電子課件-《電工儀表與測(cè)量(第五版)》第一章剖析

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),1.掌握電工測(cè)量的概念。 2.掌握常用電工測(cè)量方法,1-1 常用電工測(cè)量方法,測(cè)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(cè)量方法有關(guān)。 所謂電工測(cè)量就是把被測(cè)的電量、磁量或電參數(shù)與同類標(biāo)準(zhǔn)量(即度量器)進(jìn)行比較，從而確定被測(cè)量大小的過程,一、電工測(cè)量,標(biāo)準(zhǔn)電阻 標(biāo)準(zhǔn)電感 標(biāo)準(zhǔn)電容,常見的標(biāo)準(zhǔn)度量器,特點(diǎn)：凡能用直接指示的儀器儀表讀取被測(cè)量數(shù)值，而無需度量器直接參與的測(cè)量方法，叫做直接測(cè)量法。 適用范圍：適用于準(zhǔn)確度要求不太高的場(chǎng)合,二、常用的電工測(cè)量方法,1.直接測(cè)量法,直接測(cè)量法的優(yōu)缺點(diǎn),特點(diǎn)：測(cè)量時(shí)先測(cè)出與被測(cè)量有關(guān)的電量

2、，然后通過計(jì)算求得被測(cè)量數(shù)值的方法，叫做間接測(cè)量法。 適用范圍：適用于準(zhǔn)確度要求不高的特殊場(chǎng)合,2.間接測(cè)量法,間接測(cè)量法的優(yōu)缺點(diǎn),用間接法測(cè)量晶體管放大器的直流靜態(tài)工作點(diǎn),三、用間接測(cè)量法測(cè)量晶體管放大器的直流靜態(tài)工作點(diǎn),用直接測(cè)量法和間接測(cè)量法測(cè)量放大電路的直流靜態(tài)工作點(diǎn),思考與練習(xí),1.什么叫度量器？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？ 2.常用的電工測(cè)量方法分哪幾類？各自的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？各適合于哪些場(chǎng)合？ 3.為什么要用間接測(cè)量法測(cè)量晶體管放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，而不用直接測(cè)量法,返回章目錄,1.掌握常用電工儀表的分類方法。 2.能識(shí)別電工指示儀表的型號(hào)和標(biāo)志,1-2 常用電工

3、儀表的分類、型號(hào)及標(biāo)志,一、常用電工儀表的分類,在電工測(cè)量中，測(cè)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,1.指示儀表,特點(diǎn)：能將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為儀表可動(dòng)部分的機(jī)械偏轉(zhuǎn)角，并通過指示器直接指示出被測(cè)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(dòng)系儀表和感應(yīng)系儀表。此外，還有整流系儀表、鐵磁電動(dòng)系儀表等。 典型儀表：安裝式儀表、便攜式儀表,常見的安裝式儀表,便攜式儀表,2.比較儀表,特點(diǎn)：在測(cè)量過程中，通過被測(cè)量與同類標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果才能確定被測(cè)量的大小

4、。 分類：直流比較儀表和交流比較儀表。直流電橋和電位差計(jì)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,比較式直流電橋,3.數(shù)字儀表,特點(diǎn)：采用數(shù)字測(cè)量技術(shù)，并以數(shù)碼的形式直接顯示出被測(cè)量的大小。 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,4.智能儀表,特點(diǎn)：利用微處理器的控制和計(jì)算功能，這種儀器可實(shí)現(xiàn)程控、記憶、自動(dòng)校正、自診斷故障、數(shù)據(jù)處理和分析運(yùn)算等功能。 分類：帶微處理器的智能儀器；自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 典型儀表：數(shù)字式存儲(chǔ)示波器,數(shù)字式存儲(chǔ)示波器,二、電工指示儀表的型號(hào),1.安裝式指示儀表,4,2,C,10,A

5、,形狀第二位代號(hào),形 狀 第 一 位 代 號(hào),系列代號(hào),設(shè)計(jì)序號(hào),用途號(hào),表示一塊設(shè)計(jì)序號(hào)為10的安裝式磁電系電流表,系列代號(hào),設(shè)計(jì)序號(hào),用途號(hào),表示一塊設(shè)計(jì)序號(hào)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(hào)前面是否有數(shù)字,2.便攜式指示儀表,便攜式指示儀表和安裝式指示儀表型號(hào)的區(qū)別主要是看其組別號(hào)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(gòu)買安裝式指示儀表時(shí)一定要選擇形狀代號(hào)符合安裝要求的儀表，否則購(gòu)買的儀表可能安裝不到開關(guān)柜上去,系列代號(hào),設(shè)計(jì)序號(hào),DD,282,系列代號(hào)中： DD單相電能表 DS三相電能表 DX無功電能

6、表,3.電能表,表示一塊設(shè)計(jì)序號(hào)為282的單相電能表,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(hào)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(hào)叫做儀表的標(biāo)志,三、電工儀表的標(biāo)志,測(cè)量單位的符號(hào),按外界條件分組的符號(hào),上面儀表面板上的型號(hào)符號(hào)及圖形符號(hào)的含義是什么,1.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(diǎn)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(biāo)志圖形符號(hào)。 3.解釋下列電工儀表型號(hào)的含義： 45T1cosj T62V DS36 DT12 D3Hz DD862,返回章目錄,思考與練習(xí),1.了解誤差的三種表示方法。 2.掌握儀表

7、的準(zhǔn)確度及意義,1-3 電工儀表的誤差和準(zhǔn)確度,誤差：在電工測(cè)量中，無論哪種電工儀表，也不論其質(zhì)量多高，它的測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的實(shí)際值之間總會(huì)存在一定的差值，這個(gè)差值叫做誤差。 準(zhǔn)確度：是指儀表的測(cè)量結(jié)果與實(shí)際值的接近程度,儀表的準(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,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?yàn)槠x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(shí)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,一、儀表的誤差及分類,二

8、、誤差的表示方法,1.絕對(duì)誤差,儀表的指示值A(chǔ)x與被測(cè)量實(shí)際值A(chǔ)0之間的差值，叫做絕對(duì)誤差。 AxA0 在計(jì)算值時(shí)，通?？捎脴?biāo)準(zhǔn)表的指示值作為被測(cè)量的實(shí)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,實(shí)際中在測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，可以用絕對(duì)誤差的絕對(duì)值來比較不同儀表的準(zhǔn)確程度，越小的儀表越準(zhǔn)確,例,用一只標(biāo)準(zhǔn)電壓表來校驗(yàn)甲、乙兩只電壓表，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)表的指示值為220V時(shí)，甲、乙兩表的讀數(shù)分別為220.5V和219V，求甲、乙兩表的絕對(duì)誤差。 解： 代入絕對(duì)誤差的定義式得 甲表的絕對(duì)誤差 1Ax1A0 220.52200.5V 乙表的絕對(duì)誤差 2Ax2A0 219220

9、1V,絕對(duì)誤差與被測(cè)量實(shí)際值A(chǔ)0比值的百分?jǐn)?shù)，叫做相對(duì)誤差，即 一般情況下實(shí)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(jì)算,2.相對(duì)誤差,實(shí)際測(cè)量中，相對(duì)誤差不僅常用來表示測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，而且便于在測(cè)量不同大小的被測(cè)量時(shí)，對(duì)其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度進(jìn)行比較,例 已知甲表測(cè)量200V電壓時(shí)l+2V，乙表測(cè)量10V電壓時(shí)2+1V，試比較兩表的相對(duì)誤差。 解：甲表相對(duì)誤差為 乙表相對(duì)誤差為,在測(cè)量不同大小的被測(cè)量時(shí)，不能簡(jiǎn)單地用絕對(duì)誤差來判斷測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。只能用相對(duì)誤差來比較測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度,絕對(duì)誤差與儀表量程（最大讀數(shù)）Am比值的百分?jǐn)?shù)，叫做引用誤差m，即,3.引用誤差m,工

10、程中，一般采用引用誤差來反映儀表的準(zhǔn)確程度,引用誤差實(shí)際上就是儀表在最大讀數(shù)時(shí)的相對(duì)誤差，即滿度相對(duì)誤差。因?yàn)榻^對(duì)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,國(guó)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,儀表的準(zhǔn)確度：儀表的最大絕對(duì)誤差m與儀表量程Am比值的百分?jǐn)?shù)，叫做儀表的準(zhǔn)確度（K）。即,K表示儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)，它的百分?jǐn)?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,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(jí)儀表所允許的最大絕對(duì)誤差m，即,例 用準(zhǔn)確度等級(jí)為5.0級(jí)、量程為500V的電

11、壓表，分別測(cè)量50V和500V的電壓。求其相對(duì)誤差各為多少? 解：先求出該表的最大絕對(duì)誤差 測(cè)量50V電流時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)誤差為 測(cè)量500V電流時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)誤差為,由以上計(jì)算結(jié)果可以看出: 一般情況下，測(cè)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(cè)量正好等于儀表量程時(shí)，兩者才會(huì)相等。 實(shí)際測(cè)量時(shí)，為保證測(cè)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,通常測(cè)量時(shí)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,1.儀表的誤差分哪幾類？外磁場(chǎng)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(chǎng)合？ 3.“儀表的準(zhǔn)確度越高，測(cè)量準(zhǔn)確度也越高”這話對(duì)

12、嗎？為什么？ 4.什么叫“合適的儀表量程”,返回章目錄,思考與練習(xí),1.熟悉測(cè)量誤差的概念。 2.掌握產(chǎn)生測(cè)量誤差的原因及其消除方法,1-4 測(cè)量誤差及消除方法,指在相同條件下多次測(cè)量同一量時(shí)，誤差的大小和符號(hào)均保持不變，而在條件改變時(shí)遵從一定規(guī)律變化的誤差,一、系統(tǒng)誤差,測(cè)量?jī)x表的誤差。包括基本誤差和附加誤差。 測(cè)量方法的誤差。 儀表受外磁場(chǎng)的影響。 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,重新配置合適的儀表或?qū)x表進(jìn)行校正。 采用合理的測(cè)量方法。 采用正負(fù)誤差補(bǔ)償法。 采用替代法。 引入校正值,2.消除系統(tǒng)誤差的方法,偶然誤差是一種大小和符號(hào)都不固定的誤差，又稱為“

13、隨機(jī)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(fù)測(cè)量次數(shù)取算術(shù)平均值的方法來消除偶然誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,疏失誤差是一種嚴(yán)重歪曲測(cè)量結(jié)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(zhì)太差，不懂正確讀數(shù)而造成的誤差。 消除方法：對(duì)含有疏失誤差的測(cè)量結(jié)果應(yīng)拋棄不用。消除疏失誤差的根本方法是加強(qiáng)操作者的工作責(zé)任心，倡導(dǎo)認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，同時(shí)要提高操作者的素質(zhì)和技能水平,1.什么叫測(cè)量誤差？它分為哪幾類？ 2.測(cè)量誤差和儀表誤差之間有什么關(guān)系？ 3.“正負(fù)誤

14、差補(bǔ)償法可以消除系統(tǒng)誤差”，這句話對(duì)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,思考與練習(xí),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,測(cè)量線路,測(cè)量機(jī)構(gòu),作用是把不同的被測(cè)電量按一定比例轉(zhuǎn)換成能被測(cè)量機(jī)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(dòng)部分的機(jī)械偏轉(zhuǎn)角,被測(cè)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,測(cè)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(cè)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

15、被測(cè)量的數(shù)值，要求偏轉(zhuǎn)角一定要與被測(cè)電量(過渡電量)保持一定的函數(shù)關(guān)系,二、測(cè)量線路,三、測(cè)量機(jī)構(gòu),1.轉(zhuǎn)動(dòng)力矩裝置,產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的裝置都由固定部分和可動(dòng)部分組成。 轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M的大小與被測(cè)量x及指針偏轉(zhuǎn)角成某種函數(shù)關(guān)系,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(dòng)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,用游絲產(chǎn)生反作用力矩的裝置,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,3.阻尼力矩裝置,為了縮短可動(dòng)部分?jǐn)[動(dòng)的時(shí)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

16、器兩種,阻尼力矩Mz只在儀表可動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)時(shí)才能產(chǎn)生。Mz的大小與運(yùn)動(dòng)速度成正比，方向與可動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)方向相反。當(dāng)可動(dòng)部分在平衡位置靜止時(shí)，Mz0,阻尼力矩特點(diǎn),空氣阻尼器,磁感應(yīng)阻尼器,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(jiān)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,矛形指針 刀形指針 光標(biāo)指示器,安裝反射鏡的表盤,反射鏡,5.支撐裝置,測(cè)量機(jī)構(gòu)中的可動(dòng)部分要隨被測(cè)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,

17、軸尖軸承支撐方式,張絲彈片支撐方式,1.電工指示儀表由哪幾部分組成？各自的作用是什么？哪個(gè)是儀表的核心？ 2.電工指示儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)中能產(chǎn)生幾種力矩？這幾種力矩的特點(diǎn)是什么？ 3.測(cè)量機(jī)構(gòu)中若沒有阻尼力矩，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象,返回章目錄,思考與練習(xí),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,標(biāo)準(zhǔn)表或精密測(cè)量時(shí)可選用0.1級(jí)或0.2級(jí)的儀表。 實(shí)驗(yàn)室一般選用0.5級(jí)或1.0級(jí)的儀表。 一般的工程測(cè)量可選用1.5級(jí)以下的儀表,一、要有足夠的準(zhǔn)確度,儀表的靈敏度,在電工指示儀表中，儀表可動(dòng)部分偏轉(zhuǎn)角的變化量與被測(cè)量的變化量x之比值叫做儀表的靈敏度。用S表

18、示。即 靈敏度描述了儀表對(duì)被測(cè)量的反應(yīng)能力，即反映了儀表所能測(cè)量的最小被測(cè)量,在實(shí)際測(cè)量中，要根據(jù)被測(cè)量的要求選擇合適的靈敏度。 例如，萬用表的測(cè)量機(jī)構(gòu)就要選用靈敏度較高的儀表，而一般工程測(cè)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,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(duì)刻度不均勻的標(biāo)度尺，應(yīng)標(biāo)明讀數(shù)的起點(diǎn)，并用符號(hào)“ ”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,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擺動(dòng)的時(shí)間要盡可能短，在儀表測(cè)量時(shí)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(huì)出現(xiàn)指針在平衡位置左右擺動(dòng)，長(zhǎng)時(shí)間不能停留在平衡位置，從而延長(zhǎng)讀數(shù)