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1、下一页总目录 章目录返回上一页上篇上篇 电工仪器与仪表电工仪器与仪表 第一章、检测与转换技术的理论基础第一节 检测与转换技术的基本概念 检测与转换技术是自动检测和自动转换技术的总称信息提取：用组成的测试系统，从自然界诸多的被检查与测量 量（物理量、化学量、生物量、社会量）中提取出有用的信息 （一般都是电信号）。信息转换：将所提取的有用信息，根据下一单元需要，在幅值 、功率级精度等方面进行处理和转换。信息处理：视输出环节的需要，将变换后的电信号进行数字运 算、A/D变换等处理。信息传输：在排除干扰的情况下经济地、准确无误地把信号进 行传递。下一页总目录 章目录返回上一页第二节 测量误差的概念和分
2、类一、有关测量技术的部分名词（1）等精度测量：在同一条件下所进行的一系列重复测量。（2）非等精度测量：在对测量精度有影响一切条件不能维持不变下所进行的一系列重复测量。（3）真值：被测量本身所具有的真实值。一般是不知道的，（4）实际值：在排除系统误差的前提下，非常接近真值得测量值。（5）标称值；测量器具上所标出的数值。 （6）示值：有测量器具读出装置所指示出来的被测量的数值。 （7）测量误差：测量值与被测量实际值之间的误差。 任何测试系统的测量结果都有一定误差，即所谓精度。精度（误差）是一项重要的技术指标。下一页总目录 章目录返回上一页二、误差的分类1、按表示方法分： （1）绝对误差 （2）相对
3、误差 A 、实际相对误差B、示值相对误差C、满度(引用)相对误差（3）容许误差下一页总目录 章目录返回上一页2、按误差出现的规律分 （1） 系统误差(系差)（2） 随机误差（3） 粗大误差3、按误差来源分类（1）工具误差 A；读数误差B：内部噪声引起的误差（2）方法误差4、按照被测量时间变化的速度分类（1）静态误差（2）动态误差5、使用条件分类（1）基本误差：基本误差是测试系统在额定条件下工作时所具有的误 差，它决定了测试系统的精确度。 （2）附加误差6、误差与被测量值的关系分类（1）定值误差（2）累积误差 第三十一节（省略）下一页总目录 章目录返回上一页第二章、电测量指示仪表电测量指示仪表包
4、括模拟式和数字式两大类。 模拟式电测量指示仪表将被测模拟量变换为人们能够感知的机械位移（如指针或光点的角位移 等），并通过指示器指使出被测量值。因此，这类仪表也称为机械式电测量 指示仪表。 下一页总目录 章目录返回上一页数字式电测量指示仪表通过A/D转换器，先将被测模拟量变换成数字量，再以数码的形式显示出被测量的数值。下一页总目录 章目录返回上一页第一节 、电测量指示仪表的一般知识一、电测量指示仪表的组成及其基本原理一）组成利用仪表中通入中间量（一般是电流）后产生电磁作用，使可动部分 受到转矩而发生转动。Y = f ( X )二）测量机构的工作原理1、驱动装置产生转动转矩 T 的部分， 使仪表
5、可动部分受到转矩而发生转动。测量线路测量机构被测量中间量偏转角XY下一页总目录 章目录返回上一页（2）控制装置产生阻转矩TC 的部分，当阻转矩TC等于转动转矩T 时，仪表可动部分平衡在一定的位置。（3）阻尼器（装置）能产生制动力（阻尼力）的装置，使仪表可动部分能迅速静止在平衡位置。空气阻尼器（装置）磁感应阻尼器（装置）（4）指示装置指示装置包括指示器（指针或光表）和刻度盘（表盘）。由于产生转动力距的原理及机构各不相同，便构成了各种不同类型的测量机构，如磁电系、电磁系、电动系等。下一页总目录 章目录返回上一页二、指示仪表的误差和准确度分类仪表的量程内最大基本误差仪表的最大量程（满标值）根据我国国
6、家标准GB76761998（电气测量指示仪表通用技术条件）规定，目前我国直读式电工测量仪表按照准确度分为0.1；0.2；0.5；1.0；1.5；2.5；5.0七级。准确度较高（0.1；0.2；0.5）的仪表常用来进行精密测量或校正其他仪表。仪表的最大引用（ 满度）误差准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的准确度就是根据仪表的仪表的最大引用（满度）误差。下一页总目录 章目录返回上一页例：一准确度为2.5级的电压表，其最大量程为50V，正常情况下, 可认为最大基本误差是不变的, 所以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈大。如用上述电压表来测量实际值为10V的电压时，相对误差为测量实际值为4
7、0V的电压时，相对误差为则可能产生的最大基本误差为在选用仪表的量程时，一般应使被测量的值超过仪表满标值的一半以上。下一页总目录 章目录返回上一页三、指示仪表的主要技术特性（一）仪表的灵敏度（S）和仪表常数（C）如果仪表的刻度是均匀的，测仪表的灵敏度S ：L：仪表指示器的偏转量 ，m：仪表指示器的偏转分格数。 和仪表常数C：仪表的灵敏度（S）和仪表常数（C）反映了仪表对被测量值的分辨力。如果仪表的灵敏度愈高，则仪表系数愈小，对被测量分辨力愈强。（二）仪表的误差和准确度通常0.1级的仪表用作标准表来校准其它工作仪表，0.2级1.0级通常在实验室中使用，1.5级5.0级在工程上使用。下一页总目录 章
8、目录返回上一页（三）仪表本身消耗的功率（四）仪表的阻尼时间仪表的阻尼时间一般不应超过4S，最多不超过6S。（五）过载能力（六）抗外界干扰能力一般分A、A1、B、B1、C五组，如不注明，则属A组仪表。（七）其它 下一页总目录 章目录返回上一页四、四、 指示仪表的分类指示仪表的分类（一）、按照被测量的种类分类次 序 被测测量的种类类 仪仪表名称 符 号电电流表毫安表电压电压 表千伏表功率表千瓦表电电度表相位表频频率表欧姆表兆欧表1 电 流2 电 压3 电功率4 电 能 5 相位差 6 频 率7 电 阻AmAVkVWkWfMkWh下一页总目录 章目录返回上一页（二）、按照仪表的机构和工作原理分类型
9、式符 号被测量的种类磁电式整流式电磁式电动式电流的种类与频率电流、电压、 电阻电流、电压电流、电压电流、电压、电功 率、功率因数、电 能量直 流工频和较高频率的交流直流和工频交流直流及工频与较高频率 的交流（三）、按被测量变化规律分类（见上表）下一页总目录 章目录返回上一页符 号意 义义 -直 流交 流交 直 流3 或 三 相 交 流！2 kV仪仪表绝缘试验电压绝缘试验电压 2000V 或 仪仪表直立放置或 仪仪表水平放置60 仪仪表倾倾斜60度放置电工测量仪表上的几种符号电工测量仪表上的几种符号下一页总目录 章目录返回上一页第二节第二节 磁电系仪表磁电系仪表一、一、 磁电系测量机构磁电系测量
10、机构1. 1. 结构结构螺旋弹簧螺旋弹簧 IINS指针指针永久磁铁永久磁铁圆柱形圆柱形 铁心铁心OO线圈线圈(1) (1) 固定部分固定部分马蹄形永久磁铁、极掌马蹄形永久磁铁、极掌NSNS及圆柱形铁心等。及圆柱形铁心等。(2) (2) 可动部分可动部分铝框及线圈，两根半轴铝框及线圈，两根半轴O O和和O O ，螺旋弹簧及指针。螺旋弹簧及指针。极极掌与掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中产生均匀的辐射方向铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中产生均匀的辐射方向的磁场。的磁场。下一页总目录 章目录返回上一页2. 工作原理(1) 转动转矩T 的产生(2) 阻转矩TC的产生在线圈和指针转动时，螺旋弹
11、簧被扭紧而产生阻转矩TC。线圈受到的转矩 T = k1IFSNF线圈通入电流 I 电磁力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动， 弹簧的TC与指针的偏转角成正比，即 TC= k2当弹簧的阻转矩T与线圈受到的转矩TC达到平衡时，可动部分停止转动，此时有T = TC 下一页总目录 章目录返回上一页当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即TC= T 时，可转动部分便停止转动， T = k1I ， TC= k2 。仪表的标度尺上作均匀刻度。3. 阻尼作用的产生当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通，在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生与转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位
12、置。即指针的偏转角 结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。 下一页总目录 章目录返回上一页4.4.用途用途5.优点：刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗 电能量小；受外界磁场影响小。缺点：只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。测量直流电压、直流电流及电阻。下一页总目录 章目录返回上一页二、二、 磁电系电流表磁电系电流表若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一个分流电阻 RA 。电流表应串联在电路中，电流表的内阻要很小。I负 载AI负 载RARgIg式中：Rg 测量机构的电阻RA 分流器的电阻测量直流电流通常用磁电式电流表。电流表的测量线路就是与测量机构（俗称 表头）相并连的分
13、流器，构成分流器的电阻称分流电阻。下一页总目录 章目录返回上一页由可得，分流电阻可知，需扩大的量程愈大，则分流电阻应愈小。例: 有一磁电式电流表，当无分流器时，表头的满标值电流为5mA，表头电阻为20 。今欲使其量程（满标值）为1A，问分流器的电阻应为多大？下一页总目录 章目录返回上一页分流器一般用锰铜制成，它的优点是电阻大,温度系数小。仪表的游丝是用磷铜或青铜制成，线圈用铜线绕制，它们的电阻系数较大。在表头中串联一个锰铜电阻RL进行温度补偿。 （二）多量程电流表环形分流器优点：1、无论量程如何改变，与表头闭合的电阻值不 变，所以仪表的阻尼时间不便。2、开关不包括在分流器内，对仪表的准确度无
14、影响。3、开关接触不良不会造成表头过载。环形分流器缺点：分流电阻的计算较为复杂。多量程分流器多量程分流器RgIgabR1R2R3S123I1I2 I3下一页总目录 章目录返回上一页三、 磁电系电压表表的内阻要很高。若要扩大电压表的量程，可在测量机构上串联一个倍压电阻 RV 。电压表应并联在被测电路两端，式中：Rg 测量机构的电阻RV 倍压器的电阻U U负负 载载V V+ + U U负负 载载+ +R Rg gR RV V+ +U Ug g测量直流电压通常用磁电式电压表，测量交流电流通常用电磁式电压。下一页总目录 章目录返回上一页由可得，串联电阻可知，需扩大的量程愈大，则串联电阻应愈大。例: 有
15、一电压表，其量程为50V，内阻为2000 。今欲使其量程扩大到300V，问还需串联多大电阻的倍压器？下一页总目录 章目录返回上一页多量程电压的测量线路多量程电压的测量线路RgU3Rf1Rf2Rf3U1U3即由上面各式可以计算出个附加电阻值。下一页总目录 章目录返回上一页四、四、 磁电系磁电系欧姆表欧姆表1.磁电系欧姆表的工作原理磁电系测量机构配上适当的测量线路可以构成测量电阻用的欧姆表RgRIURxab欧姆表的原理电路图欧姆表的原理电路图当Rx=0 时，I=I。指针满偏；当R时，I=0 指针不偏转；当R=Rg时， I=U/（2Rg）=Ig/2，指针偏转到标尺的中心位置。因此，Rg称为欧姆表的
16、中值电阻。欧姆表的刻度不均匀。下一页总目录 章目录返回上一页（二）欧姆表的倍率欧姆表的标尺很不均匀，要测量更大或更小的电阻均不容易读数，要测量各种不同大小的电阻值，应当做成具有不同中值电阻的多欧姆表。为了共用一条标尺，使读数方便，各档的中值电阻是十进制。RgRIURxabR1R2R31S10100多挡欧姆表原理图多挡欧姆表原理图下一页总目录 章目录返回上一页（三）欧姆表的调零当干电池的电压U高于或低于额定（1.5V）时，指针达不到欧姆零点。为此，在欧姆表表中必须设有调零装置。不我待短接a、b，调节RP，可使表头满偏Rx=0，达到调零的目的。开路a、b，调节机械旋钮，指针不偏转（R），进行机械调零。为了提高准确度，在测量电阻时，每换一次档，都要重新调零。URgRIRxabR1R2R31S10100RPRPRd欧姆表的调
