电工量计及检测技术第七章

1、电工量计及检测技术第七章第1页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五1.电压测量 电压大小 峰值UP、有效值U、平均值（1）表征电压的特征量波形系数波峰系数直流电压（V）交流电压（V）高电压中电压低电压高电压中电压低电压10610210210-410-410-910510310310-310-310-7 电压波形正弦波；非正弦波（三角波、方波、脉冲波、锯齿波） 电压频率低频（小于1kHz）；音频（1kHz20kHz）；高频第2页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五（2）电压测量的常用仪器 a.电磁式（或磁电式）电压表、整流式电压表b.万用表（交、直两用）c.示

2、波器（交、直两用）d.感应式电压表e.静电式电压表（交、直两用，用于测量高压）f.热电式电压表（交、直两用，主要用于电量有效值测量）a.分压器b.电压互感器c.电压传感器d.基准电压源 常用仪表 常用器具 仪器选用a.常用测量电压仪表的频率适用范围 b.常用测量电压仪器的测量范围与误差 第3页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五 10 50 100 500 1k 10k 100k 1M 10MHZ（工频）（音频）（高频）电磁式仪表感应式仪表电动式仪表整流式仪表热电式仪表电子式仪表表2 交流仪表的频率适应范围示波器第4页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五仪器

3、、仪表或扩大量限器具测量范围（V）误差范围（%）指示式仪表直流10-3 105交流10-3 1052.50.12.50.1电位差计直流10-5 2交流10-5 20.10.0010.50.1数字电压表直流10-4 103交流10-4 1030.10.0020.10.05检流计直流10- 9 10-7分压器直流10 104交流10 1040.50.0010.50.001电压互感器交流102 1050.50.005表3 测量电压仪器的测量范围与误差第5页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五(3)电压测量的常用电路 平均值检波器RRLCCDUU（a）图7.1 平均值检波器RRLCC

4、DUU（b）a. R-C-D型平均值检波器 K1整流系数K2滤波系数存在问题：波形、频率、二极管非线性适用场合：测量准确度要求不高，或被测电压比较高而又基本不变或变化 范围不大的情况下采用。 解决办法：“线性检波器” 第6页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五R2图7.2 线性检波器线性检波器特性R1-D2uiAD1uou1+uoui0线性检波器电路b. 线性检波器 第7页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五 峰值检波器 参数条件： Tmax被测交流电压的最大周期Tmin被测交流电压的最小周期r 信号源内阻与二极管正向电阻之和 适用场合：被测电压频率比较高存

5、在问题： 检波器的误差随频率的变化而改变 二极管存在非线性特性和管压降解决办法：采用“运放构成的峰值检波电路”慢 放快 充RLCDUUP图7.3 串联式峰值检波器a. 基本峰值检波器 第8页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五b. 正峰值检波器 D2图7.4 正峰值检波器-CuiAD1uou1+第9页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五 有效值检波器物理定义：有效值是根据电流热效应来规定的.数学定义：时变量的瞬时值在给定时间间隔内的均方根值. 【有效值的定义】真有效值检波器 热电式变换器的结构第10页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五精密

6、整流器对数放大器反对数放大器对数放大器对数放大器滤波uxu1u2Urms-+123图7.5 模拟有效值检波器第11页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五(4)测量举例 微小电压的测量 采用检流计电位差计 高电压的测量 高压表 分压器 + 数字万用表 脉冲电压的测量 脉冲电压表 脉冲分压器 示波器 电压互感器 在控制电路中的电压检测(5)注意事项 测量范围、精度 频率、波形 仪表的负载效应等. 第12页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五2.电流测量(1) 电流测量常用仪器的测量范围与误差 仪器、仪表或扩大量限器具测量范围（V）误差范围（%）指示式仪表直流10

7、-7102交流10-41022.50.12.50.1电位差计直流10-710-20.10.005霍尔效应大电流仪直流10-210520.2检流计直流10-1110-60.50.005分流器直流101040.50.02电流互感器交流10-11040.50.005第13页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五电流互感器分流器(2) 测量方法 互感器法 分流器法 磁位计法 霍尔效应法第14页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五(3) 测量举例 直流大电流的测量 交流大电流的测量 微小电流的测量 不切断电路时电流的测量 控制电路中的电流检测 被测电流钳式铁心量程转换整

8、流式电流表A+图7.9 配有钳式电流互感器的电流表测量原理图7.10 常用电流检测电路RR1C1D1I（a）半波控制电路IC1R1RQ（b）全波控制电路第15页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五3.频率测量数字频率计(1)用 途 (2)组 成测量信号的频率和周期晶体振荡器（时基电路） 门电路与门控电路计数与显示电路 整形放大电路等数字计数器门控电路时基电路显示电路与显示器主门整形放大门控信号输入信号输出信号ViVdVoViVdVoTdTXnx个图7.11 数字频率计的原理示意图第16页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五(3)工作方式 频率测量工作方式适用

9、于测量高频信号 周期测量工作方式适用于测量低频信号第17页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五（4）频率测量工作方式分析 特 点 ：门控信号由时基信号直接或分频后提供. f x = n x/Td 误 差 ： 适用性： 被测信号频率较高 （ 或 f x T d 1 ）数字计数器门控电路时基电路显示电路与显示器主门整形放大门控信号输入信号输出信号ViVdVoViVdVoTdTXnx个图7.11 数字频率计以频率测量方式时的原理示意图第18页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五 特 点：门控信号由被测信号提供. 误 差：T x = n x Td 适用性： 被测信号

10、频率较低 （ 或 f d f x ）（5）周期测量工作方式分析 数字计数器门控电路时基电路显示电路与显示器主门整形放大门控信号时钟信号输出信号VdViVoVdViVoTXTd图7.12 数字频率计以周期测量方式时的原理示意图nx个第19页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五若采用频率测量工作方式测量，结果如何？例: 设一台频率计数器的计时时钟为10MHz , 若被测输入信号的周期为 1ms，试分析应采用何种方式测量输入信号的周期？解答f x = 1kHz, T x = 1ms, f d = 10MHz, Td = 100nsf d f x采用周期测量工作方式测量测量时间取被测

11、信号的一个周期1ms计数器记录的是输入波形的一周时间对应的计时时钟数104计数器的计数误差为 d n x=1,n x =1/104, T=100 ns第20页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五4磁参数测量 (1) 磁感应强度的基本测量方法 “电磁感应法”冲击检流计、磁通计“霍尔效应法”高斯计 第21页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五电磁感应法用磁通计测量磁感应强度NS软铁芯可动线圈B探测线圈银线图7.11 磁电式磁通计结构原理图霍尔效应法用高斯计测量磁感应强度放大整流被测磁场霍尔元件交流定流电源（通常，1kHz）图7.13 高斯计的原理图T第22页，共

12、27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五(2)磁化曲线的测量静态磁化曲线的测量（直流） A电子式磁通计EE+E-E0试样磁化线圈探测线圈平均磁路l磁化电流I1n1n2K截面积A图7.15 静态磁化曲线的测量电路图7.16 静态磁化曲线H A/m B T 第23页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五动态磁化曲线磁滞回线的测量（交流） A图7.17 用示波器观测铁芯的BH曲线CY B试样X HR1积分电路n1n2R示波器R WVR1B m：最大磁感应强度H m：最大磁场强度B r ：剩磁H c ：矫顽力B mB rH m 0-H c图7.18 铁芯的磁滞回线第24页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五电 机变压器继电器的铁芯 永久磁钢 存储器的磁芯 BB rH 0H c(b) 矩磁材料的磁滞回线BB rH 0H c(a) 软磁材料的磁滞回线BB rH 0H c(c) 硬磁材料的磁滞回线 不同磁材料的磁滞回线第25页，共27页，2022年，5月20日，5点15分，星期五5本