電子電工儀表與測量第五PPT課件

1、1.掌握電工測量的概念。2.掌握常用電工測量方法。1-1 常用電工測量方法第1頁/共75頁測量結果準確與否，除了與所使用的電工儀表有關之外，還與所選擇的測量方法有關。所謂電工測量就是把被測的電量、磁量或電參數(shù)與同類標準量(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 標準電阻 標準電感 標準電容常見的標準度量器:第2頁/共75頁特點：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：適用于準確度要求不太高的場合。二、常用的電工測量方法1.1.直接測量法直接測量法的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點舉例方法簡便，讀數(shù)迅速準確度較低電流表測量電流，電壓表測

2、量電壓，功率表測量功率等第3頁/共75頁特點：測量時先測出與被測量有關的電量，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：適用于準確度要求不高的特殊場合。2.2.間接測量法間接測量法的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點舉例在準確度要求不高的一些特殊場合應用十分方便誤差較大伏安法測量電阻；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的方法第4頁/共75頁用間接法測量晶體管放大器的直流靜態(tài)工作點+UCC+USCUE1UE2三、用間接測量法測量晶體管放大器的直流靜態(tài)工作點第5頁/共75頁用直接測量法和間接測量法測量放大電路的直流靜態(tài)工作點第6頁/共75頁l 思考與練習思考與練習1.什么叫度量器

3、？基準度量器和標準度量器相比，誰的準確度更高一些？2.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？3.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？返回章目錄第7頁/共75頁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志。1-2 常用電工儀表的分類、型號及標志第8頁/共75頁一、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，按結構和用途不同，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。第9頁/共75頁1.指示儀表特點：能將被測量轉換為儀表可動部分的機械偏轉角，并通

4、過指示器直接指示出被測量的大小，故又稱為直讀式儀表。分類 ： 主要有磁電系儀表、電磁系儀表、電動系儀表和感應系儀表。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。第10頁/共75頁常見的安裝式儀表第11頁/共75頁便攜式儀表第12頁/共75頁2.比較儀表特點：在測量過程中，通過被測量與同類標準量進行比較，然后根據(jù)比較結果才能確定被測量的大小。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，交流電橋屬于交流比較儀表。典型儀表：比較式直流電橋。比較式直流電橋第13頁/共75頁3.數(shù)字儀表特點：采用數(shù)字測量技術，并以數(shù)碼的形式直接顯示出被測量的大小。

5、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。數(shù)字式電壓表第14頁/共75頁4.智能儀表特點：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。分類：帶微處理器的智能儀器；自動測試系統(tǒng)。典型儀表：數(shù)字式存儲示波器。第15頁/共75頁數(shù)字式存儲示波器第16頁/共75頁二、電工指示儀表的型號1.安裝式指示儀表42C10A形狀第二位代號形狀第一位代號系列代號設計序號用途號表示一塊設計序號為10的安裝式磁電系電流表第17頁/共75頁系列代號設計序號用途號T19A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

6、是否有數(shù)字！2.便攜式指示儀表第18頁/共75頁 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柜上去。第19頁/共75頁系列系列代號代號設計序號DD282系列代號中：DD單相電能表DS三相電能表DX無功電能表3.電能表第20頁/共75頁不同的電工儀表具有不同的技術特性，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特性，并標注在儀表的面板上，這些圖形符號叫做儀表的標志。三、電工儀表的標志第21頁/共75頁測量單位的符號第2

7、2頁/共75頁按外界條件分組的符號第23頁/共75頁 上面儀表面板上的型號符號及圖形符號的含義是什么？第24頁/共75頁1.電工儀表按結構和用途的不同，分為哪幾類？各自的特點是什么？2.電工指示儀表按工作原理分為哪幾類？畫出各自的標志圖形符號。3.解釋下列電工儀表型號的含義： 45T1cosj T62V DS36 DT12 D3Hz DD862返回章目錄l 思考與練習思考與練習第25頁/共75頁1.了解誤差的三種表示方法。2.掌握儀表的準確度及意義。1-3 電工儀表的誤差和準確度第26頁/共75頁誤差：在電工測量中，無論哪種電工儀表，也不論其質量多高，它的測量結果與被測量的實際值之間總會存在一

8、定的差值，這個差值叫做誤差。準確度：是指儀表的測量結果與實際值的接近程度。儀表的準確度越高，誤差越小。誤差值的大小可以用來反映儀表本身的準確程度。第27頁/共75頁基本誤差：儀表在正常工作條件下，由于儀表本身的結構、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，一般可以設法消除。一、儀表的誤差及分類第28頁/共75頁二、誤差的表示方法1.絕對誤差儀表的指示值Ax與被測量實際值A0之間的差值，叫做絕對誤差。 AxA0 在計算值時，通常

9、可用標準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。第29頁/共75頁實際中在測量同一被測量時，可以用絕對誤差的絕對值來比較不同儀表的準確程度，越小的儀表越準確。第30頁/共75頁例 用一只標準電壓表來校驗甲、乙兩只電壓表，當標準表的指示值為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 1Ax1A0 220.52200.5V 乙表的絕對誤差 2Ax2A0 2192201V第31頁/共75頁絕對誤差與被測量實際值A0比值的百分數(shù)，叫做相對誤差，即 一般情

10、況下實際值A0難以確定，而儀表的指示值AxA0，故可用以下公式計算%100 xA%1000A2.相對誤差第32頁/共75頁 實際測量中，相對誤差不僅常用來表示測量結果的準確程度，而且便于在測量不同大小的被測量時，對其測量結果的準確程度進行比較。第33頁/共75頁例 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%1%1002002%1000111A%10%100101%1000222A第34頁/共75頁 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果的準確程度。只能用相對誤差來比較測量結果的準確程度。第

11、35頁/共75頁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 %100mmA3.引用誤差引用誤差m工程中，一般采用引用誤差來反映儀表的準確程度。第36頁/共75頁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確程度。第37頁/共75頁 國家標準中規(guī)定以最大引用誤差來表示儀表的準確度。三、儀表的準確度儀表的準確度：儀表的最大絕對誤差m與儀表量程Am比值的百分數(shù)，叫做儀表的準確度（K）。即 %100%mmAK K表示儀表的準確度等級，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

12、大引用誤差越小，儀表的基本誤差越小，準確度越高。 第38頁/共75頁準確度等級0.10.20.51.01.52.55.0基本誤差（%）0.10.20.51.01.52.55.0儀表的基本誤差儀表的基本誤差 若已知儀表量程，可求出不同準確度等級儀表所允許的最大絕對誤差m，即100mmAK 第39頁/共75頁例用準確度等級為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 V251005000.5100mmAK%50%1005025%1000111A%5%100

13、50025%1000222A第40頁/共75頁由以上計算結果可以看出:一般情況下，測量結果的準確度并不等于儀表的準確度，只有當被測量正好等于儀表量程時，兩者才會相等。 實際測量時，為保證測量結果的準確性，不僅要考慮儀表的準確度，還要選擇合適的量程。第41頁/共75頁 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 第42頁/共75頁1.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？2.誤差的表示方法有哪幾種？各自適用于哪些場合？3.“儀表的準確度越高，測量準確度也越高”這話對嗎？為什么？4.什么叫“合適的儀表量程”？返回章目錄l 思考與練習第43頁/共75頁

14、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。1-4 測量誤差及消除方法 第44頁/共75頁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)誤差第45頁/共75頁n 測量儀表的誤差。包括基本誤差和附加誤差。n 測量方法的誤差。n 儀表受外磁場的影響。n 儀表本身不完善和外界因素影響造成的誤差。1.系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因第46頁/共75頁n 重新配置合適的儀表或對儀表進行校正。n 采用合理的測量方法。n 采用正負誤差補償法。n 采用替代法。n 引入校正值。2.消除系統(tǒng)誤差的方法第47頁/共75頁偶然誤差是一種大小和符號都不固

15、定的誤差，又稱為“隨機誤差”。二、偶然誤差偶然誤差產(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：采用增加重復測量次數(shù)取算術平均值的方法來消除偶然誤差對測量結果的影響。 第48頁/共75頁疏失誤差是一種嚴重歪曲測量結果的誤差。三、疏失誤差疏失誤差產(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果應拋棄不用。消除疏失誤差的根本方法是加強操作者的工作責任心，倡導認真負責的工作態(tài)度，同時要提高操作者的素質和技能水平。 第49頁/共75頁1.什么叫測量誤差？它分為哪幾類？2

16、.測量誤差和儀表誤差之間有什么關系？3.“正負誤差補償法可以消除系統(tǒng)誤差”，這句話對嗎？為什么？4.如何消除偶然誤差？5.如何消除疏失誤差？返回章目錄l 思考與練習第50頁/共75頁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。第51頁/共75頁測量線路測量機構作用是把不同的被測電量按一定比例轉換成能被測量機構接受的過渡電量作用是把過渡電量轉換成儀表可動部分的機械偏轉角被測電量x 過渡電量y指針偏轉角y=f (x)=F(y)=(x)一、基本組成第52頁/共75頁測量線路通常由電阻、電容、電感、二極管等電子元件組成。應注意，不同的儀表其測量線路是不相同的，

17、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角能夠正確反映被測量的數(shù)值，要求偏轉角一定要與被測電量(過渡電量)保持一定的函數(shù)關系。二、測量線路第53頁/共75頁三、測量機構1.轉動力矩裝置產(chǎn)生轉動力矩的裝置都由固定部分和可動部分組成。 轉動力矩M的大小與被測量x及指針偏轉角成某種函數(shù)關系。 第54頁/共75頁2.反作用力矩裝置反作用力矩Mf一般由游絲產(chǎn)生。其方向總是與轉動力矩的方向相反，大小在游絲的彈性范圍內與指針偏轉角成正比。 用游絲產(chǎn)生反作用力矩的裝置第55頁/共75頁 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。第56頁/共75頁

18、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阻尼器兩種。 第57頁/共75頁阻尼力矩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。當可動部分在平衡位置靜止時，Mz0。 阻尼力矩特點:空氣阻尼器磁感應阻尼器第58頁/共75頁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確度的儀表。矛形指針 刀形指針 光標

19、指示器第59頁/共75頁安裝反射鏡的表盤安裝反射鏡的表盤反射鏡第60頁/共75頁5.支撐裝置測量機構中的可動部分要隨被測量大小而偏轉，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 第61頁/共75頁軸尖軸承支撐方式張絲彈片支撐方式第62頁/共75頁1.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？2.電工指示儀表的測量機構中能產(chǎn)生幾種力矩？這幾種力矩的特點是什么？3.測量機構中若沒有阻尼力矩，會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？返回章目錄l 思考與練習第63頁/共75頁1-6 電工指示儀表的技術要求1.了解電工指示儀表的技術要求。2.熟悉儀表靈敏度的概念。第6

20、4頁/共75頁標準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。一、要有足夠的準確度儀表的靈敏度:在電工指示儀表中，儀表可動部分偏轉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能力，即反映了儀表所能測量的最小被測量。xS第65頁/共75頁在實際測量中，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。二、要有合適的靈敏度第66頁/共75頁良好的讀數(shù)裝置是指儀表的標度尺刻度應盡量均勻，以便于準確讀數(shù)。對刻度不均勻的標度尺，應標明讀數(shù)的起點，并用符號“ ”表示。 三、要有良好的讀數(shù)裝置均勻刻度便于讀數(shù)不均勻刻度易出現(xiàn)讀數(shù)誤差第67頁/共75頁良好的阻尼裝置是指當儀表接入電路后，指針在平衡位置附近擺動的時間要盡可能短，在儀表測量時指針能夠均勻地、平穩(wěn)地指向平衡位置，以便迅速讀數(shù)。 若阻尼裝置失效，則儀表會出現(xiàn)指針在平衡位置左右擺動，長時間不能停留在平衡位置