JA-80116《电气测量 第7版》-陈炳煌(教案大纲)王雅新

PAGEPAGE6 电气测量教学大纲一、课程的性质、地位和任务1．课程性质本课程是电类专业的专业必修课程。本课程的教学任务是通过教学。让学生系统掌握现代电气测量原理、测量手段、测量仪器、测量误差和误差分析方法。通过本课程的学习，使学生能够在生产、安装、试验、检验、调试等领域，能根据工程系统对电气测量方面的要求，选择适当的仪器设备，正确地组成测量系统，选择正确的测量方法，正确读取测量数据，并能对结果的准确度和可靠性及其误差进行评价。

2．课程的基本要求电气测量是一门实践性较强的课程，课程可安排在电工基础、模拟电子技术基础、数字电子技术基础等课程之后开设。课程有关内容都是工程现场所需要的必备技能，通过学习要使学生能掌握电磁领域有关测量的知识，能在生产现场对测量仪器进行操作和使用。能通过测量对电气设备出现的问题进行定性和定量分析。在课程中以测量方法为主线，包括选择正确的测量方法和测量仪表，正确获取测量数据，以及对测量数据的误差分析。虽然在介绍该方法的同时，也介绍所需要的仪器仪表，但由于仪表仪器种类繁多，工作原理各异，产家不同，因此仪器的结构、电路、原理只能取典型范例。在测量方法和测量仪表两者之中，以测量方法为主线。在测量方法中既讲授对电磁量的定量测量方法，也介绍有关电磁量的定性测量方法，但以定量为主。鉴于本课程的特点，加上课时少内容多，学校的设备条件有限，要求教师能在讲授中，充分利用仪器设备实体，以及幻灯动画，让学生能看到实物，做到实验和演示两者并重。传感器内容可由后续课程解决。

二、课程内容及课时分配

章名内容讲课时数实验时数备注第一章电工仪表与测量的基本知识4学时第二章电流与电压的测量10学时2学时第三章功率与电能的测量6学时4学时第四章频率与相位的测量4学时第五章电路参数的测量6学时2学时第六章波形的测量8学时2学时第七章磁的测量4学时2学时第八章数字电压表8学时第九章数字功率表4学时第十章数字频率表4学时第十一章数字参数测量仪4学时第十二章数字示波器6学时2学时第十三章智能仪器4学时第十四章虚拟仪器2学时2学时合计74学时16学时三、课程重点与教学法

第一篇模拟式电工仪器与测量（共54学时，其中实验12学时） 第一章电工仪表与测量的基本知识（4学时）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本章重点：掌握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。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。建议教学法：本章以讲授为主，可辅以实物或幻灯演示。第二章电流与电压的测量（12学时） 第一节电流与电压的测量方法第二节磁电系仪表第三节磁电系检流计 第四节电磁系仪表 第五节电动系仪表 第六节测量用互感器 第七节万用电表第八节直流电位差计 第九节电子系电压表第十节电流表与电压表的使用与选择本章重点：磁电系、电磁系、电动系和电子系四种仪表的结构，以及用它测量电压、电流的方法。这四种仪表不仅可以用来测量电压、电流，而且在配置某些变换器之后，还可以测量其他电磁量或物理量。所以本章内容是从事电气技术工作的人员所必须具备的基本知识。电压表和电流表的附属装置，包括分流器、附加电阻和互感器的结构原理及其计算方法。也是测量电压和电流必须掌握的技术。万用表是现场工作最常用的工具之一，检流计和电位差计则是电压、电流校准和精密测量中常用的仪器。其内容可根据教学时数和专业需要选择讲授或布置学生自学。建议教学法：本章是电气测量的基础，通过讲解、实验、演示，让学生熟练掌握有关电压、电流表的选择、使用与校准。第三章功率与电能的测量（10学时） 第一节功率与电能的测量方法 第二节电动系功率表 第三节低功率因数功率表 第四节三相功率的测量 第五节感应系电能表及电能的测量第六节三相有功电能表第七节三相无功电能表及无功电能的测量第八节电子式单相电能表第九节电子式三相电能表本章重点：电动系功率表、低功率因数功率表、三相功率表、以及感应系电能表的原理与使用方法。其中工作原理可作一般了解，测量方法以及测量时的电路连线，包括单相与三相，有功与无功的功率表、有功与无功电能表都必须熟练掌握。学习静止式电子电能表的原理与电路结构，由于电测仪表广泛应用电子电路，通过电子电能表的电路结构的学习，进一步了解仪表中电子器件的使用方法。建议教学法：应在直流、单相交流功率测量的基础上，注意讲述三相交流功率测量的特点与方法。由于电能表今后将趋向于使用电子式，所以在介绍感应系电能表和电子式电能表时，应侧重于介绍电子式的原理与使用。第四章频率与相位的测量（4学时）频率的测量方法相位的测量方法电动系频率表电动系相位表第五节整步表本章重点：测量频率的方法，以及传统使用的电动式频率计、变换式频率计的结构与原理。由于数字频率计是今后测量频率的主要手段，也是频率计的发展方向。学习传统的频率计，只是为了扩大与增强测量中的变换概念。相位计和整步表是电力系统运行中常用仪表，只作一般性介绍，以供相关专业使用。建议教学法：可根据专业要求，选择讲授。第五章电路参数的测量（8学时）电路参数的测量方法直流单电桥 第三节直流双电桥第四节交流阻抗电桥第五节变压器比率臂电桥第六节绝缘电阻表第七节接地电阻测量仪本章重点：单电桥、双电桥和交流阻抗电桥测量电路参数的原理与方法。要求能根据被测参数类型正确选择使用的仪器，掌握仪器的使用规范与正确的测量步骤。兆欧表和接地电阻测量仪是安装、维修现场所必备工具，要求熟悉它的使用方法。变压器比率臂电桥，可根据专业选择讲授或布置学生自学。建议教学法：应通过讲解、实验、演示，让学生了解电路参数的各种测量方法。其中电桥、兆欧表、接地电阻测量仪是工程上的必备工具，需要通过实验、演示掌握使用方法。第六章波形的测量（10学时）概述示波管示波器电源示波器的Y通道示波器的X通道第六节 通用示波器实例第七节 示波器的应用本章重点：电子示波器的电路与器件，包括示波管、高低压电源、Y通道、X通道、电子开关，以及附属电路的结构、原理与技术性能。通过第六节的典型实例，进一步了解常用的示波器电路形式，电子示波器的使用方法以及面板上旋钮的功能。要求熟练掌握示波器的操作方法，电路结构是为了帮助了解所操作的对象，以及被操作对象所在部位。以便在发生故障时能学会处理。建议教学法：本章可以通过图片与实物演示，在介绍电路的结构原理的同时，介绍使用示波器观测不同信号的操作方法，演示有关控制电路的调节效果。第七章磁的测量（6学时） 第一节概述第二节磁场的测量磁性材料的测量本章重点：掌握用常规的通用仪器进行磁场和磁性材料进行测量的基本内容和基本原理，以及通用的磁测量装置的使用。为将来可能从事磁测量工作的同学打下一个基础，暂不涉及测量中的具体技术问题。建议教学法：本章可以通过图片与实物演示，介绍通用的磁测量方法，并根据专业需要，补充专业中的具体使用。第二篇数字式电工仪器与测量（共28学时，其中实验2学时）第八章数字电压表（8学时）第一节数字电压表的技术指标第二节数字电压表的结构类型第三节数字电压表实例第四节数字万用表实例本章重点：数字测量以及数字测量仪器的特点。数字电压表的技术性能指标、结构类型，A/D转换原理，以及显示器件的电路结构，并以CL系列数字交流电压表为实例，具体介绍数字电压表以及数字测量的原理。以DT-830数字万用表为实例，进一步了解数字仪表的电路分析方法，以提高学生阅读数字电路的能力。建议教学法：在本章的讲解中，应尽量利用学生已掌握的第二章有关电压测量基础内容，比较数字测量与模拟测量的异同，以进一步了解数字仪表的特色与使用。第九章数字功率表（4学时）第一节数字功率表第二节模拟乘法器构成的数字功率表第三节数字乘法器构成的数字功率表本章重点

：掌握由模拟乘法器和数字乘法器构成的数字功率表的组成原理及其工作方式。建议教学法：可根据专业需要选择讲授。第十章数字频率表（4学时）第一节 数字频率表的测量原理第二节E312系列数字频率表简易型数字频率表本章重点：数字频率表两种组成方式及其基本原理和可能产生的误差。了解E312X系列数字频率表，了解其电路组成，掌握操作方法。建议教学法：尽量使用视物演示，以E312X系列数字频率表为典型，进行演示操作。第十一章数字参数测量仪（4学时）第一节数字电阻测量仪第二节数字钳式接地电阻测量仪数字电容测量仪本章重点：了解几种数字参数测量仪的工作原理和操作方法。建议教学法：利用数字参数测量仪、和数字钳式接地电阻测量仪的仪器实体，进行实验或演示。第十二章数字示波器（8学时）第一节液晶显示器第二节 数字示波器的类型第三节数字存储示波器实例第四节 逻辑分析仪本章重点：了解液晶显示器的简单原理，通过实例，掌握数字示波器的结构、功能和使用方法。了解逻辑分析仪的使用方法。建议教学法：数字示波器跟数字参数测量仪一样，内部多采用集成电路，因此对内部电路组成只能作简要介绍，要以使用方法和操作要领为重点，讲解中要多进行使用和调节过程的演示。第三篇智能仪器与虚拟仪器（共8学时，其中实验2学时）第十三章智能仪器（4学时）第一节概述智能仪器的结构智能式电子电能表本章重点：了解智能仪器的结构，以智能式电子电能表为例，了解智能仪器的具体组成。建议教学法：作为电气测量的发展方向作一般性介绍。第十四章虚拟仪器（4学时）第一节概述第二节虚拟仪器的组成第三节Multisim软件介绍本章重点：了解虚拟仪器的概念，虚拟仪器的组成，数据采集卡组成虚拟仪器、以及它的使用方法。建议教学法：作为电气测量的发展方向作一般性介绍。使学生能根据已掌握的计算机基础知识，通过调用虚拟仪器软件，在计算机上创建一台虚拟仪器并进行测量。例如利用计算机上已有的声卡建造一台虚拟示波器，并使用它测量波形，从而了解虚拟示波器的工作过程和虚拟面板的使用。四、实验内容建议电气测量课程是一门属于操作类课程，实验是必须的环节，它可以包括（1）有关仪器仪表的使用与操作实验。（2）仪表仪器的原理验证实验。（3）仪表仪器的校准与鉴定实验。（4）实验数据的读取与误差计算实验。例如推荐以下实验项目供选用。实验一万用表的应用实验二电桥的使用实验三用功率表测量功率实验四电能表校验实验五磁场的测量实验六电子电压表的使用实验七示波器的应用实验八虚拟仪表的使用五、参考文献[1]袁禄明.电磁测量[M].北京：机械工业出版社，1980. [2]华中工学院电磁测量教研组.常用电工仪表与测量[M].北京：机械工业出版社，1988.[3]郑家祥.电子测量原理[M].北京：国防工业出版社，1980.[4]陈杰美，钱学济.电子测量仪器原理[M].北京：国防工业出版社，1981.[5]张锡纯.电子示波器及其应用[M].北京：机械工业出版社，1997.[6]沙占友，李学艺，邱凯.新型数字电压表原理