检测与转换ppt第三章

1、信息与电气工程学院第三章 电量和电路参数的测量第一节 直读测量第二节 电位差计第三节 电桥第四节 数字式测量仪表第五节 磁通与磁场强度的测试信息与电气工程学院第一节 直读测量未接入仪表一、电流、电压的直读测量接入仪表误差信息与电气工程学院第一节 直读测量二、功率的直读测量直流电路中，负载吸收的电功率为： 交流电路中，负载吸收的有功功率为： （一）三相电路有功功率的测量三相电路有功功率直接测量法可有一功率表法、二功率表法和三功率表法。 信息与电气工程学院第一节 直读测量1. 三功率表法(不对称的三相四线制电路）用三功率表法测量三相负载有功功率的接线方法。b图和c图中只画出功率表在一相中的接法，其

2、余两相类似。 信息与电气工程学院第一节 直读测量2. 一功率表法(对称的三相四线制电路）如果三相电路对称，则各相负载吸收的有功功率必然相等。因此，只要用功率表测出任一相负载的有功功率，然后乘以3就得出三相负载的总有功功率。这种方法在同时能测量出相电流和相电压时才适用。 信息与电气工程学院第一节 直读测量3. 二功率表法（对称/不对称三相三线制、对称三相四线制）二功率表法是测量三相三线制电路总有功功率的最方便的方法，图中两功率表读数为：三相瞬时功率信息与电气工程学院第一节 直读测量例：某台电动机功率为2.5kW，功率因数cos 0.886，线电压为380V，求图中两只功率表的读数。解： 电动机为

3、对称的三相负载，则线电流为：负载阻抗角arccos0.866300，PW1和PW2的读数分别为：总功率：信息与电气工程学院第一节 直读测量（二）对称三相电路无功功率测量1一功率表法 PW的读数为： 从相量关系可知：三相对称，则：由电学基础知识可知，对称三相电路的无功功率为：3QP信息与电气工程学院第一节 直读测量2二功率表法 两PW的读数为：两式之差，可写成：123QPP信息与电气工程学院第一节 直读测量三、测量用互感器在交流测量中，都是利用测量（仪用）互感器来扩大仪表的量程。互感器是利用铁心变压器能够变压和变流的特性，把高电压变成低电压，大电流变成小电流，因而可用普通低、中量程的仪表进行测量

4、。 优点：受频率的影响小；损耗小；可以实现多功能测量；测量仪表可以标准化；安全可靠。 信息与电气工程学院第一节 直读测量（一）测量用互感器的结构和工作原理11122122UNINNNUI 电压互感器一般为降压变压器。12HHIHIKI12HHUHUKU 额定电压（电流）比为信息与电气工程学院第一节 直读测量（二）测量用互感器的误差和准确度等级1误差互感器的额定电压（电流）比与实际值之间存在一定误差，叫电压（电流）比误差，也称比值差或比差。 2角误差由于互感器一次、二次阻抗及负载，其两次侧电压之间的相位相差角，即角误差（相角差）。3互感器的准确度等级互感器的准确度等级用互感器所容许的比差表示。信

5、息与电气工程学院第一节 直读测量四、直流电路参数的直读测量（一）用欧姆表、兆欧表测直流电阻测量范围：欧姆表:1-0.1M，兆欧表:0.1M缺点：1）准确度低，故测量误差大； 2）测电阻时必须断电，且与电路断开； 3）测量时要向被测对象输出一定的电流和电 压，要注意不使被测元件受到损坏； 4）欧姆表和兆欧表不能测非线性电阻。信息与电气工程学院第一节 直读测量四、直流电路参数的直读测量（二）用伏安法测量电阻用伏安法测量直流电阻为间接法，两种接法：电压表前接法和电压表后接法。（三）用替代法测量直流电阻替代法属于比较测量法。信息与电气工程学院第一节 直读测量五、交流电路参数的直读测量(交流阻抗)1三表

6、法信息与电气工程学院第一节 直读测量1）被测对象为电感线圈，则电感L品质因数Q分别为：2）被测对象为有损耗的电容器所测得的R就是电容器串联等效电路中的RS。其串联等效电容CS和电容器的损耗因数D分别为：信息与电气工程学院第一节 直读测量2三电压表法用一个已知电阻元件R0与被测阻抗Z串联后接到正弦电源上，用三只电压表分别测出电源电压U、电阻元件R0上的电压U1和被测阻抗Z上的电压U2。然后根据相量关系计算出被测阻抗Z。信息与电气工程学院第一节 直读测量3三电流表法用一个已知电阻元件R0与被测阻抗Z串联后接到正弦电源上，用三只电流表分别测出电源电流I、电阻元件R0上的电流I1和被测阻抗Z上的电流I

7、2。然后根据相量关系计算出被测阻抗Z。信息与电气工程学院第二节 电位差计一、直流电位差计的基本原理及其构成（一）直流电位差计的工作原理 电位差计是利用比较测量法采用补偿原理直接测量电势或电压的仪器，包括直流、交流电位差计，准确度高，可达10-6，最高分辨率可达0.01uV。直流电位差计是用比较测量电势或电压的一种仪器。比较的方法是采用补偿法。信息与电气工程学院经常采用的电位差计的电路，包括三个回路：第二节 电位差计（一）直流电位差计的工作原理 （1）工作电流回路RhhxUIRE（2）标准回路（3）测量回路信息与电气工程学院第二节 电位差计（一）直流电位差计的工作原理 首先是调定工作电流。将S合

8、在n边，调节电位器RP1（Rn不动），使检流计读数为零。标准电阻Rn上的电压降与标准电池的电势En相互补偿，即有： 在确定后，RP1不改变，将S合向x边，移动RP3至Rh处，再一次使检流计指针指零，于是有：信息与电气工程学院第二节 电位差计（二）直流电位差计的温度补偿在电位差计允许的温度范围内，其电势可能是1.01801.0189V之间的某一值，即有0.9mV的误差，这就会带来温度误差，但只要在任何温度下能保持EnRn为定值就能消除温度误差。信息与电气工程学院第二节 电位差计（二）直流电位计测量线路 电阻必须满足：保证一定的准确度，并且有一定的读数位数；有较宽的测量范围和调节细度；有较高的电压

9、灵敏度，且稳定。1电位器式串联代换式信息与电气工程学院第二节 电位差计二、直流电位差计的使用(一) 根据被测对象选择电位差计1阻值 根据被测电势的内阻的大小，确定电位差计的阻值。2准确度 根据要求的测量准确度选择电位差计的准确度等级。 3电势 根据被测电势或电压的大小选用电位差计，原则：能用上电位差计的第一读数盘，电位差计的上量限最好接近被测电势或电压的大小。 信息与电气工程学院第二节 电位差计(二) 选择合适的检流计1检流计的灵敏度2阻尼状态的选择3要满足正常的工作条件4工作电源的选择5细心联接电位差计线路 6正确地测量7电位差计的操作步骤信息与电气工程学院第二节 电位差计三、交流电位差计的

10、工作原理(一) 直角坐标式交流电位差计交流电位差计的工作原理与直流电位差计大至相同，也是采用补偿原理。 交流电压相等必须满足：频率、幅值、相角皆相等。设被测电压和补偿电压用直角坐标式来表示：信息与电气工程学院第二节 电位差计1互感器移相型 在互感器的二次绕组产生互感电势：要想使测量准确度高，必须保持 2 为常数，在互感器二次侧回路中。信息与电气工程学院第二节 电位差计1阻容移相型电流 1 与电源电压E同相，RP2上产生的电压降与RP1上的压降相差900。信息与电气工程学院第二节 电位差计（二） 极坐标式交流电位差计如果用指数形式表示被测电压1和补偿电压2，则： 根据这个原理构成的交流电位差计，

11、叫做极坐标式交流电位差计。补偿条件为：移相器信息与电气工程学院第二节 电位差计四、交流电位差计的特点和用途（一） 交流电位差计的特点（1）能交直流两用。若以直流标定，并且以直流供电，则交流电位差计就可以用来测量直流电压。（2）若没有使用外附分压箱或分流器，在平衡时，具有非常高的阻抗。（3）准确度不高，很少超过0.2，主要是受标定的交流电流表和移相器准确度所限。信息与电气工程学院第二节 电位差计四、交流电位差计的特点和用途（一） 交流电位差计的特点（4）对外部影响很敏感，如电磁干扰，因此必须采取屏蔽措施。 （5）电源波形必须是纯正弦波，具有恒定已知频率。（6）运用频率范围为2010000Hz。信

12、息与电气工程学院第二节 电位差计四、交流电位差计的特点和用途（二） 交流电位差计的应用1测量电压2测量电流 3测量功率4测量阻抗 测量阻抗需要测量电压、电流和相位，如果用直角坐标式交流电位差计测出的阻抗Z两端的电压为U xj U y和通过它的电流I xj I y，则：信息与电气工程学院第三节 电桥电桥是一种比较仪器，可以直接测量电阻、电容、电感、互感、频率、电容的损耗因数、电感线圈的品质因数、磁性材料的损耗等。 按电源的性质电桥分直流电桥交流电桥单电桥双电桥单双电桥阻抗比电桥变压器电桥信息与电气工程学院第三节 电桥一、直流单电桥（一） 电桥的平衡条件及其性质U b d0，即b和d两点电位相等，

13、可写成：平衡电桥的性质：电桥平衡条件仅仅是由桥臂各参数之间的关系确定的，而与电源电压及指零器内阻无关。上两式相等，则：得信息与电气工程学院第三节 电桥（二） 电桥的灵敏度 平衡电桥中电阻R1变化R1，那么它引起b、d之间输出电压的大小为：又：故：同除以R1R3得：信息与电气工程学院第三节 电桥（二） 电桥的灵敏度令：则：若R1、 R2、R3、R4各臂的相对灵敏度分别为S1、 S2、S3、S4，则：同理：结论：平衡电桥各臂相对灵敏度相等。信息与电气工程学院第三节 电桥（三）电桥测量电阻原理则根据平衡条件，得：上述测量方法是在电桥平衡条件下进行的，把这种情况下使用的电桥，叫做平衡电桥。R2R3可用

14、比例系数k来表示，即：信息与电气工程学院第三节 电桥（四）实际的单电桥测量电路 此电桥的比率臂，通过转换开关实现不同的比率k值，从10-3103共七档。 此电桥的电阻测量范围为1106，准确度为0.2级，但只在1009999的基本量限内误差才不超过0.2。信息与电气工程学院第三节 电桥二、直流双电桥 为了消除寄生电阻对测量结果的影响，运用双臂电桥。 在单桥线路中引用两个电阻分压器2 和3 ，构成了双电桥线路。 2 13223 13 2323232xnR IR IR IR IR IR IRRIr II322232333xnrRRRRRRRrRRRR信息与电气工程学院第三节 电桥三、交流电桥交流电

15、桥虽然在形式上与直流电桥很相似，但由于采用的是交流电源，所以各个桥臂有可能全部表现为阻抗性质。电路图中Z1、Z2、Z3、Z4分别为四臂阻抗，D为交流指零仪。3124abcdZZUUZZ信息与电气工程学院第三节 电桥三、交流电桥 交流电桥的平衡条件，其特点为：（1）交流电桥的平衡条件必须满足: A)相对臂阻抗幅值积相等; B)两相对桥臂阻抗幅角和相等。（2）由于交流电桥平衡必须同时满足两个条件，至少有两个可调元件。（3）既要合理配置四个臂的阻抗性质，也要合理选择两个独立可调的参数才能使电桥平衡，并达到分别读数的目的。信息与电气工程学院第三节 电桥四、变压器电桥变压器电桥就是用变压器作为比例臂而组

16、成的电桥。（一） 变压器电桥的特点 （1）变压器电桥的电压比基本上是实数，精度高，在电压比为1：1时，精度不低于10-6，且温度和时间稳定性高。 （2）变压器电桥灵敏度比一般电桥高，且在很宽的测量范围内，能得到恒定。 （3）变压器电桥的电压比与一标准量具相结合就能相应地等效为一个可调导纳。 信息与电气工程学院第三节 电桥（一） 变压器电桥的特点（4）变压器电桥的工作频率很宽，可从几十赫到100MHz。（5）变压器电桥调节速度较快，便于实现自动化和数字化。（6）变压器电桥可进行三端或四端阻抗的测量。信息与电气工程学院第三节 电桥（二）变压器电桥的分类、工作原理和调节方式变压器电桥基本上可分为三种类型：单边电压变压器电桥、单边电流变压器电桥、双边变压器电桥。1单边电压变压器电桥12xnNZZN信息与电气工程学院第三节 电桥1122xnN nZZN n2单边电流变压器电桥3双边变压器电桥4变压器电桥的调节方式 (1)调节电压比；(2)调节标准阻抗；(3)阻抗与电压比都可调，而且将可调阻抗改为很多个单一的标准电容