三）本实验课程的实验内容1、用直流电压表测量电位和电压。2、比较电压和电位的关系。第八章 电子示波器教学目的与要求：本章介绍电子示波器的电路与器件，包括示波管、液晶显示器、高低压电源、Y通道、X通道、电子开关，以及附属电路的结构、原理与技术性能。并通过第七节的典型实例，进一步了解常用的示波器电路形式，电子示波器的使用方法以及面板上旋钮的功能。教学重点与难点： 重点：模拟通用示波器、数字存储示波器的工作原理及其应用。难点：示波器的工作原理及其应用。第一节 电子示波器的类型和基本工作原理一、电子示波器分类二、电子示波器工作原理第二节 示波管一、示波管结构二、示波管电路第三节&#

20、160;液晶显示器一、液晶显示器结构二、液晶显示器的电极三、液晶显示器的驱动方式1、分段式的驱动方式2、矩阵式的驱动方式第四节 示波管电源一、示波管灯丝电源二、直流低压电源三、直流高压电源第五节 示波管的Y通道一、Y通道的技术性能1、频率宽度2、输入阻抗3、灵敏度4、非线性失真5、抗干扰与抗漂移能力二、Y通道的结构三、Y通道的调节1、衰减器调节2、信号幅度微调四、双踪显示第六节 示波管的X通道一、X通道的技术性能1、扫描电压幅度2、扫描电压线性3、扫描速度调节范围二、X通道的结构三、触发信号放大与整形四、密勒电路五、释抑电路第八节 示波器的应用一、用于测量波形的电

21、压与周期二、用于测量李沙育图形三、调辉法测量周期四、用方波测量网络的频率特性第九节 数字示波器一、实时显示数字读出示波器1、实时显示数字读出示波器结构2、数据读出原理二、数字存储示波器1、数字存储示波器结构2、数字存储示波器特点三、实时显示与数字存储示波器四、课程实验（一） 常用电子测量仪器的使用了解双踪示波器、函数发生器、晶体管毫伏表的工作原理框图、主要技术指标；掌握双踪示波器、晶体管毫伏表的正确使用方法。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容示波器校准信号的测试；函数发生器的输出频率和幅度的调节；电子测量仪器的频率响应特性测试。四、学时分配表章 次章 名实验名称 学时分