《电气测量 第7版》课件第1章 电工仪表与测量的基本知识

电气测量(第7版)配套电子教案普通高等教育”十一五”国家级规划教材封面与目录第一篇模拟式电工仪表与测量第一章电工仪表与测量的基本知识

第二章电流与电压的测量

第三章功率与电能的测量

第四章频率与相位的测量

第五章电路参数的测量

第六章波形的测量

第七章磁的测量第二篇数字式电工仪器与测量第八章数字电压表

第九章数字功率表

第十章数字频率计

第十一章数字参数测量仪

第十二章数字示波器第三篇智能仪器与虚拟仪器

第十三章智能仪器

第十四章虚拟仪器本书总目录第一章电工仪表与测量的基本知识第一节测量方法的分类第二节电工仪表的分类第三节电工仪表的组成与基本原理第四节测量误差及其表示方法第五节工程上最大测量误差的估计及系统误差的消除第六节随机误差的估计第一章

电工仪表与测量的基本知识第一章目录

本章第一、二、三节主要介绍有关仪表的基本概念与工作原理，掌握有关变换的概念，了解各类仪表在测量过程中，都是通过变换，把被测电磁量转换为可阅读的数字或机械偏移，以达到测量的目的。

本章第四、五、六节主要是介绍产生误差的原因、误差的估计、误差的表示方法，以及如何在测量中减少误差。

第一章

电工仪表与测量的基本知识本章要点第一章

电工仪表与测量的基本知识第一节测量方法的分类第一章

电工仪表与测量的基本知识测量过程：被测物理量与国际标准相比较的过程测量的任务：通过实验的方法，将被测量（未知量）与标准单位量（已知量）进行比较，以求得被测量的值。电气测量：通过直接或间接的方法，将被测的电磁量与同类的标准单位量进行比较，以确定被测电磁量的大小。度量器：标准单位量的实体，测量单位或测量单位的分数倍或整数倍的复制体，如标准电池、标准电阻、标准电感。度量器分为基准器、标准器和工作量具。第一章

电工仪表与测量的基本知识一.测量方式分类测量方式是指获得被测电磁量的方式，分为为直接测量、间接测量、组合测量。第一章

电工仪表与测量的基本知识1.直接测量指被测电磁量与度量器直接在比较仪器中进行比较，或者使用事先已刻有被测量单位的指示仪表进行测量，从而可以直接读出被测量的数值。例如用电流表测量电流，用电压表测量电压。一.测量方式分类从电流表直接读出电流值第一章

电工仪表与测量的基本知识2.间接测量指利用被测量与某种中间量之间的函数关系，先测出中间量，然后通过计算公式，算出被测量的值。例如用伏安法测电阻。或用电压表电流表测量电路消耗功率。一.测量方式从电流表读出电流值从电压表读出电压值然后从公式R=U/I或P=UI求出负载电阻或消耗功率第一章

电工仪表与测量的基本知识3.组合测量指被测量与中间量的关系函数式中还有其他未知数，一次间接测量,仍无法求得，须改变测量条件，得出不同条件下的关系方程组，然后解出待求的被测量数值。例如求量电阻温度系数α和β，必须在不同温度条件下，分别测出20℃、t1、t2三种不同温度时的电阻值，然后解联立方程，求得α和β的值.

一.测量方式测量方法是指在直接、间接、或组合测量时获得被测数据的方法。第一章

电工仪表与测量的基本知识二.测量方法分类第一章

电工仪表与测量的基本知识二.测量方法分类1.直读法

利用仪表直接读取测量数据。2.比较法将被测量与度量器放在比较仪器上进行比较，从而求得被测数据。它又分为：(1)零值法比较仪表指零时，从度量器读出被测量的数据。(2)较差法从比较仪求得差值，根据度量器数值和比较差值，求得被测量的数据。(3)替代法将已知量与被测量先后置于同一测量装置中，若两次测量装置都处于相同状态，可认为被测量等于已知量，再从已知量读出被测数据。。第一章

电工仪表与测量的基本知识替代法实例—曹冲称象

分别刻下载上大象与石块的船体入水线，找出与大象重量相等的石块。第一章

电工仪表与测量的基本知识第二节电工仪表的分类第一章

电工仪表与测量的基本知识一.模拟指示仪表模拟指示仪表是将被测电磁量转换为可动部分的角位移，然后根据可动部分指针在标尺上的位置直接读出被测量的数值。１）按被测对象分类，可分为交直流电压表、电流表、功率表、电能表、频率表、相位表、以及各种电磁参数测量仪。２）按工作原理分类，可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、电子系、静电系、振簧系等。３）按外壳防护性能分类，例如可分为普通、防尘、防溅、防水、水密、气密、隔爆以及是否具备防御外界磁场或电场影响的性能等类型。４）按读数装置的结构方式分类，可分为指针式、光指示式、振簧式、数字转盘式（如电能表）等。５）按使用方式分类，可分为固定安装式、携带式等。６）按准确度等级分类，可分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七个等级。第一章

电工仪表与测量的基本知识二.数字仪表数字仪表是一种直读式仪表，它的特点是把被测量转换为数字量，然后以数字方式直接显示出被测量的数值。按被测对象进行分类，例如分为数字频率表、数字电压表、数字欧姆表、数字功率表等等。外型可做成台式、配电盘嵌入安装式、携带式等。第一章

电工仪表与测量的基本知识三.比较仪器指使用电桥、补偿等方法，将标准度量器与被测量置于比较仪器中进行比较，从而求得被测量。这类仪器除需要仪表本体外（如电桥、电位差计等）还需要检流设备、度量器等参与。四.智能仪表与虚拟仪表智能仪表是在指示仪表中内嵌单片机或微处理器，使它具备有自动调节、自运算、和多功能的能力。虚拟仪表则是仪表硬件和计算机的结合，利用计算机强大的存储量和软件组成测量系统。第一章

电工仪表与测量的基本知识第三节电工仪表的组成与基本原理第一章

电工仪表与测量的基本知识一.模拟指示仪表的组成与基本原理测量线路测量机构被测量y过渡量x=f(y)指针偏转角α=F(x)=φ(y)测量机构将输入量转换为纸张偏转角。测量线路可将被测量量转换为测量机构可接受的物理量。第一章

电工仪表与测量的基本知识测量机构是模拟指示仪表的核心1.产生转动力矩的驱动装置产生利用电磁力的有磁电式、电磁式、电动式、感应式、振动式等。利用电荷作用力的有静电式等。通过固定与可动机构间的相互作用，形成以下三种力矩。第一章

电工仪表与测量的基本知识测量机构是模拟指示仪表的核心2.产生反作用力矩的控制装置主要有游丝、悬丝等。第一章

电工仪表与测量的基本知识测量机构是模拟指示仪表的核心3.产生阻尼力矩的阻尼装置可以利用电磁阻尼、空气阻尼、油阻尼等。第一章

电工仪表与测量的基本知识二、数字仪表的组成与基本原理由于A/D转换的对象必须是电压，所以需要测量线路将被测量转换为电压通过A/D转换将电压转换为数字脉冲数字脉冲经译码加到显示器第一章

电工仪表与测量的基本知识第四节测量误差及其表示方法第一章

电工仪表与测量的基本知识1.系统误差一.测量误差的分类系统误差包括基本误差和附加误差。基本误差是指仪表结构本身不完善所造成的误差。附加误差是指由于仪表使用时偏离规定的工作条件所造成的误差。2.随机误差随机误差又称偶然误差。它是由于偶发原因引起的大小方向都不确定的误差。3.疏忽误差疏忽误差是一种由于测量人员疏忽造成的误差，例如读数错误、记录错误等第一章

电工仪表与测量的基本知识二.测量误差的表示方法1.绝对误差

2.相对误差

测量时所产生的误差,可以用绝对误差或相对误差表示第一章

电工仪表与测量的基本知识二.测量误差的表示方法3.引用误差

第一章

电工仪表与测量的基本知识第五节工程上最大测量误差的

估计及系统误差的消除第一章

电工仪表与测量的基本知识正确度指在测量中可能发生的系统误差程度，它的值表征系统误差的大小。精密度指在多次精密测量中，测量读数重复一致的程度，表征即随机误差的大小。准确度其值表示测量中系统误差和随机误差两者的综合影响程度，系统误差小称之为正确度高，随机误差小称之为精密度高，准确度高则是指系统误差和随机误差都比较小。指既“正确”又“精密”的测量。可见准确度可以表示测量结果与被测真值的一致程度。第一章

电工仪表与测量的基本知识一.直接测量方式的最大误差直接测量方式可能产生的最大误差决定于仪表准确度。若直接测量所用仪表的准确度为K，则直接测量可能出现的相对误差最大值不会超过K值。

第一章

电工仪表与测量的基本知识二.间接测量方式可能产生的最大误差1.被测量y为n个中间量之和第一章

电工仪表与测量的基本知识二.间接测量方式可能产生的最大误差2.被测量y为n个中间量之差

最大误差不仅与各中间量的相对误差有关，而且与中间量之差有关，差越小，被测量y的相对误差就越大。例如在并联电路中，用测到的总电流与一个支路电流去求得另一支路的电流，这种方法不可取。

第一章

电工仪表与测量的基本知识二.间接测量方式可能产生的最大误差3.被测量y为n个中间量之积或商第一章

电工仪表与测量的基本知识三.系统误差的消除方法从制造者角度:改进仪表结构和制造工艺，如减少转动部分的摩擦，加强对外界电磁场的屏蔽等。这也是消除系统误差最根本的办法。从使用者角度:使用者无法改变仪表的结构，只能在使用中采用比较法、正负误差补偿法、利用校正值等来减小误差，例如测量后将仪表调转180°，重测一次，用两次测量平均值作为测量值，以消除地磁的影响，或利用校正值求得被测量的真值。第一章

电工仪表与测量的基本知识第六节随机误差的估计第一章

电工仪表与测量的基本知识一.随机误差的估计与计算随机误差是由一些偶发原因引起的误差，例如电磁场微变、热起伏、空气扰动、大地微振等。在一组测量数据列中，随机误差通常呈正则分布，表现为有界性、单峰性和正负误差出现几率相等的特点。如图所示.随机误差值一般都比较小，工程上的测量可以不予考虑。只有在精密实验时才需要进行计算。计算前首先要进行多次测量，取得大量数据，然后按以下步骤进行。第一章

电工仪表与测量的基本知识二.随机误差的计算第一步