电气测量技术第1章

1、l电气测量技术、电工测量、电磁测量、电工仪电气测量技术、电工测量、电磁测量、电工仪表及测量、电工仪表表及测量、电工仪表l电气测量技术是研究各种电磁量（电量电气测量技术是研究各种电磁量（电量+ +磁量）磁量）的测量方法，相应仪表的原理、结构、使用操的测量方法，相应仪表的原理、结构、使用操作技术以及测量误差与数据处理的技术。作技术以及测量误差与数据处理的技术。l课程电工仪表技术课程电工仪表技术+测量技术；测量技术；l与其它相关课程与其它相关课程 电子测量技术、传感器原理与检测技术、非电量电电子测量技术、传感器原理与检测技术、非电量电测技术、检测与转换、机械量电测量、现代测试技测技术、检测与转换、机

2、械量电测量、现代测试技术等。术等。电参数 I、U、P、Q、 等电测量电磁量电路参数R、L、C等磁测量 、B、H、 等研究对象：研究对象：l电气测量技术对从事电气技术工作的人员来说电气测量技术对从事电气技术工作的人员来说是十分必要的；不论是电气设备的安装、调试、是十分必要的；不论是电气设备的安装、调试、实验、运行、维修；还是对电气产品进行检验、实验、运行、维修；还是对电气产品进行检验、测试、鉴定都会涉及电磁测量方面的技术问题。测试、鉴定都会涉及电磁测量方面的技术问题。l应用于工农业生产、生活、国防、科研等各领应用于工农业生产、生活、国防、科研等各领域。如，变电所、配电室、发电厂、电力监控域。如，

3、变电所、配电室、发电厂、电力监控网、火箭发射中心、家用电能计量表等。网、火箭发射中心、家用电能计量表等。20世纪世纪50年代以前，机械式的模拟指示仪器年代以前，机械式的模拟指示仪器（如指针式万用表、晶体管电压表等）；（如指针式万用表、晶体管电压表等）；20世纪世纪50年代左右，电子式的模拟指示仪器年代左右，电子式的模拟指示仪器（如数字式电压表、数字频率计等）；（如数字式电压表、数字频率计等）；20世纪世纪70年代初，智能仪器；年代初，智能仪器；20世纪世纪80年代以后，虚拟仪器（检测技术与年代以后，虚拟仪器（检测技术与计算机技术有机结合）；计算机技术有机结合）；l数字化数字化l网络化网络化l智

4、能化智能化l小型化小型化l第一节第一节 测量方法的分类测量方法的分类l第二节第二节 电工仪表的分类电工仪表的分类l第三节第三节 电工仪表的组成和基本原理电工仪表的组成和基本原理l第四节第四节 测量误差及其表示方法测量误差及其表示方法l第五节第五节 工程上最大测量误差的估计工程上最大测量误差的估计及及 系统误差的消除系统误差的消除l第六节第六节 随机误差的估计随机误差的估计 没有望远镜就没有没有望远镜就没有天文学，没有显微天文学，没有显微镜就没有细胞学，镜就没有细胞学，没有指南针就没有没有指南针就没有航海事业航海事业 测量结果测量数值测量结果测量数值. .测量单位，测量单位，即：即：0 xxx被

5、测物体的重量等于标被测物体的重量等于标准砝码的重量准砝码的重量被测对象测量人员测试仪器系统信 息显 示感知和识别对象对象属性属性影响影响影响影响影影响响测量策测量策略、算法略、算法数据状态数据状态参数命令参数命令被测信息被测信息原理原理方法方法被测被测对象对象仪器仪器系统系统测量测量人员人员测量测量环境环境激励信号激励信号选择选择仪器仪器决定决定方法方法图图1-3 1-3 测量的基本要素测量的基本要素执执行行测测量量操操作作测测试试数数据据处处理理测测量量结结果果显显示示结结 束束设设置置仪仪器器工工作作参参数数实实施施阶阶段段被被测测对对象象设设计计阶阶段段测测量量任任务务要要求求组组建建测

6、测量量系系统统需需 求求 分分 析析拟拟定定测测量量方方案案现现有有仪仪器器设设备备选选用用测测量量仪仪器器（测测试试硬硬件件平平台台）决决定定测测量量技技术术（测测试试软软件件平平台台）完完成成仪仪器器互互连连拟拟定定测测量量步步骤骤开开 始始论论证证阶阶段段仪表仪表、交流仪表交流仪表和和交直流两用仪表交直流两用仪表。电工仪表的型号 1安装式仪表的型号组成用途代号派生号系列代号形状第一位代号 形状第二位代号 改进代号形状第一位代号：按仪表面板形状最大尺寸编制形状第二位代号：按仪表外壳形状尺寸编制系列代号：按仪表的工作原理编制 C: 表示磁电系 T: 表示电磁系 D: 表示电动系 G: 表示感

7、应系 L: 表示整流式 Q: 表示静电系用途号：按被测量编制 如： V: 电压表 A: 电流表 W: 功率表 设计序号为3的磁电系电流表 ，形状代号42可在产品目录查得其外形尺寸和安装开孔尺寸。 设计序号系列代号 不同的电工仪表具有不同的技术特性，为了便于选择和正确使用仪表，通常还用各种不同的图形符号来表示这些技术特性，并标注在仪表面板的显著位置上，这些图形符号叫做仪表的标志。 2.仪表工作原理的图形符号3准确度等级的符号4端钮及调零器的符号5工作位置的符号7绝缘强度的符号电工指示仪表的测量机构测量机构转动力矩装置反作用力矩装置阻尼力矩装置读数装置支撑装置 读数装置由指示器和刻度盘组成。指示器

8、分指针式和光标式两种。指针又分矛形和刀形。 大、中型安装式仪表多采用矛形指针，以便远距离读数。小型安装式仪表及便携式仪表多采用刀形指针，以利于精确读数。 光标式指示器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 光标指示器指示器 刻度盘是一个画有标度尺和仪表标志符号的面板，为了消除视觉误差，有些便携式精密仪表在标度尺下面还安装一块反射镜，如图所示。当看到指针和指针在镜中的影像重合时才能读数。这样做的目的是为了消除视觉误差。 刻度盘（表盘） 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。常见的支撑方式有两种。一种是轴尖轴承支撑方式，一种是张丝弹片支撑方式。许多检流计都采

9、用了张丝弹片支撑方式。a）轴尖轴承支撑装置 b）张丝弹片支撑方式 支撑装置示意图 0AAX0AAX%1000A%100 XA或写成111100%100%0.5%200 xA 221100%100%5%20 xA %100 mmmA0.1mA 0.1100%100%2.0%5.0mmmA% 100 % mmmAKmmAK00%100K 00 xmAA直接测量直接测量：测量结果中的误差即是所使用仪表本身的基本误差。可以根据仪表的准确度等级计算，指示仪表的准确度等级用最大引用误差表示。例例 校验一只量限为150V的电压表，发现50V处的误差最大，其值m=1V，求该表的准确度等级。解解 因此准确度等级

10、K为1.0级。例例 用1.5级、量限为30A的电流表测量某电流时，其读数为10A，试求测量可能出现的最大相对误差为多少？解解 由式（1-4）可得，该表的最大绝对误差为由式(1-2)可得，该表测量的最大相对误差为由此可知，测量结果的准确度（最大相对误差）和仪表的准确度（最大引用误差）是不同的两个概念，不能把仪表的准不能把仪表的准确度与测量的准确度看成是一回事确度与测量的准确度看成是一回事。%67.0%1001501%100mmA%1.5% 300.45mmIKIA max0.45100%100%4.5%10mII 例例 在上例中，若改用0.5级、100A的电流表，如果其读数仍然为10A，则此时的

11、最大相对误差又为多少？解解 该表的最大绝对误差为测得10A时，其最大相对误差为由此可见，仪表的准确度虽然提高了，但测量结果的误差反而增大了。这是因为仪表准确度一定时，量限越大的仪表其最大绝对误差越大。所以，不能只片面追求仪表的准确度不能只片面追求仪表的准确度等级，还应根据对测量的要求，合理选择仪表量程，测量时等级，还应根据对测量的要求，合理选择仪表量程，测量时使被测量尽量大于量限的使被测量尽量大于量限的1/2或或2/3以上，才能使仪表的准确以上，才能使仪表的准确度得以充分发挥，测量的准确度才能得到比较满意的结果。度得以充分发挥，测量的准确度才能得到比较满意的结果。AIKImm5 . 0100%

12、5 . 0%5%100105.0%100maxIIm1212121211221122 ( ,) ,(,) (,innnnnnnyxyf x xxxxxx xxyxxxyyyf xx xxxxf xx xxx 若被测量与各测量值 之间的函数关系为分别为时的绝对误差，代表由引起的被测量的绝对误差，则将上式右端按泰勒级数展开，并略去高阶导数项后，得1212121212111111121)( ,)nnnnnnnnnnnkkfffxf x xxxxxxxxfffyxxxxxxfffxxxxxxy 所以令， ，则 ，分别代表各直接测量误差在测量结果中所引起的绝对误差。故有在最不利的条件下，结果中的各项误差同号，因此可能出现的最大误1nkky 差为yxyxyxyy321 332211321yxyxyxyxyxyxyP14例子例子22121211 xxxxxxyP15例子例子332211dddd xxpxxmxxnyy321 pmnyP16例子例子nAnAAAAAniin 13210 1niiiAA要满足1)1121212nAAnnniiniiniinx3ix3小小 结结1、电气测量的研究对象。、电气测量的研究对象