電工儀表與測量五版教案PPT課件

.,1,第一節(jié),第二節(jié),第三節(jié),第四節(jié),第五節(jié),第六節(jié),.,2,1-1常用電工測量方法,1.掌握電工測量的概念。2.掌握常用電工測量方法。,.,3,實踐證明，測量結(jié)果準(zhǔn)確與否，除了與所使用的電工儀表有關(guān)之外，還與所選擇的測量方法有關(guān)。所謂電工測量就是把被測的電量、磁量或電參數(shù)與同類標(biāo)準(zhǔn)量(即度量器)進行比較，從而確定被測量大小的過程。,一、電工測量,.,4,常見的標(biāo)準(zhǔn)度量器,標(biāo)準(zhǔn)電阻標(biāo)準(zhǔn)電感標(biāo)準(zhǔn)電容,.,5,特點：凡能用直接指示的儀器儀表讀取被測量數(shù)值，而無需度量器直接參與的測量方法，叫做直接測量法。適用范圍：適用于準(zhǔn)確度要求不太高的場合。,二、常用的電工測量方法,.,6,1、直接測量法的優(yōu)缺點,優(yōu)點：方法簡便，讀數(shù)迅速。缺點：由于儀表接入被測電路后，會使電路工作狀態(tài)發(fā)生變化，因而這種測量方法的準(zhǔn)確度較低。舉例：電流表測量電流，電壓表測量電壓，功率表測量功率等。,.,7,特點：測量時先測出與被測量有關(guān)的電量，然后通過計算求得被測量數(shù)值的方法，叫做間接測量法。適用范圍：在準(zhǔn)確度要求不高的特殊場合。,2、間接測量法,.,8,3、間接測量法的優(yōu)缺點,優(yōu)點：在準(zhǔn)確度要求不高的一些特殊場合應(yīng)用十分方便。缺點：誤差較大。舉例：伏安法測量電阻；通過測量晶體三極管發(fā)射極電壓求得放大器靜態(tài)工作點IC的方法。,.,9,用間接法測量晶體管放大器的直流靜態(tài)工作點,三、用間接測量法測量晶體管放大器的直流靜態(tài)工作點,.,10,過去，要測量晶體管放大器的靜態(tài)工作點，一般采用直接測量法測量其集電極電流Ic，這樣既浪費時間，又容易損壞電路板，如圖112所示?，F(xiàn)在，在修理電子電器時，大都采用間接法測量其集電極電流Ic，如圖112所示。測量時只需要用電壓表測量三極管發(fā)射極的電位，就能通過IcIe=UeRe近似求得靜態(tài)工作點Ic。,.,11,用間接測量法測量放大電路的直流靜態(tài)工作點，雖然準(zhǔn)確度較低，但是由于其方便快捷，不易損壞電路板，因此得到了廣泛的使用。,用直接測量法和間接測量法測量放大電路的直流靜態(tài)工作點,.,12,思考與練習(xí),什么叫度量器？基準(zhǔn)度量器和標(biāo)準(zhǔn)度量器相比，誰的準(zhǔn)確度更高一些？常用的電工測量方法分哪幾類？各自的優(yōu)缺點有哪些？各適合于哪些場合？為什么要用間接測量法測量晶體管放大器的靜態(tài)工作點，而不用直接測量法？,返回章目錄,.,13,1-2常用電工儀表的分類、型號及標(biāo)志,1.掌握常用電工儀表的分類方法。2.能識別電工指示儀表的型號和標(biāo)志。,.,14,一、常用電工儀表的分類,在電工測量中，測量各種電量、磁量及電路參數(shù)的儀器儀表統(tǒng)稱為電工儀表。電工儀表種類很多，按結(jié)構(gòu)和用途不同，主要分為指示儀表、比較儀表、數(shù)字儀表和智能儀表四大類。,.,15,指示儀表,特點：能將被測量轉(zhuǎn)換為儀表可動部分的機械偏轉(zhuǎn)角，并通過指示器直接指示出被測量的大小，故又稱為直讀式儀表。按工作原理分類：主要有磁電系儀表、電磁系儀表、電動系儀表和感應(yīng)系儀表。此外，還有整流系儀表、鐵磁電動系儀表等。典型儀表：安裝式儀表、便攜式儀表,.,16,常見的安裝式儀表,.,17,便攜式儀表,.,18,比較儀表,比較儀表的特點：在測量過程中，通過被測量與同類標(biāo)準(zhǔn)量進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果才能確定被測量的大小。比較儀表分類：直流比較儀表和交流比較儀表。直流電橋和電位差計屬于直流比較儀表，交流電橋?qū)儆诮涣鞅容^儀表。典型儀表：比較式直流電橋,.,19,比較式直流電橋,.,20,數(shù)字儀表,數(shù)字儀表的特點：采用數(shù)字測量技術(shù)，并以數(shù)碼的形式直接顯示出被測量的大小。數(shù)字儀表的分類：常用的有數(shù)字式電壓表、數(shù)字式萬用表、數(shù)字式頻率表等。典型儀表：數(shù)字式電壓表,.,21,數(shù)字式電壓表,.,22,智能儀表,智能儀表的特點：利用微處理器的控制和計算功能，這種儀器可實現(xiàn)程控、記憶、自動校正、自診斷故障、數(shù)據(jù)處理和分析運算等功能。智能儀表的分類：智能儀表一般分為兩大類：一類是帶微處理器的智能儀器；另一類是自動測試系統(tǒng)。典型儀表：數(shù)字式存儲示波器,.,23,數(shù)字式存儲示波器,.,24,二、電工指示儀表的型號,安裝式指示儀表的型號,便攜式指示儀表的型號,電能表的型號,.,25,1、安裝式指示儀表型號的編制規(guī)則,4,2,C,10,A,形狀第二位代號,形狀第一位代號,系列代號,設(shè)計序號,用途號,表示一塊設(shè)計序號為10的安裝式磁電系電流表,.,26,2、便攜式指示儀表型號的編制規(guī)則,表示一塊設(shè)計序號為19的便攜式電磁系電流表,T,19,A,注意：便攜式儀表和安裝式儀表的區(qū)別在于其系列代號前面是否有數(shù)字！,.,27,便攜式指示儀表和安裝式指示儀表型號的區(qū)別主要是看其組別號前面是否有數(shù)字:無數(shù)字的是便攜式指示儀表，有數(shù)字的是安裝式指示儀表。購買安裝式指示儀表時一定要選擇形狀代號符合安裝要求的儀表，否則購買的儀表可能安裝不到開關(guān)柜上去。,.,28,3、電能表型號的編制規(guī)則,系列代號,設(shè)計序號,表示一塊設(shè)計序號為282的單相電能表,DD,282,系列代號中DD單相電能表DS三相電能表DX無功電能表,.,29,三、電工儀表的標(biāo)志,不同的電工儀表具有不同的技術(shù)特性，為方便選擇和使用儀表，規(guī)定用不同的符號來表示這些技術(shù)特性，并標(biāo)注在儀表的面板上，這些圖形符號叫做儀表的標(biāo)志。,.,30,測量單位的符號,.,31,按外界條件分組的符號,.,32,識別電流表的表盤上的符號,上面儀表面板上的型號符號及圖形符號的含義是什么？,.,33,思考與練習(xí),電工儀表按結(jié)構(gòu)和用途的不同，分為哪幾類？各自的特點是什么？電工指示儀表按工作原理分為哪幾類？畫出各自的標(biāo)志圖形符號。解釋下列電工儀表型號的含義：45T1cosjT62VDS36DT12D3HzDD862,返回章目錄,.,34,1-3電工儀表的誤差和準(zhǔn)確度,1.了解誤差的三種表示方法。2.掌握儀表的準(zhǔn)確度及意義。,.,35,誤差：在電工測量中，無論哪種電工儀表，也不論其質(zhì)量多高，它的測量結(jié)果與被測量的實際值之間總會存在一定的差值，這個差值叫做誤差。準(zhǔn)確度：是指儀表的測量結(jié)果與實際值的接近程度?？梢姡瑑x表的準(zhǔn)確度越高，誤差越小。誤差值的大小可以用來反映儀表本身的準(zhǔn)確程度。,.,36,一、儀表的誤差及分類,基本誤差：儀表在正常工作條件下，由于儀表本身的結(jié)構(gòu)、制造工藝等方面的不完善而產(chǎn)生的誤差叫基本誤差?；菊`差是儀表本身所固有的誤差，一般無法消除。附加誤差：儀表因為偏離了規(guī)定的工作條件而產(chǎn)生的誤差叫附加誤差。附加誤差實際上是一種因外界工作條件改變而造成的額外誤差，一般可以設(shè)法消除。,.,37,絕對誤差相對誤差引用誤差,二、誤差的表示方法,.,38,儀表的指示值A(chǔ)x與被測量實際值A(chǔ)0之間的差值，叫做絕對誤差。AxA0在計算值時，通?？捎脴?biāo)準(zhǔn)表的指示值作為被測量的實際值。將上式變形可得A0AxAx+（）Ax+C上式中的C稱為儀表的校正值。,1、絕對誤差,.,39,實際中在測量同一被測量時，我們可以用絕對誤差的絕對值來比較不同儀表的準(zhǔn)確程度，越小的儀表越準(zhǔn)確。,.,40,例,用一只標(biāo)準(zhǔn)電壓表來校驗甲、乙兩只電壓表，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)表的指示值為220V時，甲、乙兩表的讀數(shù)分別為220.5V和219V，求甲、乙兩表的絕對誤差。解：代入絕對誤差的定義式得甲表的絕對誤差1Ax1A0220.52200.5V乙表的絕對誤差2Ax2A02192201V,.,41,絕對誤差與被測量實際值A(chǔ)0比值的百分數(shù)，叫做相對誤差，即一般情況下實際值A(chǔ)0難以確定，而儀表的指示值A(chǔ)xA0，故可用以下公式計算,2、相對誤差,.,42,實際測量中，相對誤差不僅常用來表示測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，而且便于在測量不同大小的被測量時，對其測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度進行比較。,.,43,例已知甲表測量200V電壓時l+2V，乙表測量10V電壓時2+1V，試比較兩表的相對誤差。解：甲表相對誤差為乙表相對誤差為,.,44,在測量不同大小的被測量時，不能簡單地用絕對誤差來判斷測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。只能用相對誤差來比較測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。,.,45,絕對誤差與儀表量程（最大讀數(shù)）Am比值的百分數(shù)，叫做引用誤差m，即,工程中，一般采用引用誤差來反映儀表的準(zhǔn)確程度。,3、引用誤差m,.,46,引用誤差實際上就是儀表在最大讀數(shù)時的相對誤差，即滿度相對誤差。因為絕對誤差基本不變，儀表量程Am也不變，故引用誤差m可以用來表示一只儀表的準(zhǔn)確程度。,.,47,國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以最大引用誤差來表示儀表的準(zhǔn)確度。,三、儀表的準(zhǔn)確度,.,48,儀表的準(zhǔn)確度：儀表的最大絕對誤差m與儀表量程Am比值的百分數(shù)，叫做儀表的準(zhǔn)確度（K）。即,K表示儀表的準(zhǔn)確度等級，它的百分數(shù)表示儀表在規(guī)定條件下的最大引用誤差。最大引用誤差越小，儀表的基本誤差越小，準(zhǔn)確度越高。,.,49,儀表的基本誤差,若已知儀表量程，可求出不同準(zhǔn)確度等級儀表所允許的最大絕對誤差m，即,.,50,例用準(zhǔn)確度等級為5.0級、量程為500V的電壓表，分別測量50V和500V的電壓。求其相對誤差各為多少?解：先求出該表的最大絕對誤差測量50V電流時產(chǎn)生的相對誤差為測量500V電流時產(chǎn)生的相對誤差為,.,51,由以上計算結(jié)果可以看出:一般情況下，測量結(jié)果的準(zhǔn)確度并不等于儀表的準(zhǔn)確度，只有當(dāng)被測量正好等于儀表量程時，兩者才會相等。實際測量時，為保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，不僅要考慮儀表的準(zhǔn)確度，還要選擇合適的量程。,.,52,通常測量時要使儀表指針處在滿刻度的后三分之一段。,儀表指針的正確位置,.,53,思考與練習(xí),儀表的誤差分哪幾類？外磁場變化引起的誤差叫什么誤差？能否消除？誤差的表示方法有哪幾種？各自適用于哪些場合？“儀表的準(zhǔn)確度越高，測量準(zhǔn)確度也越高”這話對嗎？為什么？什么叫“合適的儀表量程”？,返回章目錄,.,54,1-4測量誤差及消除方法,1.熟悉測量誤差的概念。2.掌握產(chǎn)生測量誤差的原因及其消除方法。,.,55,根據(jù)產(chǎn)生測量誤差的原因不同，測量誤差可分為：系統(tǒng)誤差偶然誤差疏失誤差,.,56,定義：指在相同條件下多次測量同一量時，誤差的大小和符號均保持不變，而在條件改變時遵從一定規(guī)律變化的誤差。,一、系統(tǒng)誤差,.,57,測量儀表的誤差。包括基本誤差和附加誤差。測量方法的誤差。儀表受外磁場的影響。儀表本身不完善和外界因素影響造成的誤差。,系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因,.,58,重新配置合適的儀表或?qū)x表進行校正。采用合理的測量方法。采用正負誤差補償法。采用替代法。引入校正值。,消除系統(tǒng)誤差的方法,.,59,二、偶然誤差定義：偶然誤差是一種大小和符號都不固定的誤差，又稱為“隨機誤差”。,.,60,偶然誤差產(chǎn)生的原因及消除方法,原因：偶然誤差主要由外界環(huán)境的偶發(fā)性變化引起。消除方法：采用增加重復(fù)測量次數(shù)取算術(shù)平均值的方法來消除偶然誤差對測量結(jié)果的影響。,.,61,定義：疏失誤差是一種嚴重歪曲測量結(jié)果的誤差。,三、疏失誤差,.,62,疏失誤差產(chǎn)生的原因及消除方法,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質(zhì)太差，不懂正確讀數(shù)而造成的誤差。消除方法：對含有疏失誤差的測量結(jié)果應(yīng)拋棄不用。消除疏失誤差的根本方法是加強操作者的工作責(zé)任心，倡導(dǎo)認真負責(zé)的工作態(tài)度，同時要提高操作者的素質(zhì)和技能水平。,.,63,以前學(xué)過的各種誤差小結(jié)基本誤差附加誤差絕對誤差誤差的表示方法相對誤差引用誤差系統(tǒng)誤差測量誤差偶然誤差疏失誤差,儀表誤差,.,64,思考與練習(xí),什么叫測量誤差？它分為哪幾類？測量誤差和儀表誤差之間有什么關(guān)系？“正負誤差補償法可以消除系統(tǒng)誤差”，這句話對嗎？為什么？如何消除偶然誤差？如何消除疏失誤差？,返回章目錄,.,65,1-5電工指示儀表的組成,1.掌握電工指示儀表的組成。2.熟悉電工指示儀表的主要裝置。,.,66,測量線路,測量機構(gòu),作用是把不同的被測電量按一定比例轉(zhuǎn)換成能被測量機構(gòu)接受的過渡電量,作用是把過渡電量轉(zhuǎn)換成儀表可動部分的機械偏轉(zhuǎn)角,被測電量x,過渡電量y,指針偏轉(zhuǎn)角,y=f(x),=F(y)=(x),一、基本組成,.,67,測量線路通常由電阻、電容、電感、二極管等電子元件組成。應(yīng)注意，不同的儀表其測量線路是不相同的，如電流表中采用分流電阻，電壓表中采用分壓電阻等。為使儀表指針的偏轉(zhuǎn)角能夠正確反映被測量的數(shù)值，要求偏轉(zhuǎn)角一定要與被測電量(過渡電量)保持一定的函數(shù)關(guān)系。,二、測量線路,.,68,轉(zhuǎn)動力矩裝置反作用力矩裝置阻尼力矩裝置讀數(shù)裝置支撐裝置,三、測量機構(gòu),.,69,1、轉(zhuǎn)動力矩裝置,產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的裝置都由固定部分和可動部分組成。轉(zhuǎn)動力矩M的大小與被測量x及指針偏轉(zhuǎn)角成某種函數(shù)關(guān)系。,.,70,2、反作用力矩裝置,反作用力矩Mf一般由游絲產(chǎn)生。其方向總是與轉(zhuǎn)動力矩的方向相反，大小在游絲的彈性范圍內(nèi)與指針偏轉(zhuǎn)角成正比。,.,71,用游絲產(chǎn)生反作用力矩的裝置,.,72,在電工指示儀表中，除利用游絲產(chǎn)生反作用力矩外，還有利用電磁力來產(chǎn)生反作用力矩的。,.,73,3、阻尼力矩裝置,為了縮短可動部分擺動的時間以利于盡快讀數(shù)，儀表中還必須有產(chǎn)生阻尼力矩的裝置。電工指示儀表中常用的阻尼力矩有空氣阻尼器和磁感應(yīng)阻尼器兩種。,.,74,阻尼力矩特點,阻尼力矩Mz只在儀表可動部分運動時才能產(chǎn)生。Mz的大小與運動速度成正比，方向與可動部分的運動方向相反。當(dāng)可動部分在平衡位置靜止時，Mz0。,.,75,空氣阻尼器,磁感應(yīng)阻尼器,常見阻尼器,.,76,4、讀數(shù)裝置,讀數(shù)裝置由指示器和刻度盤組成。指示器分指針式和光標(biāo)式兩種。指針又分矛形和刀形，如圖所示。指針通常采用鋁合金等材料制成，輕而堅固。光標(biāo)式指示器可以完全消除視覺誤差，適用于一些高靈敏度和高準(zhǔn)確度的儀表。,.,77,儀表的指示器,矛形指針刀形指針光標(biāo)指示器,.,78,安裝反射鏡的表盤,反射鏡,.,79,5、支撐裝置,測量機構(gòu)中的可動部分要隨被測量大小而偏轉(zhuǎn)，就必須有支撐裝置。常見的支撐方式有以下兩種：軸尖軸承支撐方式張絲彈片支撐方式,.,80,軸尖軸承支撐方式,張絲彈片支撐方式,.,81,思考與練習(xí),電工指示儀表由哪幾部分組成？各自的作用是什么？哪個是儀表的核心？電工指示儀表的測量機構(gòu)中能產(chǎn)生幾種力矩？這幾種力矩的特點是什么？測量機構(gòu)中若沒有阻尼力矩，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？,返回章目錄,.,82,1-6電工指示儀表的技術(shù)要求,1.了解電工指示儀表的技術(shù)要求。2.熟悉儀表靈敏度的概念。,.,83,一、要有足夠的準(zhǔn)確度,標(biāo)準(zhǔn)表或精密測量時可選用0.1級或0.2級的儀表。實驗室一般選用0.5級或1.0級的儀表。一般的工程測量可選用1.5級以下的儀表。,.,84,儀表的靈敏度,在電工指示儀表中，儀表可動部分偏轉(zhuǎn)角的變化量與被測量的變化量x之比值叫做儀表的靈敏度。用S表示。即靈敏度描述了儀表對被測量的反應(yīng)能力，即反映了儀表所能測量的最小被測量。,.,85,二、要有合適的靈敏度,在實際測量中，要根據(jù)被測量的要求選擇合適的靈敏度。例如萬用表的測量機構(gòu)就要選用靈敏度較高的儀表，而一般工程測量就不要選用靈敏度較高的儀表，以降低成本。,.,86,三、要有良好的讀數(shù)裝置,良好的讀數(shù)裝置是指儀表的標(biāo)度尺刻度應(yīng)盡量均勻，以便于準(zhǔn)確讀數(shù)。對刻度不均勻的標(biāo)度尺，應(yīng)標(biāo)明讀數(shù)的起點，并用符號“”表示。,.,87,均勻刻度便于讀數(shù),不均勻刻度易出現(xiàn)讀數(shù)誤差,.,88,四、要有良好的阻尼裝置,良好的阻尼裝置是指當(dāng)儀表接入電路后，指針在平衡位置附近