電工儀表與測量

電工儀表與測量第1頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一

第一章電工儀表與測量電測量和磁測量通稱為電磁測量或電氣測量。電測量：包括基本電學(xué)量和電路參數(shù)的測量。磁測量：包括基本磁學(xué)量和介質(zhì)磁性參數(shù)的測量。電氣測量電測量磁測量第2頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一電氣測量研究的內(nèi)容：

1.各種電磁量的測量方法

2.各種儀表設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理及使用方法

3.數(shù)據(jù)處理第3頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一電氣測量儀表的發(fā)展過程

機(jī)械模擬式儀表電子式模擬指示儀表電子式的數(shù)字儀表智能儀器虛擬儀器現(xiàn)代電氣測量技術(shù)研究范圍：既包括了傳統(tǒng)的機(jī)械式和電子式的模擬指示儀表，也包括數(shù)字顯示儀表、智能儀表和虛擬儀表。第4頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)測量方法的分類測量的概念電磁測量的概念通過直接或間接的方法，將被測的電磁量與同類的標(biāo)準(zhǔn)單位量進(jìn)行比較，以確定被測電磁量的大小。

度量器：分為基準(zhǔn)器、標(biāo)準(zhǔn)器和工作量具三種。第5頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一一、按測量方式分類直接測量（歐姆表測電阻、電橋測電阻）間接測量（伏安法測電阻）組合測量第6頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一二、按測量方法分類1．直讀法---用電測量指示儀表直接讀取測量數(shù)據(jù)的方法.特點(diǎn)是沒有度量器參與。

2．比較法---將被測量與度量器置于比較儀器上進(jìn)行比較，從而求得被測量數(shù)據(jù)的一種方法。

優(yōu)點(diǎn)：準(zhǔn)確度高、靈敏度高。缺點(diǎn)：測量費(fèi)時(shí)，操作麻煩，對(duì)設(shè)備的要求高。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單、操作方便、節(jié)省時(shí)間，應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)：測量的準(zhǔn)確度常受儀表準(zhǔn)確度的限制而不夠高。注意：直讀法不等于直接測量

第7頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一零值法---被測量與已知量進(jìn)行比較時(shí)，兩種量對(duì)儀器的作用相消為零的方法

RX=(R2/R3)R4

由于比較中指示儀器只用于指零，所以儀表誤差并不影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確度

較差法---通過測量已知量與被測量的差值，從而求得被測量的一種方法。EX=E0+δ通常差值δ僅僅是被測量的很小一部分，所以反映到被測值上產(chǎn)生的誤差很小

比較法第8頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一替代法---將被測量與已知量先后兩次接入同一測量裝置，如果兩次測量中測量裝置的工作狀態(tài)能保持相同，則認(rèn)為替代前接在裝置上的待測量，與替代后的已知標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值完全相等。

替代法測電阻

測量誤差極小，準(zhǔn)確度幾乎完全取決于標(biāo)準(zhǔn)量本身的誤差。

要求：測量條件不能改變第9頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)電工儀表的分類

電工儀表分類

1.模擬指示儀表

2.數(shù)字儀表

3.比較儀器第10頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一模擬指示儀表

特點(diǎn)是把被測電磁量轉(zhuǎn)換為可動(dòng)部分的角位移，然后根據(jù)可動(dòng)部分的指針在標(biāo)尺上的位置直接讀出被測量的數(shù)值，是一種直讀式儀表。按被測對(duì)象分類，可分為交直流電壓表、電流表、功率表、電度表、頻率表、相位表以及各種參數(shù)測量儀。按工作原理分類，可分為磁電系、電磁系、電動(dòng)系、感應(yīng)系、靜電系、振簧系等。按外殼防護(hù)性能分類，可分為普通、防塵、防濺、防水、水密、隔爆以及是否具備防御外界磁場或電場影響的性能等分類。按讀數(shù)裝置的結(jié)構(gòu)方式分類，可分為指針式、光指示式、振簧式、數(shù)字轉(zhuǎn)盤式（如電度表）等。按使用方式分類，可分為固定安裝式、可攜式等。按準(zhǔn)確度等級(jí)分類，可分為0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，5.0七個(gè)等級(jí)。第11頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一

數(shù)字儀表也是一種直讀式儀表，特點(diǎn)是把測量量轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，然后以數(shù)字方式直接顯示出被測量的數(shù)值。

優(yōu)點(diǎn)：功能多，測量速度和精度方面超過模擬指示儀表。缺點(diǎn)：缺乏直觀性。數(shù)字儀表比較儀器比較儀器電橋電位差計(jì)直流電橋交流電橋直流電位差計(jì)交流電位差計(jì)第13頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)測量誤差及其消除方法誤差：儀器儀表的讀數(shù)與真值之間總存在著的一定的差值。

（真值：在一定時(shí)間和環(huán)境下，被測量本身所具有的真實(shí)數(shù)據(jù)。）

一、測量誤差的分類1.系統(tǒng)誤差：在相同的測量條件下，多次測量同一個(gè)量時(shí)，大小和符號(hào)保持恒定或按一定規(guī)律變化的誤差。

產(chǎn)生原因：基本誤差：儀表在規(guī)定的工作條件下由于儀表本身結(jié)構(gòu)不完善而產(chǎn)生的一種固有誤差

附加誤差：儀表使用時(shí)偏離規(guī)定的工作條件而造成的誤差

第14頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一2．偶然誤差（隨機(jī)誤差）：它是由偶發(fā)原因出現(xiàn)的一種大小，方向都不確定的誤差。（無法消除）3．疏忽誤差（粗大誤差）：在一定條件下，測量值明顯偏離實(shí)際值時(shí)所對(duì)應(yīng)的誤差。應(yīng)予以剔除或重新測量。一、測量誤差的分類第15頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一﹡絕對(duì)誤差:測量值A(chǔ)X和被測量值A(chǔ)0之差。△＝AX-A0

﹡相對(duì)誤差:絕對(duì)誤差△與被測量的真值A(chǔ)0之比

（A0常用實(shí)際值A(chǔ)X代替，此時(shí)△＝AX-A0）﹡引用誤差:絕對(duì)誤差與儀表上的量限的比值所表示的誤差。

二、測量誤差的表示方法第16頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一儀表的準(zhǔn)確度γm用最大引用誤差來表示儀表的準(zhǔn)確度

其中,△m是儀表在不同刻度上的最大絕對(duì)誤差

儀表的準(zhǔn)確度直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確程度,在選擇儀表時(shí)既要考慮儀表的準(zhǔn)確度等級(jí),又要選擇合理的量限.第17頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一三、誤差的消除方法1.系統(tǒng)誤差的消除方法

改進(jìn)儀表的制造工藝，選擇質(zhì)量優(yōu)良的元器件,加強(qiáng)各種屏蔽措施，防護(hù)外界環(huán)境對(duì)儀表的影響。常用補(bǔ)償方法有：

①修正誤差;實(shí)際值＝修正值＋測量值②消除誤差來源③采用特殊測量方法正負(fù)誤差補(bǔ)償法

第18頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一2、偶然誤差的消除單峰性四個(gè)對(duì)稱性特性有界性抵償性

用算術(shù)平均值表示被測量的真值用算術(shù)平均值表示測量結(jié)果時(shí)，其測量精度可用標(biāo)準(zhǔn)差表示3．疏忽誤差的剔除方法凡是其剩余誤差大過均方差3倍以上的數(shù)據(jù)，都認(rèn)為是屬于疏忽誤差的數(shù)據(jù)，應(yīng)于以剔除。第19頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)工程上最大測量誤差的估計(jì)

反映測量結(jié)果與真值接近程度的量稱為精度。精度越高，測量誤差愈小。準(zhǔn)確度：反映系統(tǒng)誤差大小的程度

系統(tǒng)誤差越大，準(zhǔn)確度就越低。

精密度：反映隨機(jī)誤差大小的程度

測量的準(zhǔn)確度很高，不一定精密度也很高，反之亦然。

精確度：反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差合成大小的程度

精確度很高，則是指系統(tǒng)誤差和偶然誤差均很小。

工程測量只注意測量中的準(zhǔn)確度，而不考慮精密度。第20頁，共23頁，2023年，2月20日，星期一一、直接測量方法的最大誤差儀表的準(zhǔn)確