电工仪表与测量(第五版)教案.ppt

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1、第一章第一章 基本知识基本知识第一节第一节第二节第二节第三节第三节第四节第四节第五节第五节第六节第六节第一章第一章 基本知识基本知识1-1 1-1 常用电工测量方法1.掌握电工测量的概念。2.掌握常用电工测量方法。第一章第一章 基本知识基本知识实践证明，测量结果准确与否，除了与所使用的电工仪表有关之外，还与所选择的测量方法有关。所谓电工测量就是把被测的电量、磁量或电参数与同类标准量(即度量器)进行比较，从而确定被测量大小的过程。一、电工测量一、电工测量第一章第一章 基本知识基本知识 常见的标准度量器常见的标准度量器标准电阻 标准电感 标准电容第一章第一章 基本知识基本知识特点：特点：凡能用直接

2、指示的仪器仪表读取被测量数值，而无需度量器直接参与的测量方法，叫做直接测量法。适用范围：适用范围：适用于准确度要求不太高的场合。二、常用的电工测量方法二、常用的电工测量方法第一章第一章 基本知识基本知识1 1、直接测量法的优缺点直接测量法的优缺点优点：优点：方法简便，读数迅速。缺点：缺点：由于仪表接入被测电路后，会使电路工作状态发生变化，因而这种测量方法的准确度较低。举例：举例：电流表测量电流，电压表测量电压，功率表测量功率等。第一章第一章 基本知识基本知识 特点：特点：测量时先测出与被测量有关的电量，然后通过计算求得被测量数值的方法，叫做间接测量法。适用范围：适用范围：在准确度要求不高的特殊

3、场合。2 2、间接测量法、间接测量法第一章第一章 基本知识基本知识3 3、间接测量法的优缺点、间接测量法的优缺点优点：优点：在准确度要求不高的一些特殊场合应用十分方便。缺点：缺点：误差较大。举例：举例：伏安法测量电阻；通过测量晶体三极管发射极电压求得放大器静态工作点IC的方法。第一章第一章 基本知识基本知识用间接法测量晶体管放大器的直流静态工作点用间接法测量晶体管放大器的直流静态工作点+UCC+USCUE1UE2三、用间接测量法测量晶体三、用间接测量法测量晶体管放大器的直流静态工作点管放大器的直流静态工作点第一章第一章 基本知识基本知识过去，要测量晶体管放大器的静态工作点，一般采用直接测量法测

4、量其集电极电流Ic，这样既浪费时间，又容易损坏电路板，如图112所示。现在，在修理电子电器时，大都采用间接法测量其集电极电流Ic，如图112所示。测量时只需要用电压表测量三极管发射极的电位，就能通过IcIe=UeRe近似求得静态工作点Ic。第一章第一章 基本知识基本知识用间接测量法测量放大电路的直流静态工作点，虽然准确度较低，但是由于其方便快捷，不易损坏电路板，因此得到了广泛的使用。用直接测量法和间接测量法测量放大电路的直流静态用直接测量法和间接测量法测量放大电路的直流静态工作点工作点第一章第一章 基本知识基本知识思考与练习什么叫度量器？基准度量器和标准度量器相比，谁的准确度更高一些？常用的电

5、工测量方法分哪几类？各自的优缺点有哪些？各适合于哪些场合？为什么要用间接测量法测量晶体管放大器的静态工作点，而不用直接测量法？返回章目录第一章第一章 基本知识基本知识1-21-2常用电工仪表的分类、型号及标志1.掌握常用电工仪表的分类方法。2.能识别电工指示仪表的型号和标志。第一章第一章 基本知识基本知识一、常用电工仪表的分类一、常用电工仪表的分类在电工测量中，测量各种电量、磁量及电路参数的仪器仪表统称为电工仪表。电工仪表种类很多，按结构和用途不同，主要分为指示仪表、比较仪表、数字仪表和智能仪表四大类。第一章第一章 基本知识基本知识指示仪表指示仪表 特点：特点：能将被测量转换为仪表可动部分的机

6、械偏转角，并通过指示器直接指示出被测量的大小，故又称为直读式仪表。按工作原理分类按工作原理分类：主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表。此外，还有整流系仪表、铁磁电动系仪表等。典型仪表：典型仪表：安装式仪表、便携式仪表第一章第一章 基本知识基本知识常见的安装式仪表第一章第一章 基本知识基本知识便携式仪表第一章第一章 基本知识基本知识比较仪表比较仪表比较仪表的特点：比较仪表的特点：在测量过程中，通过被测量与同类标准量进行比较，然后根据比较结果才能确定被测量的大小。比较仪表分类：比较仪表分类：直流比较仪表和交流比较仪表。直流电桥和电位差计属于直流比较仪表，交流电桥属于交流比较仪表。典

7、型仪表：典型仪表：比较式直流电桥第一章第一章 基本知识基本知识比较式直流电桥第一章第一章 基本知识基本知识数字仪表数字仪表数字仪表的特点：数字仪表的特点：采用数字测量技术，并以数码的形式直接显示出被测量的大小。数字仪表的分类：数字仪表的分类：常用的有数字式电压表、数字式万用表、数字式频率表等。典型仪表：典型仪表：数字式电压表第一章第一章 基本知识基本知识数字式电压表第一章第一章 基本知识基本知识智能仪表智能仪表智能仪表的特点：智能仪表的特点：利用微处理器的控制和计算功能，这种仪器可实现程控、记忆、自动校正、自诊断故障、数据处理和分析运算等功能。智能仪表的分类：智能仪表的分类：智能仪表一般分为两

8、大类：一类是带微处理器的智能仪器；另一类是自动测试系统。典型仪表：典型仪表：数字式存储示波器第一章第一章 基本知识基本知识数字式存储示波器第一章第一章 基本知识基本知识二、电工指示仪表的型号安装式指示仪表的型号便携式指示仪表的型号电能表的型号第一章第一章 基本知识基本知识 1、安装式指示仪表型号的编制规则、安装式指示仪表型号的编制规则42C10A形状第二位代号形状第一位代号系列代号设计序号用途号表示一块设计序号为10的安装式磁电系电流表第一章第一章 基本知识基本知识2、便携式指示仪表型号的编制规则、便携式指示仪表型号的编制规则系列代号设计序号用途号表示一块设计序号为表示一块设计序号为表示一块设

9、计序号为表示一块设计序号为19191919的便携式电磁系电流表的便携式电磁系电流表的便携式电磁系电流表的便携式电磁系电流表T19A注意：便携式仪表和安装式仪表的区别在于其系列代号前面是否有数字！第一章第一章 基本知识基本知识便携式指示仪表和安装式指示仪表型号的区别主要是看其组别号前面是否有数字:无数字的是便携式指示仪表，有数字的是安装式指示仪表。购买安装式指示仪表时一定要选择形状代号符合安装要求的仪表，否则购买的仪表可能安装不到开关柜上去。第一章第一章 基本知识基本知识3、电能表型号的编制规则、电能表型号的编制规则系列代号设计序号 表示一块设计序号为表示一块设计序号为282282的单相电能表的

10、单相电能表DD282系列代号中DD单相电能表DS三相电能表DX无功电能表第一章第一章 基本知识基本知识三、电工仪表的标志不同的电工仪表具有不同的技术特性，为方便选择和使用仪表，规定用不同的符号来表示这些技术特性，并标注在仪表的面板上，这些图形符号叫做仪表的标志。第一章第一章 基本知识基本知识测量单位的符号测量单位的符号第一章第一章 基本知识基本知识按外界条件分组的符号按外界条件分组的符号第一章第一章 基本知识基本知识识别电流表的表盘上的符号上面仪表面板上的型号符号及图形符号的含义是什么？第一章第一章 基本知识基本知识思考与练习电工仪表按结构和用途的不同，分为哪几类？各自的特点是什么？电工指示仪

11、表按工作原理分为哪几类？画出各自的标志图形符号。解释下列电工仪表型号的含义：45T1cosj T62V DS36 DT12 D3Hz DD862返回章目录第一章第一章 基本知识基本知识1-3 1-3 电工仪表的误差和准确度1.了解误差的三种表示方法。2.掌握仪表的准确度及意义。第一章第一章 基本知识基本知识误差误差：在电工测量中，无论哪种电工仪表，也不论其质量多高，它的测量结果与被测量的实际值之间总会存在一定的差值，这个差值叫做误差。准确度准确度：是指仪表的测量结果与实际值的接近程度。可见，仪表的准确度越高，误差越小。误差值的大小可以用来反映仪表本身的准确程度。第一章第一章 基本知识基本知识一

12、、仪表的误差及分类一、仪表的误差及分类基本误差：基本误差：仪表在正常工作条件下，由于仪表本身的结构、制造工艺等方面的不完善而产生的误差叫基本误差。基本误差是仪表本身所固有的误差，一般无法消除。附加误差：附加误差：仪表因为偏离了规定的工作条件而产生的误差叫附加误差。附加误差实际上是一种因外界工作条件改变而造成的额外误差，一般可以设法消除。第一章第一章 基本知识基本知识绝对误差绝对误差相对误差相对误差引用误差引用误差二、误差的表示方法二、误差的表示方法第一章第一章 基本知识基本知识仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值，叫做绝对误差。AxA0在计算值时，通常可用标准表的指示值作为被测量的实际

13、值。将上式变形可得 A0AxAx+（）Ax+C 上式中的C称为仪表的校正值。1、绝对误差、绝对误差第一章第一章 基本知识基本知识 实际中在测量同一被测量时，实际中在测量同一被测量时，我们可以用绝对误差的绝对值来比较我们可以用绝对误差的绝对值来比较不同仪表的准确程度，越小的仪表越不同仪表的准确程度，越小的仪表越准确。准确。第一章第一章 基本知识基本知识例例 用一只标准电压表来校验甲、乙两只电压表，当标准表的指示值为220V时，甲、乙两表的读数分别为220.5V和219V，求甲、乙两表的绝对误差。解：代入绝对误差的定义式得 甲表的绝对误差 1Ax1A0 220.52200.5V 乙表的绝对误差 2

14、Ax2A0 2192201V第一章第一章 基本知识基本知识绝对误差与被测量实际值A0比值的百分数，叫做相对误差，即 一般情况下实际值A0难以确定，而仪表的指示值AxA0，故可用以下公式计算2、相对误差、相对误差第一章第一章 基本知识基本知识 实际测量中，相对误差不仅常用实际测量中，相对误差不仅常用来表示测量结果的准确程度，而且便来表示测量结果的准确程度，而且便于在测量不同大小的被测量时，对其于在测量不同大小的被测量时，对其测量结果的准确程度进行比较。测量结果的准确程度进行比较。第一章第一章 基本知识基本知识例例 已知甲表测量200V电压时l+2V，乙表测量10V电压时2+1V，试比较两表的相对

15、误差。解：甲表相对误差为 乙表相对误差为第一章第一章 基本知识基本知识 在测量不同大小的被测量时，不在测量不同大小的被测量时，不能简单地用绝对误差能简单地用绝对误差来判断测量结来判断测量结果的准确程度。只能用相对误差来比果的准确程度。只能用相对误差来比较测量结果的准确程度。较测量结果的准确程度。第一章第一章 基本知识基本知识 绝对误差与仪表量程（最大读数）Am比值的百分数，叫做引用误差m，即 工程中，一般采用引用误差来反映仪工程中，一般采用引用误差来反映仪表的准确程度。表的准确程度。3、引用误差、引用误差m第一章第一章 基本知识基本知识 引用误差实际上就是仪表在最大引用误差实际上就是仪表在最大

16、读数时的相对误差，即满度相对误差。读数时的相对误差，即满度相对误差。因为绝对误差因为绝对误差基本不变，仪表量程基本不变，仪表量程Am也不变，故引用误差也不变，故引用误差m可以用来表可以用来表示一只仪表的准确程度。示一只仪表的准确程度。第一章第一章 基本知识基本知识 国家标准中规定以最大引用误差国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。来表示仪表的准确度。三、仪表的准确度三、仪表的准确度第一章第一章 基本知识基本知识仪表的准确度：仪表的准确度：仪表的最大绝对误差m与仪表量程Am比值的百分数，叫做仪表的准确度（K）。即 K表示仪表的准确度等级，它的百分数表示仪表在规定条件下的最大引用误差。最

17、大引用误差越小，仪表的基本误差越小，准确度越高。第一章第一章 基本知识基本知识准确度等级0.10.20.51.01.52.55.0基本误差（%）0.10.20.51.01.52.55.0仪表的基本误差仪表的基本误差 若已知仪表量程，可求出不同准确度等级仪表所允许的最大绝对误差m，即第一章第一章 基本知识基本知识例例用准确度等级为5.0级、量程为500V的电压表，分别测量50V和500V的电压。求其相对误差各为多少?解：先求出该表的最大绝对误差 测量50V电流时产生的相对误差为 测量500V电流时产生的相对误差为 第一章第一章 基本知识基本知识 由以上计算结果可以看出:一般情况下，测量结果的准确

18、度并不等于仪表的准确度，只有当被测量正好等于仪表量程时，两者才会相等。实际测量时，为保证测量结果的准确性，不仅要考虑仪表的准确度，还要选择合适的量程。第一章第一章 基本知识基本知识 通常测量时要使仪表指针处在满刻度通常测量时要使仪表指针处在满刻度的后三分之一段。的后三分之一段。仪表指针的正确位置 第一章第一章 基本知识基本知识思考与练习仪表的误差分哪几类？外磁场变化引起的误差叫什么误差？能否消除？误差的表示方法有哪几种？各自适用于哪些场合？“仪表的准确度越高，测量准确度也越高”这话对吗？为什么？什么叫“合适的仪表量程”？返回章目录第一章第一章 基本知识基本知识1-4 1-4 测量误差及消除方法

19、 1.熟悉测量误差的概念。2.掌握产生测量误差的原因及其消除方法。第一章第一章 基本知识基本知识根据产生测量误差的原因不同，测量误差可分为：系统误差 偶然误差 疏失误差第一章第一章 基本知识基本知识 定义：指在相同条件下多次测量同一量时，误差的大小和符号均保持不变，而在条件改变时遵从一定规律变化的误差。一、系统误差一、系统误差第一章第一章 基本知识基本知识测量仪表的误差。包括基本误差和附加误差。测量方法的误差。仪表受外磁场的影响。仪表本身不完善和外界因素影响造成的误差。系统误差产生的原因系统误差产生的原因第一章第一章 基本知识基本知识重新配置合适的仪表或对仪表进行校正。采用合理的测量方法。采用

20、正负误差补偿法。采用替代法。引入校正值。消除系统误差的方法消除系统误差的方法第一章第一章 基本知识基本知识二、偶然误差二、偶然误差 定义：定义：偶然误差是一种大小和符号都不固定的误差，又称为“随机误差”。第一章第一章 基本知识基本知识偶然误差产生的原因及消除方法偶然误差产生的原因及消除方法 原因原因：偶然误差主要由外界环境的偶发性变化引起。消除方法消除方法：采用增加重复测量次数取算术平均值的方法来消除偶然误差对测量结果的影响。第一章第一章 基本知识基本知识 定义：定义：疏失误差是一种严重歪曲测量结果的误差。三、疏失误差三、疏失误差第一章第一章 基本知识基本知识疏失误差产生的原因及消除方法疏失误

21、差产生的原因及消除方法 原因原因：主要由于操作者的粗心和疏忽造成。另外也包括由于操作者素质太差，不懂正确读数而造成的误差。消除方法消除方法：对含有疏失误差的测量结果应抛弃不用。消除疏失误差的根本方法是加强操作者的工作责任心，倡导认真负责的工作态度，同时要提高操作者的素质和技能水平。第一章第一章 基本知识基本知识以前学过的各种误差小结以前学过的各种误差小结 基本误差 附加误差 绝对误差 误差的表示方法 相对误差 引用误差 系统误差 测量误差 偶然误差 疏失误差仪表误差第一章第一章 基本知识基本知识思考与练习什么叫测量误差？它分为哪几类？测量误差和仪表误差之间有什么关系？“正负误差补偿法可以消除系

22、统误差”，这句话对吗？为什么？如何消除偶然误差？如何消除疏失误差？返回章目录第一章第一章 基本知识基本知识1-5 1-5 电工指示仪表的组成1.掌握电工指示仪表的组成。2.熟悉电工指示仪表的主要装置。第一章第一章 基本知识基本知识测量线路测量机构作用是把不同的被测电量按一定比例转换成能被测量机构接受的过渡电量作用是把过渡电量转换成仪表可动部分的机械偏转角被测电量x 过渡电量y指针偏转角y=f(x)=F(y)=(x)一、基本组成一、基本组成第一章第一章 基本知识基本知识测量线路通常由电阻、电容、电感、二极管等电子元件组成。应注意，不同的仪表其测量线路是不相同的，如电流表中采用分流电阻，电压表中采

23、用分压电阻等。为使仪表指针的偏转角能够正确反映被测量的数值，要求偏转角一定要与被测电量(过渡电量)保持一定的函数关系。二、测量线路二、测量线路第一章第一章 基本知识基本知识转动力矩装置 反作用力矩装置 阻尼力矩装置 读数装置 支撑装置 三、测量机构三、测量机构第一章第一章 基本知识基本知识1 1、转动力矩装置、转动力矩装置产生转动力矩的装置都由固定部分和可动部分组成。转动力矩M的大小与被测量x及指针偏转角成某种函数关系。第一章第一章 基本知识基本知识2 2、反作用力矩装置、反作用力矩装置反作用力矩Mf一般由游丝产生。其方向总是与转动力矩的方向相反，大小在游丝的弹性范围内与指针偏转角成正比。第一

24、章第一章 基本知识基本知识用游丝产生反作用力矩的装置第一章第一章 基本知识基本知识在电工指示仪表中，除利用游丝产生反作用力矩外，还有利用电磁力来产生反作用力矩的。第一章第一章 基本知识基本知识3 3、阻尼力矩装置、阻尼力矩装置为了缩短可动部分摆动的时间以利于尽快读数，仪表中还必须有产生阻尼力矩的装置。电工指示仪表中常用的阻尼力矩有空气阻尼器和磁感应阻尼器两种。第一章第一章 基本知识基本知识阻尼力矩特点阻尼力矩特点阻尼力矩Mz只在仪表可动部分运动时才能产生。Mz的大小与运动速度成正比，方向与可动部分的运动方向相反。当可动部分在平衡位置静止时，Mz0。第一章第一章 基本知识基本知识空气阻尼器磁感应

25、阻尼器常见阻尼器第一章第一章 基本知识基本知识4 4、读数装置、读数装置读数装置由指示器和刻度盘组成。指示器分指针式和光标式两种。指针又分矛形和刀形，如图所示。指针通常采用铝合金等材料制成，轻而坚固。光标式指示器可以完全消除视觉误差，适用于一些高灵敏度和高准确度的仪表。第一章第一章 基本知识基本知识仪表的指示器仪表的指示器矛形指针矛形指针 刀形指针刀形指针 光标指示器光标指示器第一章第一章 基本知识基本知识安装反射镜的表盘安装反射镜的表盘反射镜第一章第一章 基本知识基本知识5 5、支撑装置、支撑装置测量机构中的可动部分要随被测量大小而偏转，就必须有支撑装置。常见的支撑方式有以下两种：轴尖轴承支

26、撑方式 张丝弹片支撑方式 第一章第一章 基本知识基本知识轴尖轴承支撑方式轴尖轴承支撑方式张丝弹片支撑方式张丝弹片支撑方式第一章第一章 基本知识基本知识思考与练习电工指示仪表由哪几部分组成？各自的作用是什么？哪个是仪表的核心？电工指示仪表的测量机构中能产生几种力矩？这几种力矩的特点是什么？测量机构中若没有阻尼力矩，会产生什么现象？返回章目录第一章第一章 基本知识基本知识1-6 1-6 电工指示仪表的技术要求1.了解电工指示仪表的技术要求。2.熟悉仪表灵敏度的概念。第一章第一章 基本知识基本知识一、要有足够的准确度一、要有足够的准确度标准表或精密测量时可选用0.1级或0.2级的仪表。实验室一般选用

27、0.5级或1.0级的仪表。一般的工程测量可选用1.5级以下的仪表。第一章第一章 基本知识基本知识仪表的灵敏度仪表的灵敏度在电工指示仪表中，仪表可动部分偏转角的变化量与被测量的变化量x之比值叫做仪表的灵敏度。用S表示。即灵敏度描述了仪表对被测量的反应能力，即反映了仪表所能测量的最小被测量。第一章第一章 基本知识基本知识二、要有合适的灵敏度二、要有合适的灵敏度在实际测量中，要根据被测量的要求选择合适的灵敏度。例如万用表的测量机构就要选用灵敏度较高的仪表，而一般工程测量就不要选用灵敏度较高的仪表，以降低成本。第一章第一章 基本知识基本知识三、要有良好的读数装置三、要有良好的读数装置良好的读数装置是指

28、仪表的标度尺刻度应尽量均匀，以便于准确读数。对刻度不均匀的标度尺，应标明读数的起点，并用符号“”表示。第一章第一章 基本知识基本知识均匀刻度便于读数不均匀刻度易出现读数误差第一章第一章 基本知识基本知识四、要有良好的阻尼装置四、要有良好的阻尼装置 良好的阻尼装置是指当仪表接入电路后，指针在平衡位置附近摆动的时间要尽可能短，在仪表测量时指针能够均匀地、平稳地指向平衡位置，以便迅速读数。若阻尼装置失效，则仪表会出现指针在平衡位置左右摆动，长时间不能停留在平衡位置，从而延长读数的时间。第一章第一章 基本知识基本知识五、仪表本身消耗功率小五、仪表本身消耗功率小 如果仪表本身消耗功率太大，轻者会改变被测

29、电路原有的工作状态，从而产生较大的测量误差，重者可能造成仪表损坏。第一章第一章 基本知识基本知识六、要有足够的绝缘强度六、要有足够的绝缘强度 使用中严禁测量电路的电压超过仪表的绝缘强度试验电压，否则将引起危害人身和设备安全的事故。第一章第一章 基本知识基本知识七、要有足够的过载能力七、要有足够的过载能力 在实际使用中，由于某些原因使仪表过载的现象经常发生，因此要求仪表具有足够的抗过载能力，以延长仪表的使用寿命。否则仪表一旦过载，轻者指针被打弯，重者可能损坏仪表。第一章第一章 基本知识基本知识八、仪表的变差要小八、仪表的变差要小 仪表在反复测量同一被测量时，由于摩擦等原因造成的两次读数不同，它们

30、的差值称为“变差”。一般要求仪表的“变差”不应超过其基本误差的绝对值。第一章第一章 基本知识基本知识思考与练习仪表的准确度越高越好吗？为什么？为什么仪表要有良好的读数装置？仪表不加装阻尼力矩装置会出现什么现象？如何选择一块适合自己使用的万用表？为什么要求仪表具有足够的过载能力？第一章第一章 基本知识基本知识在挑选仪表时，要根据使用和测量的要求，针对以上几个技术要求，全面而又有所侧重地进行选择，选出合适的仪表。例如，在实验中，要尽量选择准确度较高的仪表，以确保实验结果的准确;而在工厂企业进行一般的机床维修时，就可以选择准确度稍低的仪表来使用。在测量较高电压的场合，要特别注意仪表的绝缘强度是否满足要求;而在电压波动大或负载变化大的场合，要注意仪表的过载能力是否能够满足要求等。返回章目录