光源电路的电气测量

1、.：.；光源电路的电气丈量电气丈量的范围涉及内容非常广泛，本书中只表达光源电路中有关的电器根本丈量知识，其中包括根底知识，光源电路电气丈量中运用的仪器仪表引见，光源及有关的电源与附件的电参数丈量等内容。 电气丈量的根底知识10-1-1丈量与误差丈量的根本概念丈量，是人们借助于专门的设备，经过实验的方法，对客观事物获得数量观念的认识过程。丈量的结果能够是纯粹的数字，也能够是一条曲线，或者是某种图形。不论是何种方式，其结果总包含有一定的数值及单位。由于种种要素的影响，丈量结果中不可防止地存在着误差，所以在表示丈量结果时，普通要注明丈量误差数值或误差范围。丈量的过程本质上是一个比较过程，即把一个被丈

2、量与一个充任丈量单位的知量进展比较，确定它是该丈量单位的假设干倍或假设干分之一。表达丈量单位的器具称为量具，在运用量具丈量时，普通都要配以相应的比较仪。然而，这种丈量方法运用时很费事，并且有一些参量的丈量又无相应的量具，因此在实践工程丈量中，广泛运用直读式仪表或仪器。比较仪、直读式仪表或仪器都属于丈量仪器。在实践任务中，为了完成某种丈量义务，需求把几台丈量仪器以及辅助设备组成一个整体，这个整体就称为丈量安装。在实践丈量中，对各种参量进展综合丈量的有关丈量仪器和丈量安装的组合，称为测试系统。在近代丈量中，有些参量的丈量必需经过变换才干既方便又准确地进展。丈量的过程既然是一个比较过程，就必然涉及到

3、计量的有关知识，如丈量的基准或规范，量值的传送和鉴定，以及对比。其中经常要做的一项任务就是，由上一级计量机构的基准或规范，对本部门或本单位的量具、仪表或仪器进展检定。丈量方法的分类直接丈量：用曾经由规范量定标好的丈量仪器对某一未知量直接进展丈量，得知未知量的数值，这就是直接丈量。如用电压表丈量电压。间接丈量：对几个与被丈量有确切函数关系的参量进展直接丈量，然后经过函数关系求得被丈量。这就是间接丈量。如直接丈量某电阻R的阻值及其两端的电压V值，然后由公式I=V/R求出被丈量电流I的值。组合丈量：当各个未知量以一定的组合方式出现，经过直接丈量和间接丈量测得数据后，再解一组联立方程，最后求出未知量的

4、数值，这就是组合丈量。在丈量中主要的、经常运用的方法是直接丈量和间接丈量。误差与修正值丈量误差与修正值丈量者经过运用一定的丈量仪器对被丈量进展丈量，总希望获得被丈量的真值。但是实践的丈量结果与被丈量的真值之间总存在着误差。真值是指在一定的时间、空间条件下，某参量所表达的真实数值，这个真实数值是利用理想无误差的丈量仪器获得的。绝对误差令被丈量的真值为A0,丈量仪器的示值为x，那么绝对误差为：x=x-A0由于真值A0普通无法求得，因此在实践中是用上一级规范仪器的示值A替代真值A0,当然A不等于A0，但A总比x更接近于A0，所以通常以x与A之差(仪器的示值误差)表示绝对误差：x=x-A0修正值与x的

5、绝对值对等，但符号相反，用C表示：C=-x=A-x通常由上一级规范经过检定给出受检丈量仪器的修正值，利用修正值便可求出被丈量的实践值：A=x+C.必需阐明两点：根据我国有关规范，绝对误差定义为：x=A-x。仪器的示值与读数是有区别的。读数是指从丈量仪器的刻度盘、指针、显示器等直接读到的数字。而示值是该读数所代表的被丈量的数值。如一只电流表线性该度为0100，量程为500mA，当指针指到85分度时，读数为85，而示值为：x=85/100500=425(mA)。相对误差为了判别丈量结果的准确度，经常采用相对误差的表示方式。实践相对误差：绝对误差x与被丈量的实践值A之比以百分数方式表示，就是实践相对

6、误差，即A=x/A100%。示值相对误差：绝对误差x与丈量仪器的示值x之比以百分数方式表示，就是示值相对误差，即：X=x/x100%假设A和X很小，那么A与x很接近，二者的差别不大，当然，假设误差本身很小，就需求留意区别了。普通在实践丈量中，为了计算方便，相对误差就是示值相对误差。满度相对误差(援用误差)：满度相对误差又称满度误差，就是指绝对误差x与丈量仪器的满度值xm之比以百分数方式表示，即m=x/ xm 100%。xm 就是丈量仪器某一量程的上限常数，所以满度相对误差(援用误差)实践上给出的是绝对误差。电工仪表的准确度分级正是按m之值来确定的。因此在运用这类仪表进展丈量时，为了减少丈量中的

7、示值误差，在选择量程时应使指针尽能够接近于满度值，普通最好能任务在不小于满度值2/3以上的区域。允许误差允许误差是指根据一定的技术要求，规定某一类丈量仪器不应超越的最大范围。允许误差只表示某一类丈量仪器能够的最大误差范围，并不是某台详细丈量仪器的实践误差。允许误差的表示方法可以是绝对误差方式，也可以是相对误差的方式。丈量误差的主要来源丈量误是指用丈量仪器进展丈量时，所得到的数值与被丈量的实践值之差，有时简称为误差。根据产生误差的缘由，丈量误差的主要来源有：仪器误差：这是由于仪器本身性能不完善所引起的误差，如读数误差、内部噪声引起的误差、稳定误差和动态误差等。运用误差：又称操作误差，是指在运用仪

8、器的过程中，由于安装、调理等操作不当所引起的误差。人身误差：这是指由于人的觉得器官和运动器官不完善所引起的误差。影响误差：又称环境误差，是指遭到外界环境影响，如温度、湿度、气压、电磁场和机械震动等所引起的误差。方法误差：又称实际误差，是指运用的丈量方法不完善，根据的实际不完备等所引起的误差。误差的性质和分类系统误差：是指在一定条件下误差的数值坚持恒定或按某种知的函数规律变化的误差，又称系差。包括有恒定系差和变值系差。随机误差：又称偶尔误差或随差，是一种具有随机变量特点的在一定条件下服从统计规律的误差。粗大误差：是指在一定条件下丈量结果显著地偏离其实践值所对应的误差，又称粗差。其性质能够是系统误

9、差，也能够是随机误差，但不论是哪一种，其绝对值都特别大。产生的缘由有：丈量方法不当；随机要素的影响；丈量人员的大意；由于这些缘由产生的误差又称疏失误差。近似数与有效数字在丈量中得到的数，有准确数和近似数之分；在近似数中有一部分是不可靠数字。准确数和近似数两者总称为有效数字。在有效数字中，尤其是要留意“0的运用，不可随意取舍。只与计量单位有关的“0不计入有效数字；小数点以后的“0不能随意省略；假设数目很大，“0也不能随意取舍，尤其要留意表示方法，不能因表示方法不同而影响有效数字；只需在注明详细被表示数字误差的条件下，“0的取舍才可以不非常严厉。仪表读数的化整规定在不同准确度级别的仪表中，它们的标

10、度尺分度不一样，读数也就不是随意的，有着严厉的检定规程，在详细丈量中必需留意。表10-1就是检定规程中的“化整规定。举例阐明：对于标度尺分度为100的0.1级仪表，在小数点以后可以读两位数，但最后一位数必需是2的整数倍(即偶数)，这样误差就取到0.02%。对于标度尺分度为100的0.2级仪表，在小数点以后可以读两位数，但最后一位数必需是5的整数倍，这样读数误差就取到0.05%。对于标度尺分度为100的0.5级仪表，在小数点以后只能读一位数，这位数可以是09的任何数，这样误差就取到0.1%。表10-110-1-2丈量技术与丈量仪器在光源电路的电气丈量中，所运用的丈量技术与丈量仪器由被丈量的电参量

11、决议，在被丈量的电参量中，有直流和交流两类，交流又分为正弦交流、非正弦交流和脉冲等几种。根据电参量的特点，还有电压、电流、功率、频率、阻抗、波形等等，所用的丈量技术也各不一样。从目前实践丈量的情况分析，主要的丈量技术有直流电丈量技术(包括电压、电流、功率、功率要素、交流阻抗等)，脉冲丈量技术等。丈量仪器主要有两大类：电气丈量指示仪表(又称电工仪表)和电子丈量仪器。从开展看，电子丈量仪器的运用将会愈来愈多，由于电子丈量仪器具有很多特点：频率范围极宽、量程非常广、准确度很高，可以遥测、快测，甚至丈量过程可以自动化，丈量内容也大大超越电气丈量指示仪表的内容范围。目前在光源电路的丈量中，仍以电气丈量指

12、示仪表为主，电子丈量仪器正在逐渐扩展其运用范围。常用电气丈量指示仪表10-2-1分类电气丈量指示仪表种类繁多，运用广泛，根据不同的原那么可以分成很多类别。根据任务原理分类那么有：磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系和热电系等。根据丈量参数分类那么有：电流表、电压表、功率表、欧姆表、电度表、相位表、频率表和多用途仪表等。根据运用方式分类那么有：开关板式和便携式。根据丈量方法分类那么有：直读式和比较式。根据任务电流分类那么有：交流表、直流表和交直流两用表等。根据准确度分类，那么有：.01、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0等七个级别。另外还可以根据对电磁场防御才干分类(分、和四级)和

13、根据运用条件分类(分A、B、C三组)，还有根据仪表尺寸等分类和有关附件分类的。10-2-2电气丈量指示仪表的组成和根本任务原理电气丈量指示仪表的主要作用是将被测电量变换成仪表活动部分的偏转角位移。电气丈量指示仪表组成如图10-1所示。图10-1 电气丈量指示仪表组成的方框图丈量线路的作用是将被测之量变换成丈量机构可以直接丈量的电磁量。丈量机构是仪表是主要任务部分，它的作用在于使电磁能变为使仪表可动部分偏转的机械能，从而使被测参量可以显示出来。丈量机构有固定和可动两部分，其主要作用是：产生转动力矩、反作用力矩和阻尼力矩。其中，转动力矩和反作用力矩是仪表指示的两个不可缺一的重要要素；由于它们的相互

14、作用，最后决议仪表指针的稳定偏转位置。这就是电气丈量指示仪表的根本任务原理，不同种类的仪表就是采用不同的方法和构造来产生上述几种力矩的。10-2-3常用仪表磁电系仪表原理磁电系仪表是利用永久磁铁的磁场与载流线圈相互作用的原理而制成的。丈量机构中的固定部分就是永久磁铁，活动部分就是载流线圈(又称载流载圈)。磁电系仪表的原理性构造如图10-2所示。图10-2 磁电系仪表的原理性构造图当可动线圈经过电流I时，在动圈两侧产生作用力F1和F2，如参数选择适当，那么有：F1=F2=F=BNIl,式中：B为空气隙中的磁感应强度；N为载流动圈的匝数；I为载流动圈流过的电流；l为载流动圈受力边的长度。在载流动圈

15、上产生的力矩M为：式中：b为载流动非受力边的长度；S为载流动圈的有效面积，S=bl当转动力矩和反作用力矩平衡时，仪表的载流动圈将有一个稳定的偏转角，那么式中:W为游丝(或张丝)的反作用力矩系数.因S,B,N和W均为定值,通常用SL替代,那么有:式中:SL称为仪表的电流灵敏度,而1/SL称为仪表的电流常数.假设载流动圈的电阻R知，那么可换算成与动圈两端所加电压U的关系式了：式中：Sr为仪表的电压灵敏度，1/Sr称为仪表的电压常数。特点和运用磁电系仪表的特点是灵敏度高、任务稳定可靠、耗费功率小、精细度高等，缺陷是过载才干差、构造复杂、价钱昂贵等。磁电系仪表的型号以“C代表，符号为“。磁电系仪表只能

16、在直流电路中丈量电流(几微安到几千安；外附分流器)、电压(几毫伏到几千伏；外附电阻)等参数。假设配以整流器或变送器，也可以丈量交流电路的电参数和其它非电量参数。电磁系仪表原理电磁系仪表是一种交直流两用的电气丈量指示仪表，其丈量机构的固定部分是一个固定线圈，简称定圈；活动部分是一个可动铁芯，它被置于固定线圈内，由软磁资料制成。根据固定部分与可动部分相互的关系，有三种类型的构造方式： = 1 * roman i吸引型：由扁平型的固定线圈和可动铁芯组成，当被测以流过固定线圈时，定圈吸引可动铁芯使得指针产生相应偏移(图10-3)。图10-3 吸引型丈量机构表示图 = 2 * roman ii排斥型：丈

17、量机构的固定部分由圆筒形固定线圈和固定于线圈内壁上的铁芯两部分组成；可动部分仍由可动铁芯组成，当被测电流流过固定线圈时，固定于线圈内壁上的铁芯被磁化，固定的铁芯与可动铁芯之间产生排斥力，使可动铁芯及相应的指针产生偏移(图10-4)。 图10-4 排斥型丈量机构表示图 = 3 * roman iii排斥吸引型：丈量机构的固定部分由圆筒形固定线圈和固定于线圈内壁两侧上、下的两组铁芯等两部分组成；可动部分由两个可动铁芯组成，当被测电流流过固定线圈时，固定于线圈内壁上的铁芯被磁化，在两组固定铁芯与两组可动芯之间分别产生吸引力和排斥力，使可动铁芯及相应的指针产生偏移(图10-5)。图10-5 排斥-吸引

18、型三种构外型式虽有不同，但都有同样的任务原理。当被测电流方向改动时，固定线圈的磁场方向及铁芯被磁化的极性同时改动，所以相互之间的吸引、排斥作用仍坚持不变，这样，转动力矩的方向与电流的方向无关，这就是电磁系仪表能丈量交流电气参数的原理。在丈量交流电气参数时，被测交流电流流过固定线圈所产生的磁场使可动体发生偏转的电磁能量为：式中：i为流过固定线圈的交流电流 L为固定线圈电感。那么产生的转动力矩是：式中:d是能量dA产生的偏转角; Mt是随I变化的转动力矩瞬时值由于可动部分惯性较大，最后实践可动体的偏转是反映转动力矩的平均值MP，那么这样，电磁系仪表在运用于交流电路丈量时，其转动力矩与流过固定线圈中

19、交流电流的有效值的平方成正比。在丈量直流电气参数时，有同样的结果：式中：IO为流过固定线圈的直流电流； KO为直流条件下的仪表系数。特点和运用电磁系仪表的特点是构造简单，结实，过载才干强，稳定，本钱较低。近年来随着工艺的改良与提高，电磁系仪表的准确度等级在逐渐提高，功率耗费也逐渐降低。电磁系仪表的型号以“T代表。电磁系仪表不仅可以丈量交直流电路中的电流和电压，还可以丈量电路中的电容、相位和频率。目前，电磁系仪表已和电动系仪表配套作为交流丈量中的规范仪表。电动系仪表原理电动系仪表是利用在磁场中的载流体要受电磁力作用的原理而制成的，其丈量机构的固定部分是一个线圈，称为固定线圈，简称定圈；可动部分也

20、是一个线圈，称为可动线圈，简称动圈。构造原理如图10-6所示。图10-6 电动系仪表构造原理当丈量直流电流时，设流过定圈的电流为IJQ，流过动圈的电流为IDQ，定圈流过电流过时产生磁场使有电流经过的动圈遭到电磁力的作用，作用力F1为：式中:W为游丝(或张丝)的反作用力矩系数由此可见, 与BJQ与及IDQ成正比,并与动圈位置有关(即角)。必需阐明，定圈中流过的电流与动圈中流过电流可以是同一个电流，也可以是不同的电流。当丈量交流电流时,设流过定圈的电流和动圈的电流是一样频率的iJQ和iDQ,两者之间有一定的位相关系:iJQ= IJQmsin(t)iDQ= IDQmsin(t+)式中: IJQm和I

21、DQm分别为相应电流的峰值 为相交两电流之间的位相差.仪表的可动部分瞬时转距为:由此式可见，在瞬时转矩中包括有恒定分量和交变分量两部分：由于可动部分存在惯性,最后的实践偏转反映的是转距的平均值,即为恒定分量,而交变分量在取平均值和为零,那么图10-7表示了这一关系的曲线图10-7 电流,转矩和时间的关系曲线假设两个电流同位相，即cos=1，那么其结果与丈量直流电流时的表示式一样。这阐明，电动系仪表可同时丈量交直流电路的电参数。特点和运用电动系仪表的特点是可以做成准确等级在0.5级以上的高精度仪表，不仅可以运用于直流电路，也可以运用于频率在152500Hz的交流电路中，甚至还可在更高频率范围内运

22、用。电动系仪表可以做成电压表、电流表，尤其可以做胜利率表，此外还可以做成丈量功率因数、电容、电感和频率等多项电参数的仪表。电动系仪表已作为交流丈量中的规范仪表被运用。电动系仪表的型号以“D代表。电动系仪表的缺陷是：仪表本身损耗功率较大，过载性能较差，电压表及电流表指示分度不均匀，构造复杂，价钱高等，这些缺陷正在不断被抑制和改良中。虽然在电压和电流的丈量方面，电动系仪表有能够被电磁系仪表所取代，电动系仪表还是具有明显的优势的。在电动系仪表的运用中，作为丈量功率的仪表运用非常广泛。在作为功率表的运用中，电动系仪表的定圈与动圈分开接线，通常定圈作为功率表的电流线圈，动圈作为电压线圈。另外，假设被测电

23、路的功率因数很小，那么必需选用特制的低功率因数功率表(如功率因数是0.1或0.2，都有相应的功率表)，否那么如选用普通的功率表(功率因数接近1)，会产生相当大的丈量误差。丈量用互感器丈量用互感器是一种经过变换，使交流电压或交流电流便于丈量的仪表。在电气丈量中，常要丈量高电压、大电流和大功率数值的参数，如运用普通的附件，那么有体积大、功率损耗大、不平安等缺陷。采用丈量用互感器可以很方便地扩展交流仪表的量程，从而可以减少配备各种量限的仪表。丈量用互感器本质上就是一个铁芯变压器。常用的有电压互感器与电流互感器。电压互感器原理：电压互感器相当于一个降压变压器，初级线圈的匝数远远大于次级线圈的匝数。普通

24、为顺应多种量程的要求，初级有很多抽头，而次级线圈为额定电压100V，配用一只100V量程的电压表，会给丈量带来很大的方便。电压互感器在运用中，参数变比Kv是须首先思索的：特点和运用：电压互感器有0.1、0.2、0.5、1.0和3.0等级别，误差来源主要是变经和相角，运用是时要留意与配用的其它仪表准确度等级相一致。同时在运用时要留意以下事项：要留意根据被测电压的高低选择一定的变比；根据次级配套用交流电压表(普通为100V量程)及一定的变比获得丈量结果；留意丈量仪表的功率损耗能否超越互感器的容量；初级与次级务必不要接反；初级并联于被测电压端，次级那么接电压表或其它仪表；次级一端及铁芯必需可靠接地，

25、以确保人身平安；次级绝对不允许开路，普通都装有短路开关以便换接仪表时运用。电流互感器原理:电流互感器相当于一个电流变换器,次级线圈匝数远比初级线圈匝数多.为了顺应多种量限的要求,初级有很多抽头,而次级线圈为额定电流5A;配用一个5A量限的电流表,使丈量很方便.电流互感器在运用中参数变比KI需首先思索:特点和运用:电流互感器有0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 和3.0等级别.误差来源主要是变比和相角,运用时要留意以下事项:要留意根据被测电流的大小选择一定的变比;根据次级配套用交流电流表(普通为5A量程)及一定的变比获得丈量结果;留意丈量仪表的功率损耗能否

26、超越互感器的容量;初级与次级务必不要接反,初级与负载串联,次级那么接电流表或其他仪表.次级一端及铁心必需可靠接地,以确保人身平安.次级绝对不允许开路,普通都装有短路开关以便换接仪表时运用.热电系仪表在丈量交流高频电路的有关电参数时，由于普通仪表本身具有一定的R、L和C，丈量机构如直接接入被测电路中，会引起电抗的很大变化，影响被测电路的任务形状。因此，普通仪表均有一定频率呼应范围，通常不能运用于交流高频条件下的电参数丈量。对于交流高频条件下的电参数丈量 ，热电系仪表是可以运用的仪表之一。原理热电系仪表实践上是磁电系仪表的一个特例，即在磁电系仪表中加一个称为热电变换器的附件。热电变换器由两部分组成

27、：加热器和热电偶。加热器是把被测电参数变换成热量的元件，即一个加热元件；热电偶就是丈量加热器的温度变化的元件，即将温升变换成热电势。加热器是一个微小的导体，阻抗很小，在高频电流作用下，加热器被加热升温，对高频电流的丈量就被变换成对温度的丈量。而对高频电压的丈量，那么可以变换成对高频电流的丈量。丈量温度的方法很多，最常用且方便的手段是采用热电偶，热电偶将对温度的丈量变换成对热电势的丈量；由于热电势很小，通常采用高灵敏度的磁电系仪表来丈量热电势。热电系仪表的组成可用图10-8表示。图10-8 热电系仪表的组成特点和犄运用热电系仪表是丈量温度的仪表，所以受环境影响较大，导致丈量的准确度不高。为了抑制

28、环境温度的影响和提高准确度等级，热电系仪表变得非常复杂，而且制造工艺要求也非常高，因此，目前运用的高频电流表只能丈量较大的高频电流，且准确度也不够理想。常用电子丈量仪器由于无线电电子学的诞生和开展，使经典的丈量学有了新的开展，出现了电子丈量这一新的技术，并且已成为一门独立的学科。电子丈量就是以电子技术为手段进展的丈量，电子丈量的内容也大大超越电气丈量指示仪表的丈量内容范围。运用电子丈量技术离不开电子丈量仪器；电子丈量仪器作为新一代的丈量设备正在开展之中。在电光源与光源电器的研制和丈量过程中，正在逐渐运用电子丈量仪器。本节主要引见在光源电路中运用的部分电子丈量仪器和运用时应留意的事项。10-3-

29、1示波器示波器是电子丈量仪器中最常用一种，其特点是能显示电参数随时间的变化情况。在光源电路中运用示波器主要是为了察看光源或附件的电压或电流的波形，了解对应的相位关系等。常用的示波器有以下几种：双踪或多踪示波器双踪或多踪示波器在一个程度轴(即时间轴)上可同时显示两个或多个信号。在光源电路中运用这样的仪器可同时察看了解两个电参数或多个电参数之间的相互关系，如光源的任务电流与端电压之间的关系，光源的电参数与附加电器电参数之间的关系等。在详细运用双踪或多踪示波器进展丈量的过程，必需非常留意示波器，电源与光源电路之间的电位关系，要防止发生短路事故。通常待测的光源电路要由隔离变压器供电。假设需求将被测波形

30、记录下来，可运用照相技术将示波屏上的波形拍摄冲印后留作资料。记忆示波器丈量一定频率下反复出现的电信号，可用普通示波器，但是在丈量某些光源电路的电参数时，其电参数的继续时间很短，仅仅是一瞬间(不反复出现)，如脉冲灯的峰值电流，峰值电压、放电曲线等，又如气体放电光源的启动着火过程，灯电压或灯电流的变化情况等，对这些单次的、瞬间即逝的电信号就要用记忆示波器显示，以便察看和丈量。记忆示波器又称存贮示波器，有两种存贮信息的方式(即有两种类型的记忆示波器)；一种是利用存贮示波管的记忆示波器；另一种是利用数字存贮器的记忆示波器。由于记忆示波器价钱昂贵，运用程序复杂，耐过载才干差。目前运用尚不普遍.光线示波器

31、这是一种利用电磁作用原理，以感光的方式实现察看和记录电信号的一种仪器。有以下特点：可以记录从低频到较高频率的输入电信号(可以是正弦或非正弦信号，也可以是周期或非周期信号，甚至是单次信号)，频率的上限并不很高(约数十千赫兹)，但在普通的光源电路中运用，能满足要求。灵敏度比较高。由于电源系统本身有一定放大作用，所以使丈量机构的灵敏度大大提高。可同时记录多个被测电信号(如16个)。目前在光源电路的测试中，已逐渐运用光线示波器丈量某些电参数。如电影放映用整流器(短孤氙灯配用)的国家规范中，已规定光线示波器作为丈量某些电参数必需运用的仪器。10-3-2 频谱分析仪频谱分析仪是一种比较大型的精细丈量仪器。

32、主要用途是对非正弦的周期或非周期电信号波形进展频谱分析。在光源电路中，有许多电参数是属于非正弦的参数，如气体放电光源的电流和电压，在交流50HZ电源供电的条件下都是非正弦的周期电信号。为了深化研讨光源及相应电路的特性，也为了作精细丈量，有必要运用频谱分析仪进展分析和丈量。目前已消费和运用的频谱分析仪是两种：外差式频谱分析仪这种仪器又称为模拟式频谱分析仪，主要的任务特性有：频率特性：包括输入电信号的频率上、下限等。幅度特性：包括量程、动态范围等。扫频特性：包括扫频宽度、分析时间等。快速傅立叶变换频谱分析仪这是一种数字式频谱分析仪，简称FFT，配用计算机进展丈量和计算。既可以对周期电信号进展分析，

33、也可对单次“瞬时信号进展分析(包括随机信号)。在光源电路的电气丈量中，运用频谱分析仪任务仅仅才开场，并只对光源的电流波形、电压波形进展分析，目的是准确丈量各项有关的电参数。10-3-3数字式电表在光源电路的电气参数丈量中，运用数字式电表的越来越多了，它比电气丈量指示仪表有许多优点。运用最多的是数字式电压表，还有数字式多用表等；多数用来丈量直流电压和交流电压。当然，直流电流和交流电流也可以丈量，但最根本的是电压丈量，由于丈量电流时也是经过取样电阻(内接或外接)丈量电压换算得到。由于数字电压表输入阻抗高，灵敏度也高，所以在丈量直流电压时，普通都能获得称心的结果，对被丈量电路影响也是极小的。当丈量交

34、流电压时(包括交流电流)，仪表内装有一定的交流直流转换器，将交流电压转换成直流电压再进展丈量。这样，数字电压表丈量交流电压的性能如何，就由转换器的质量性能决议了。运用转换器的目的，是为了使仪器的丈量指示值能表示被测的交流电压值，而交流值普通以有效值来表示。在数字电压中运用的转换器有三种：平均值转换器、有效值转换器和峰值转换器。平均值转换器这是把交流电压经过整流(半波或全波)变成直流电压，实践上是交流电压的平均值，但按交流有效值刻度指示。对于正弦交流电压，这种转换器能丈量指示相应的有效值。有效值转换器这是直接丈量交流电压，并以直流电压方式表示出相应的交流电压有效值，详细又析分为两种：热电式有效值

35、转换器：将交流电压经过加热元件，再将热能变换成直流电压进展丈量。这个丈量结果，不仅对正弦交流电压能反映出有效值，就是对非正弦交流电压，也能反映相应的有效值，又称真有效值。对于非正弦交流电压的有效值，以真有效值表示，并有严厉的定义。由于非正弦交流电压不是单一的频率成分，即有许多高次谐波成分，即有许多高次谐波成分，所以用均方根值表示其真有效值。全电子式有效值转换器：这是按有效值定义，经过对被测交流电压的运算，而得到的相应的有效值。峰值转换器是将交流电压进展峰值检波等处置得到直流电压，同样按交流有效值刻度。对于正弦交流电压，一样能丈量指示相应的有效值。因此，转换器类型虽然不同，但对于被丈量的正弦交流

36、电压，都可以得到同样的结果指示出相应的有效值，但对于非正弦交流电压，尤其当波形相对于正弦波有较大的失真时，平均值转换器与峰值转换器就不能正确丈量指示出相应的真有效值了，而用有效值转换器。所以，在运用数字电压表丈量非正弦交流电压时，必需先了解电压表内转换器的类型。假设不是有效值转换器就不能进展丈量。10-3-4数字式功率计数字式功率计是一种丈量电器功率损耗的电子丈量仪器。以前，在光源电路中，是用电气丈量指示仪来丈量光源或镇流器的功率损耗的。由于这类仪表本身有一定的损耗，所以在作比较准确的丈量或丈量较小的功率损耗时，误差较大，有时不仅不能修正丈量结果，还会影响被测电路的任务形状。目前国内外运用于光

37、源电路丈量的数字式功率计都是采用时分割乘法器，最后输出数字显示。它的特点是：电压输入部分输入阻抗大，电流输入部分输入阻抗小，仪器本身总的功率损耗极小，不仅可以丈量正弦交流电信号，也适用于各种非正弦交流电信号，精度高，动态范围大。国内正研讨另一种数字式功率计，即将相应的电流电压电信号，同样同步取样并作模数转换，在存贮到存贮器以后，再按一定程序对数字化了的信号进展运算，最后得到平均功率数，以数字显示。从原理上讲，这是完全可行的：这本质上是一台公用的微机丈量仪器。10-3-5失真度仪这是一种丈量光源电路中电流或电压波形失真度的仪器，为了表达方便，先简单引见失真度的定义。失真度又称非线性失真系数，简称

38、失真系数，是表示一个非正弦波形与正弦波形的差别程度。失真系数Kf为：目前运用的失真度仪就是按此定义设计消费的。仪器分别对原信号及将基波成分滤掉的信号进展丈量，再进展计算，仪器可测得：它与Kf的关系是：当K1时，KfK,普通如失真系数在30%以下，那么可以为K近似等于Kf.运用失真度仪丈量光源电路中电流或电压波形的失真度，可以分析光源及有关电器的性能，发现问题并作改良。根据定义，有一台谱分析仪也可对电压或电流波形的失真度进展丈量，但不如失真度仪简一方便。光源电路中部分电参数丈量在光源电路中所涉及到的电参数很多，除光源本身的电参数外，还有电源及各种附属电器的电参数。另外，在光源的光参数测试和光源寿

39、命实验中，也都离不开有关电参数的丈量和察看，因此，光源各光电参数之间都是亲密相关的。10-4-1对丈量仪器的要求电参数丈量用的仪器仪表，前两节中已作表达。目前仍以电气丈量指示仪表运用为多，而今后将愈来愈多地运用电子丈量仪器。不论运用哪一种仪器仪表，由于光源电路本身具有的特点，对仪器仪表的选择和运用都有一定的要求和必需留意的事项。对电气丈量指示仪表的要求要有足够的准确度。这要根据要求和条件来选择；并不是准确度等级越高越好，而要思索各个仪表准确度等级的一致性。仪表指示的反复性要好。在仪表的术语中是指变差要小。要有适宜的灵敏度。这要根据丈量量值的范围来决议仪器的选择。仪表本身的功率损耗要小。普通说电

40、流表的内阻要小，电压表的内阻要大(即分流要小)，而功率表电流绕组的内阻要小，电压绕组的内阻要大。详细在光源电路中，有关规范这样规定：串联仪表产生的附加电压不能超越被测支路电压的2%；并联仪表的分流电流不能超越被测支路电流的3%。要有良好的读数安装。要有足够的频率呼应。这个要求比较复杂，在普通50HZ的正弦交流电路丈量中，没什么问题，由于常用的电器丈量指示仪表是按50HZ正弦波形校验出厂的，而在某些光源电路中，电压、电流波表仍为正弦形，畸变小，如热幅射光源电路中的电压、电流等参数，而其他的光源电路中，电压、电流波形有着不同程度的失真，这样将会给丈量带来不同程度的误差。而波形的失真就意味着谐波分量

41、的添加。假设仪表的频率呼应能满足要求，那么可大大减小丈量误差。对电子丈量仪器的要求和本卷须知选择的电子丈量仪器应有较好的稳定性和反复性。留意被测电参数的范围，防止因过载使电子丈量仪器损坏。由于电子丈量仪器都独立供电，所以在运用中应留意被测光源电路与电子丈量仪器之间的电压关系。当两个部分的零电位点不是同一电位时，联接后能够会发生短路事故。通常的做法是将光源电路经隔离变压器供电。10-4-2热幅射光源电参数丈量丈量的电参数：电压：光源两端的任务电压。电流：流过光源的任务电流。功率；光源耗费的功率。丈量电路：如图10-9所示。图10-9 热辐射光源丈量电路丈量仪表与安装：电压表、电流表、功率表和调压

42、变压器及开关等。丈量本卷须知：在丈量某一参数时，不用的仪表可用开关短路或开路方法使它脱离丈量电路，以减少丈量误差。图10-9所示的电路可用交流电源供电，也可用直流电源供电(不用调压变压器)。普通应选用稳压电源；在高精度丈量时，可选用稳流电源。此外，还应留意光源在通电后应有一段稳定时间，要保证环境条件的相对稳定。11-4-3气体放电光源电参数丈量气体放电光源的种类很多，这里主要表达荧光灯的电参数丈量方法，其它气体放电光源电参数的丈量方法根本一样，只将一些特殊问题作些阐明。荧光灯电参数丈量丈量的电参数：电压：光源两端的任务电压。电流：流过光源的任务电流。启动电流：又称预热电流，是灯丝预热时的电流。

43、功率：光源耗费的功率。丈量电路：如图10-10所示。图10-10 荧光灯丈量电路丈量仪器与安装：有电压表、电流表、功率表、调压变压器、基准镇流器及开关等。丈量本卷须知；荧光灯与热幅射光源不同，外界条件对光电参数影响非常显著，所以荧光灯在测试时，必需非常留意测试条件：供电电源：电源通常都是50HZ的交流电源，电源频率应稳定在一定范围内，并与镇流器的设计频率相一致，电源电压也应该稳定，电源电压的波形应是失真较小的正弦波，高次谐波的总含量不应超越3%(设基波为100%，按均方根之和计算)。频率稳定、电压稳定范围等详细目的是根据丈量的要求而定的,普通消费检验丈量，要求低一些，频率及电压的稳定范围可以大

44、一些，而作为计量丈量，要求就比较高了。目前比较理想的供电电源是稳频稳压电源。丈量仪表：总的要求曾经阐明了，只强调一点，仪表根本上不产生波形误差。在荧光灯电路中(包括其它气体放电光源电路)电流波形失真较小，电压波形失真很大，几乎是一个方波了。这也就是对仪表的频呼应要求。基准镇流器：基准镇流器又称规范镇流器，它是丈量气体放电光源必不可少的元件。由于气体放电光源实践运用中配备的气体放电光源的光电参数，为了有利于比较不同光源各项参数，就一致规定在丈量中必需配备基准镇流器，即误差较小的，符合规定(电压电流比值，功率因数和温升等三项参数)的特殊镇流器。这种镇流器必需由专业厂消费，并经计量部门检测确认后才可

45、运用。环境条件：环境温度和通风情况对荧光灯的光电参数影响十清楚显，所以丈量时要求环境温度在一定范围(是不通风的密封环境)。每次丈量必需使灯稳定任务15分钟以上。丈量比较的条件：气体放电光源是一个放电特性非常不稳定的器件，所以不同灯管的丈量或同一支灯管多次丈量，应保证在同样的条件下进展比较。为此又有一些相应的规定：线路一样，荧光灯与电路联接的相地位置要固定；可以规定在同样电源电压下进展比较，也可以规定在同样任务电流下进展比较，或规定在同样的功率下比较。详细的规定要根据丈量的要求和光源的运用情况决议。对普通丈量，如仅仅检验产品的废品情况，那么规定在同样的电源电压下进展，由于在光源的运用过程中，只能

46、控制电源电压，无法控制灯的任务电流或功率。但在对计量规范测试时，就应规定在同样的任务电流或功率条件下进展。老练：对于荧光灯，国际规范及国家规范都规定必需将新制成的灯老练100小时，也就是说，灯的光电参数必需以老练100小时以后所测得的数值为准。配用电子镇流器的荧光灯电参数丈量：以上表达的丈量内容和本卷须知都是针对用电感镇流器的荧光灯电路，假设荧光灯配用电子镇流器，那么用荧光灯的电参数丈量就比较困难了，由于此时荧光灯实践任务于20KHZ以上的频率范围，用普通仪表无法丈量。目前针对这样的运用条件有两种处置的方法：选用相应频率呼应的仪器进展丈量(就目前国内仪器条件有一定困难)；将电子镇流器和灯作为一

47、个整体对待，从电源输入端进展丈量，即在规定电源电压的条件下丈量电源供应的任务电流，丈量电源总的耗费功率。由于电源是直流电源或50HZ交流电源，这样又成为直流或50HZ交流的电参数丈量了。其他气体放电光源的电参数丈量目前运用的气体放电光源除荧光灯外，还有低压汞灯、低压钠灯、高压汞灯、高压钠灯灯、金属卤化物灯等许多种，其中直流供电的丈量方法比较简单，不再表达。交流供电的丈量方法及丈量内容大致上与荧光灯类似，但也有一些应特别留意的问题：这些光源除个别外，在多数从启动建立稳定的放电到正常任务的过程都比较长(这一过程也称为启动过程，但与建立气体放电的启动过程的性质不同；这是在已建立起填充气体的气体放电后

48、，由于放电物质逐渐从固态或液态蒸发成气态，使放电逐渐过渡到设计的任务形状的过程)，这时流过灯的电流都比额定任务电流大，这在电路及仪表量程的选择中要特别留意。此启动过程随环境温度与灯种类而长短不一。普通在数分种的范围之内。这些光源的功率都比较大，普通为百瓦，也有数千瓦的，个别的可达10千瓦以上，所以灯的任务电流都比较大，因此电路中的引线截面不能太小，并且也不易过长，尤其应留意联接点，防止因接触不良而发热，导致丈量不准确和损坏丈量仪表。这些光源大多数都运用专门的高压或高频高压启动安装以建立气体放电条件，所以要防止测试仪表受高压或高频高压的影响(严重时可损坏丈量仪表)。由于这些光源功率大、种类多，目

49、前仅只需部分规格的灯有相应的基准镇流器，因此在丈量中必需留意镇流器对丈量的影响。在没有基准镇流器的条件下，可以根据光源特性和对基准镇流器的要求，自行设计公用镇流器，或从已运用的镇流器中选择适宜的镇流器，把它们当作基准镇流器运用，或称为参照镇流器。这样可以使被测灯管在同一镇流器条件下丈量，并作比较。但是，凡有条件的，都应运用基准镇流器。由于气体放电光源的一致性较差，虽然丈量了灯的任务电压，任务电流和功率等电参数，但为了深化分析灯的任务形状，还须丈量灯的任务电压波形和任务电流波形。假设运用不同类型的镇流器，还要丈量电路的功率因数等。脉冲灯电参数丈量在气体放电光源中，有一类光源称为脉冲灯，它们的任务

50、形状不同于前面表达的各种气体放电光源任务形状，所以脉冲灯电参数丈量有必要单独表达。脉冲灯是瞬间任务的气体放电光源，它从启动放电到停顿任务仅只需数毫秒到数微秒的时间，又由于脉冲灯的任务过程是储能电容对灯的放电过程，通常就将脉冲灯的任务过程称为脉冲灯放电过程。描画脉冲灯放电过程的电参数很多， 除个别参数外，大多数都随放电的时辰而变化，而且几乎一切参数都与电路构造、灯的几何尺寸、灯内充气压力 和充气种类有着非常亲密的关系，这正是脉冲灯的特点，以下表达比较常用的几个电参数丈量。丈量的电参数：电阻率：脉冲灯的等效电阻率电阻系数：脉冲灯峰值电流对应的电阻系数。丈量电路：如图10-11所示。丈量仪器与安装：

51、电压取样安装、电流妈样安装、示波器和照相机等。图 10-11 脉冲灯丈量电路丈量仪器本卷须知：脉冲灯电阻率和电阻系数的丈量，是间接丈量，即经过脉冲放电瞬间电压和电流的丈量，再经过计算获得。为此分别表达丈量与计算的有关步骤：丈量：根据图10-11的电路，丈量脉冲灯放电时的电压、电流随时间变化曲线V(t)及i(t)相应的值。计算：根据丈量得到V(t)和i(t)曲线，按下式计算脉冲灯电阻(即等离子体电阻)：然后可知脉冲灯的等效电阻率：式中：D为脉冲灯管直径； l为脉冲灯管弧长。根据丈量结果可知，R(t )及(t)在脉冲灯峰值电流的附近可以近似地以为是一个常数，如图10-12是从某一定几何外形的脉冲灯

52、上测得的曲线。灯的几何尺寸为16405mm，放电电路为LC电路，电感L为2700H，电容C为4044F，电压V0为1700V。图10-12 脉冲灯电参数曲线脉冲灯电阻系数为K0通常都是丈量峰值电流对应的电阻系数，所以有：式中：imax为峰值电流值。 V0为峰值电流所对应的电压值。根据V(t)和i(t )，可以求知V0和imax 值，然后经过计算可以求得电阻系数值K0。图10-12中的曲线中有一条是表示K0值的。由曲线可知，峰值电流所对应的灯的电阻值最小，所以K0值就是最小灯电阻所对应的电阻系数值。镇流器电参数丈量在气体放电光源的电路中，镇流器是必不可少的附加电器，如今已有把镇流器与光源做成一个

53、整体的趋势。镇流器的种类很多目前运用最多的还是电感镇流器，所以，下面主要表达对电感镇流器的各项电参数进展丈量的方法，同时对其它类型镇流器的丈量方法略作引见。电感镇流器电参数丈量丈量的电参数丈量的电参数有：额定端电压下的电流(即任务电流)，额定启动形状下的电流(即启动电流)，功率损耗，输出功率(即灯功率)，电流波形因数，电压/电流(即线性)。丈量电路根据上述各项参数，必需用不同的丈量电路。图10-13所示的电路可以丈量额定电压下的电流，额定启动形状下的电流和电压/电流。图10-14所示的电路可以丈量功率损耗。图10-15所示的电路可以丈量输出功率。图10-16所示的电路可以丈量电流波形因数。图1

54、0-13镇流器丈量电路之一图10-14丈量镇流器电功率损耗电路图10-15丈量镇流器输出功率的电路图10-16丈量镇流器电流波形因数电路丈量仪器与安装丈量用的仪器和安装有调压变压器、电压表、电流表、功率表、三值表、光电池、取样电阻等。丈量本卷须知由于丈量的电参数较多，涉及到的条件等不同，以下分别表达。在丈量中，丈量额定电压下的电流、额定启动形状下的电流和电压/电流时，都是直接由电源输入进展丈量，不是在点灯电路中丈量，所以丈量结果与在点灯电路中丈量的数据有一定差别，但差别不很大。为了方便，就采用直接丈量方法。(2)有关的测试条件规定，根本上与前面表达的气体放电光源测试条件类似，不另表达。(3)测

55、试镇流器功率损耗运用的功率表，必需用低功率因数功率表，由于镇流器本身是低功率因数的器件。另外，有些镇流器的功率损耗很小，假设运用测光源用的功率表，将会产生很大的丈量误差。如用数字式功率功率计那么不受被测器件的限制，可顺应不同功率因数的器件的丈量要求。镇器的输出功率测试是采用等效比较的方法(图10-15)，以基准镇流器和基准灯管作为等效比较的规范，以配用基准镇流器的基准灯管光输出为100%，再以配用被测镇流器的基准灯管输出作比较，普通要求相对值不得低于92.5%。电流波形因数是表示配用镇流器的光源电路一个重要参数，它将直接影响光源的输出和寿命。电流波形因数的定义是电流波形的峰值与有效值之比。三值表是丈量峰值、有效值和平均值的电表。电流波形因数本质上是间接表示电流波形失真情况的一个参数。普通说，电流波形因数愈大于1.414(正弦波的电流波形因数)，失真愈大。有关规范规定，电流波形因数值的范围在1.7左右。电压/电流是表示镇流器阻抗特性的参数，普通要求丈量任务电流变化在50110%之间。电压/电流变化愈小，表示线性愈好，不仅使电流波形因数减小，还可以减小由于电源电压变化所引起的任务电流变化值；这些都会有利于延伸灯管的运用寿命。电子镇流器电参数丈量丈量的电参数：任务电流：配用的光源到达输出光通量所对应的电流值。功率损耗：配用的光源到达输出光通量所对应的功