檢測與轉(zhuǎn)換ppt第三章

1、信息與電氣工程學(xué)院第三章 電量和電路參數(shù)的測量第一節(jié) 直讀測量第二節(jié) 電位差計第三節(jié) 電橋第四節(jié) 數(shù)字式測量儀表第五節(jié) 磁通與磁場強(qiáng)度的測試信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量未接入儀表一、電流、電壓的直讀測量接入儀表誤差信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量二、功率的直讀測量直流電路中，負(fù)載吸收的電功率為： 交流電路中，負(fù)載吸收的有功功率為： （一）三相電路有功功率的測量三相電路有功功率直接測量法可有一功率表法、二功率表法和三功率表法。 信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量1. 三功率表法(不對稱的三相四線制電路）用三功率表法測量三相負(fù)載有功功率的接線方法。b圖和c圖中只畫出功率表在一相中的接法，其

2、余兩相類似。 信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量2. 一功率表法(對稱的三相四線制電路）如果三相電路對稱，則各相負(fù)載吸收的有功功率必然相等。因此，只要用功率表測出任一相負(fù)載的有功功率，然后乘以3就得出三相負(fù)載的總有功功率。這種方法在同時能測量出相電流和相電壓時才適用。 信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量3. 二功率表法（對稱/不對稱三相三線制、對稱三相四線制）二功率表法是測量三相三線制電路總有功功率的最方便的方法，圖中兩功率表讀數(shù)為：三相瞬時功率信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量例：某臺電動機(jī)功率為2.5kW，功率因數(shù)cos 0.886，線電壓為380V，求圖中兩只功率表的讀數(shù)。解： 電動機(jī)為

3、對稱的三相負(fù)載，則線電流為：負(fù)載阻抗角arccos0.866300，PW1和PW2的讀數(shù)分別為：總功率：信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量（二）對稱三相電路無功功率測量1一功率表法 PW的讀數(shù)為： 從相量關(guān)系可知：三相對稱，則：由電學(xué)基礎(chǔ)知識可知，對稱三相電路的無功功率為：3QP信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量2二功率表法 兩PW的讀數(shù)為：兩式之差，可寫成：123QPP信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量三、測量用互感器在交流測量中，都是利用測量（儀用）互感器來擴(kuò)大儀表的量程?；ジ衅魇抢描F心變壓器能夠變壓和變流的特性，把高電壓變成低電壓，大電流變成小電流，因而可用普通低、中量程的儀表進(jìn)行測量

4、。 優(yōu)點：受頻率的影響??；損耗??；可以實現(xiàn)多功能測量；測量儀表可以標(biāo)準(zhǔn)化；安全可靠。 信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量（一）測量用互感器的結(jié)構(gòu)和工作原理11122122UNINNNUI 電壓互感器一般為降壓變壓器。12HHIHIKI12HHUHUKU 額定電壓（電流）比為信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量（二）測量用互感器的誤差和準(zhǔn)確度等級1誤差互感器的額定電壓（電流）比與實際值之間存在一定誤差，叫電壓（電流）比誤差，也稱比值差或比差。 2角誤差由于互感器一次、二次阻抗及負(fù)載，其兩次側(cè)電壓之間的相位相差角，即角誤差（相角差）。3互感器的準(zhǔn)確度等級互感器的準(zhǔn)確度等級用互感器所容許的比差表示。信

5、息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量四、直流電路參數(shù)的直讀測量（一）用歐姆表、兆歐表測直流電阻測量范圍：歐姆表:1-0.1M，兆歐表:0.1M缺點：1）準(zhǔn)確度低，故測量誤差大； 2）測電阻時必須斷電，且與電路斷開； 3）測量時要向被測對象輸出一定的電流和電 壓，要注意不使被測元件受到損壞； 4）歐姆表和兆歐表不能測非線性電阻。信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量四、直流電路參數(shù)的直讀測量（二）用伏安法測量電阻用伏安法測量直流電阻為間接法，兩種接法：電壓表前接法和電壓表后接法。（三）用替代法測量直流電阻替代法屬于比較測量法。信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量五、交流電路參數(shù)的直讀測量(交流阻抗)1三表

6、法信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量1）被測對象為電感線圈，則電感L品質(zhì)因數(shù)Q分別為：2）被測對象為有損耗的電容器所測得的R就是電容器串聯(lián)等效電路中的RS。其串聯(lián)等效電容CS和電容器的損耗因數(shù)D分別為：信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量2三電壓表法用一個已知電阻元件R0與被測阻抗Z串聯(lián)后接到正弦電源上，用三只電壓表分別測出電源電壓U、電阻元件R0上的電壓U1和被測阻抗Z上的電壓U2。然后根據(jù)相量關(guān)系計算出被測阻抗Z。信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測量3三電流表法用一個已知電阻元件R0與被測阻抗Z串聯(lián)后接到正弦電源上，用三只電流表分別測出電源電流I、電阻元件R0上的電流I1和被測阻抗Z上的電流I

7、2。然后根據(jù)相量關(guān)系計算出被測阻抗Z。信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計一、直流電位差計的基本原理及其構(gòu)成（一）直流電位差計的工作原理 電位差計是利用比較測量法采用補(bǔ)償原理直接測量電勢或電壓的儀器，包括直流、交流電位差計，準(zhǔn)確度高，可達(dá)10-6，最高分辨率可達(dá)0.01uV。直流電位差計是用比較測量電勢或電壓的一種儀器。比較的方法是采用補(bǔ)償法。信息與電氣工程學(xué)院經(jīng)常采用的電位差計的電路，包括三個回路：第二節(jié) 電位差計（一）直流電位差計的工作原理 （1）工作電流回路RhhxUIRE（2）標(biāo)準(zhǔn)回路（3）測量回路信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計（一）直流電位差計的工作原理 首先是調(diào)定工作電流。將S合

8、在n邊，調(diào)節(jié)電位器RP1（Rn不動），使檢流計讀數(shù)為零。標(biāo)準(zhǔn)電阻Rn上的電壓降與標(biāo)準(zhǔn)電池的電勢En相互補(bǔ)償，即有： 在確定后，RP1不改變，將S合向x邊，移動RP3至Rh處，再一次使檢流計指針指零，于是有：信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計（二）直流電位差計的溫度補(bǔ)償在電位差計允許的溫度范圍內(nèi)，其電勢可能是1.01801.0189V之間的某一值，即有0.9mV的誤差，這就會帶來溫度誤差，但只要在任何溫度下能保持EnRn為定值就能消除溫度誤差。信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計（二）直流電位計測量線路 電阻必須滿足：保證一定的準(zhǔn)確度，并且有一定的讀數(shù)位數(shù)；有較寬的測量范圍和調(diào)節(jié)細(xì)度；有較高的電壓

9、靈敏度，且穩(wěn)定。1電位器式串聯(lián)代換式信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計二、直流電位差計的使用(一) 根據(jù)被測對象選擇電位差計1阻值 根據(jù)被測電勢的內(nèi)阻的大小，確定電位差計的阻值。2準(zhǔn)確度 根據(jù)要求的測量準(zhǔn)確度選擇電位差計的準(zhǔn)確度等級。 3電勢 根據(jù)被測電勢或電壓的大小選用電位差計，原則：能用上電位差計的第一讀數(shù)盤，電位差計的上量限最好接近被測電勢或電壓的大小。 信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計(二) 選擇合適的檢流計1檢流計的靈敏度2阻尼狀態(tài)的選擇3要滿足正常的工作條件4工作電源的選擇5細(xì)心聯(lián)接電位差計線路 6正確地測量7電位差計的操作步驟信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計三、交流電位差計的

10、工作原理(一) 直角坐標(biāo)式交流電位差計交流電位差計的工作原理與直流電位差計大至相同，也是采用補(bǔ)償原理。 交流電壓相等必須滿足：頻率、幅值、相角皆相等。設(shè)被測電壓和補(bǔ)償電壓用直角坐標(biāo)式來表示：信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計1互感器移相型 在互感器的二次繞組產(chǎn)生互感電勢：要想使測量準(zhǔn)確度高，必須保持 2 為常數(shù)，在互感器二次側(cè)回路中。信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計1阻容移相型電流 1 與電源電壓E同相，RP2上產(chǎn)生的電壓降與RP1上的壓降相差900。信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計（二） 極坐標(biāo)式交流電位差計如果用指數(shù)形式表示被測電壓1和補(bǔ)償電壓2，則： 根據(jù)這個原理構(gòu)成的交流電位差計，

11、叫做極坐標(biāo)式交流電位差計。補(bǔ)償條件為：移相器信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計四、交流電位差計的特點和用途（一） 交流電位差計的特點（1）能交直流兩用。若以直流標(biāo)定，并且以直流供電，則交流電位差計就可以用來測量直流電壓。（2）若沒有使用外附分壓箱或分流器，在平衡時，具有非常高的阻抗。（3）準(zhǔn)確度不高，很少超過0.2，主要是受標(biāo)定的交流電流表和移相器準(zhǔn)確度所限。信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計四、交流電位差計的特點和用途（一） 交流電位差計的特點（4）對外部影響很敏感，如電磁干擾，因此必須采取屏蔽措施。 （5）電源波形必須是純正弦波，具有恒定已知頻率。（6）運(yùn)用頻率范圍為2010000Hz。信

12、息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計四、交流電位差計的特點和用途（二） 交流電位差計的應(yīng)用1測量電壓2測量電流 3測量功率4測量阻抗 測量阻抗需要測量電壓、電流和相位，如果用直角坐標(biāo)式交流電位差計測出的阻抗Z兩端的電壓為U xj U y和通過它的電流I xj I y，則：信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋電橋是一種比較儀器，可以直接測量電阻、電容、電感、互感、頻率、電容的損耗因數(shù)、電感線圈的品質(zhì)因數(shù)、磁性材料的損耗等。 按電源的性質(zhì)電橋分直流電橋交流電橋單電橋雙電橋單雙電橋阻抗比電橋變壓器電橋信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋一、直流單電橋（一） 電橋的平衡條件及其性質(zhì)U b d0，即b和d兩點電位相等，

13、可寫成：平衡電橋的性質(zhì)：電橋平衡條件僅僅是由橋臂各參數(shù)之間的關(guān)系確定的，而與電源電壓及指零器內(nèi)阻無關(guān)。上兩式相等，則：得信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋（二） 電橋的靈敏度 平衡電橋中電阻R1變化R1，那么它引起b、d之間輸出電壓的大小為：又：故：同除以R1R3得：信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋（二） 電橋的靈敏度令：則：若R1、 R2、R3、R4各臂的相對靈敏度分別為S1、 S2、S3、S4，則：同理：結(jié)論：平衡電橋各臂相對靈敏度相等。信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋（三）電橋測量電阻原理則根據(jù)平衡條件，得：上述測量方法是在電橋平衡條件下進(jìn)行的，把這種情況下使用的電橋，叫做平衡電橋。R2R3可用

14、比例系數(shù)k來表示，即：信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋（四）實際的單電橋測量電路 此電橋的比率臂，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)不同的比率k值，從10-3103共七檔。 此電橋的電阻測量范圍為1106，準(zhǔn)確度為0.2級，但只在1009999的基本量限內(nèi)誤差才不超過0.2。信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋二、直流雙電橋 為了消除寄生電阻對測量結(jié)果的影響，運(yùn)用雙臂電橋。 在單橋線路中引用兩個電阻分壓器2 和3 ，構(gòu)成了雙電橋線路。 2 13223 13 2323232xnR IR IR IR IR IR IRRIr II322232333xnrRRRRRRRrRRRR信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋三、交流電橋交流電

15、橋雖然在形式上與直流電橋很相似，但由于采用的是交流電源，所以各個橋臂有可能全部表現(xiàn)為阻抗性質(zhì)。電路圖中Z1、Z2、Z3、Z4分別為四臂阻抗，D為交流指零儀。3124abcdZZUUZZ信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋三、交流電橋 交流電橋的平衡條件，其特點為：（1）交流電橋的平衡條件必須滿足: A)相對臂阻抗幅值積相等; B)兩相對橋臂阻抗幅角和相等。（2）由于交流電橋平衡必須同時滿足兩個條件，至少有兩個可調(diào)元件。（3）既要合理配置四個臂的阻抗性質(zhì)，也要合理選擇兩個獨立可調(diào)的參數(shù)才能使電橋平衡，并達(dá)到分別讀數(shù)的目的。信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋四、變壓器電橋變壓器電橋就是用變壓器作為比例臂而組

16、成的電橋。（一） 變壓器電橋的特點 （1）變壓器電橋的電壓比基本上是實數(shù)，精度高，在電壓比為1：1時，精度不低于10-6，且溫度和時間穩(wěn)定性高。 （2）變壓器電橋靈敏度比一般電橋高，且在很寬的測量范圍內(nèi)，能得到恒定。 （3）變壓器電橋的電壓比與一標(biāo)準(zhǔn)量具相結(jié)合就能相應(yīng)地等效為一個可調(diào)導(dǎo)納。 信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋（一） 變壓器電橋的特點（4）變壓器電橋的工作頻率很寬，可從幾十赫到100MHz。（5）變壓器電橋調(diào)節(jié)速度較快，便于實現(xiàn)自動化和數(shù)字化。（6）變壓器電橋可進(jìn)行三端或四端阻抗的測量。信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋（二）變壓器電橋的分類、工作原理和調(diào)節(jié)方式變壓器電橋基本上可分為三種類型：單邊電壓變壓器電橋、單邊電流變壓器電橋、雙邊變壓器電橋。1單邊電壓變壓器電橋12xnNZZN信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋1122xnN nZZN n2單邊電流變壓器電橋3雙邊變壓器電橋4變壓器電橋的調(diào)節(jié)方式 (1)調(diào)節(jié)電壓比；(2)調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)阻抗；(3)阻抗與電壓比都可調(diào)，而且將可調(diào)阻抗改為很多個單一的標(biāo)準(zhǔn)電容