电工量计及检测技术第七章

电工量计及检测技术第七章第一页，共二十七页，2022年，8月28日1.电压测量

①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106~102102~10-410-4~10-9105~103103~10-310-3~10-7②电压波形—正弦波；非正弦波（三角波、方波、脉冲波、锯齿波）③电压频率—低频（小于1kHz）；音频（1kHz~20kHz）；高频第二页，共二十七页，2022年，8月28日（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①常用仪表②常用器具③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三页，共二十七页，2022年，8月28日

10

50100500

1k10k

100k1M

10M[HZ]（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四页，共二十七页，2022年，8月28日仪器、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10-3—105交流10-3—1052.5—0.12.5—0.1电位差计直流10-5—2交流10-5—20.1—0.0010.5—0.1数字电压表直流10-4—103交流10-4—1030.1—0.0020.1—0.05检流计直流10-9—10-7分压器直流10—104交流10—1040.5—0.0010.5—0.001电压互感器交流102—1050.5—0.005表3测量电压仪器的测量范围与误差第五页，共二十七页，2022年，8月28日(3)电压测量的常用电路①平均值检波器RRLCCDU~U（a）图7.1平均值检波器RRLCCDU~U（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”

第六页，共二十七页，2022年，8月28日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

第七页，共二十七页，2022年，8月28日②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RLCDU~UP图7.3串联式峰值检波器a.基本峰值检波器

第八页，共二十七页，2022年，8月28日b.正峰值检波器

D2图7.4正峰值检波器-CuiAD1uou1+第九页，共二十七页，2022年，8月28日③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十页，共二十七页，2022年，8月28日精密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十一页，共二十七页，2022年，8月28日(4)测量举例②微小电压的测量

●采用检流计●电位差计①

高电压的测量

●高压表●分压器+数字万用表③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④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.第十二页，共二十七页，2022年，8月28日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—102交流10-4—1022.5—0.12.5—0.1电位差计直流10-7—10-20.1—0.005霍尔效应大电流仪直流10-2—1052—0.2检流计直流10-11—10-60.5—0.005分流器直流10—1040.5—0.02电流互感器交流10-1—1040.5—0.005第十三页，共二十七页，2022年，8月28日电流互感器分流器(2)

测量方法①互感器法②

分流器法③磁位计法④霍尔效应法第十四页，共二十七页，2022年，8月28日(3)

测量举例①直流大电流的测量②交流大电流的测量

③微小电流的测量

④不切断电路时电流的测量⑤控制电路中的电流检测

被测电流钳式铁心量程转换整流式电流表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）全波控制电路第十五页，共二十七页，2022年，8月28日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十六页，共二十七页，2022年，8月28日(3)工作方式●频率测量工作方式——适用于测量高频信号●周期测量工作方式——适用于测量低频信号第十七页，共二十七页，2022年，8月28日（4）频率测量工作方式分析①

特点

：门控信号由时基信号直接或分频后提供.

f

x

=n

x/Td

②误差

：③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十八页，共二十七页，2022年，8月28日①特点：门控信号由被测信号提供.②误差：T

x

=n

x

Td

③适用性：被测信号频率较低（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个第十九页，共二十七页，2022年，8月28日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,γn

x=±1/104,∆T=±100ns第二十页，共二十七页，2022年，8月28日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

第二十一页，共二十七页，2022年，8月28日电磁感应法——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]第二十二页，共二十七页，2022年，8月28日(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]第二十三页，共二十七页，2022年，8月28日动态磁化曲线——磁滞回线的测量（交流）

A图7.17用示波器观测铁芯的B—H曲线CY—B~试样X—HR1积分电路n1n2R示波器RWVR1Bm：最大磁感应强度Hm：最大磁场强度Br

：剩磁Hc

：矫顽力BmBrHm0-Hc图7.18铁芯的磁滞回线第二十四页，共二十七页，2022年，8月28日电机变压器继电器的铁芯

永久磁钢

存储器的磁芯

BBrH0Hc(b)矩磁材料的磁滞回线BB

rH0Hc(a)软磁材料的磁滞回线BB

rH0H

c(c)硬磁材料的磁滞回线■不同磁材料的磁滞回线第二十五页，共二十七页，2022年，8月28日5．本章要求（1）掌握电压、