電工測(cè)量與指示儀表的基礎(chǔ)知識(shí)

1、 測(cè)量是通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法及各種儀器儀表，對(duì) 客觀事物取得定量信息即數(shù)量概念的過(guò)程 。人們通過(guò)對(duì)客觀事物大量的觀察和測(cè)量 ，形成定性和定量的認(rèn)識(shí)，歸納、建立起 各種定理和定律，而后又要通過(guò)測(cè)量來(lái)驗(yàn) 證這些認(rèn)識(shí)、定理和定律是否符合實(shí)際情 況。 電工測(cè)量與指示儀表的基礎(chǔ)知識(shí) 第一節(jié) 測(cè)量的基本概念 電工測(cè)量泛指以電工技術(shù)為基本手段的一 種測(cè)量技術(shù)，是利用電工儀表，獲得被測(cè) 電量（電壓、電流、功率等）或磁量（磁 感應(yīng)強(qiáng)度、磁通等）數(shù)值的過(guò)程。 電工測(cè)量不僅應(yīng)用于電學(xué)各專業(yè)，也廣泛 應(yīng)用于物理學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、機(jī)械學(xué)、材 料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域以及生產(chǎn) 、國(guó)防、交通、通訊、商業(yè)貿(mào)易、生態(tài)環(huán) 境保護(hù)乃至日

2、常生活的各個(gè)方面。 近幾十年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅 猛發(fā)展，為電工測(cè)量和測(cè)量?jī)x器儀表的發(fā) 展增添了巨大活力。電子計(jì)算機(jī)尤其是微 型計(jì)算機(jī)與電工測(cè)量?jī)x器相結(jié)合，構(gòu)成了 一代嶄新的儀器和測(cè)試系統(tǒng)，即人們通常 所說(shuō)的“智能儀器”和“自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)” 。 電工測(cè)量技術(shù)(包括測(cè)量理論、方法，測(cè)量 儀器裝置等)已成為整個(gè)電工學(xué)領(lǐng)域的一個(gè) 重要分支。 一、電工測(cè)量的內(nèi)容和特點(diǎn) 電量的測(cè)量：如頻率、電壓、電流、功率 波形、頻率、周期、相位、失真度、調(diào)幅 度、電阻、電感、電容、阻抗參數(shù)等的測(cè) 量 非電量的測(cè)量：如位移、速度、溫度、壓 力、流量、物面高度、物質(zhì)成分等的測(cè)量 。傳感技術(shù)的發(fā)展為這類測(cè)量提供了新的

3、 方法和途徑。 電工測(cè)量具有如下一些特點(diǎn)： 1、測(cè)量頻率范圍寬 2、測(cè)量量程寬 3、測(cè)量準(zhǔn)確度高低相差懸殊 4、易于實(shí)現(xiàn)測(cè)試智能化和測(cè)試自動(dòng)化 5、影響因素眾多，誤差處理復(fù)雜 二、電工測(cè)量的方法和分類 按測(cè)量手續(xù)分類 1、直接測(cè)量：是指直接從測(cè)量?jī)x表的讀數(shù)獲取被測(cè)量量值的方法，比 如用電壓表測(cè)量晶體管的工作電壓，用歐姆表測(cè)量電阻阻值等。直接 測(cè)量的特點(diǎn)是不需要對(duì)被測(cè)量與其它實(shí)測(cè)的量進(jìn)行函數(shù)關(guān)系的輔助運(yùn) 算，因此測(cè)量過(guò)程簡(jiǎn)單迅速，是工程測(cè)量中廣泛應(yīng)用的測(cè)量方法。 2、間接測(cè)量：是利用直接測(cè)量的量與被測(cè)量之間的函數(shù)關(guān)系(可以是公 式、曲線或表格等)，間接得到被測(cè)量量值的測(cè)量方法。例如需要測(cè) 量電阻

4、上消耗的直流功率P，可以通過(guò)直接測(cè)量電壓U，電流I，而后 根據(jù)函數(shù)關(guān)系PUI，經(jīng)過(guò)計(jì)算，“間接”獲得功耗P。間接測(cè)量費(fèi) 時(shí)費(fèi)事，常在下列情況下使用：直接測(cè)量不方便，或間接測(cè)量的結(jié)果 較直接測(cè)量更為準(zhǔn)確，或缺少直接測(cè)量?jī)x器等。 3、組合測(cè)量：當(dāng)某項(xiàng)測(cè)量結(jié)果需用多個(gè)未知參數(shù)表達(dá)時(shí)，可通過(guò)改變 測(cè)量條件進(jìn)行多次測(cè)量，根據(jù)測(cè)量值與未知參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系列出方 程組并求解，進(jìn)而得到未知量，這種測(cè)量方法稱為組合測(cè)量。 按測(cè)量方式分類 1、偏差式測(cè)量法：在測(cè)量過(guò)程中，用儀器儀表指針的位移 （偏差）表示被測(cè)量大小的測(cè)量方法，稱為偏差式測(cè)量法 。例如使用萬(wàn)用表測(cè)量電壓、電流等。由于是從儀表刻度 上直接讀取被測(cè)量，

5、包括大小和單位，因此這種方法也叫 直讀法。 2、零位式測(cè)量法：零位式測(cè)量法又稱作零示法或平衡式測(cè) 量法。測(cè)量時(shí)用被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量相比較（因此也把這種方 法叫作比較測(cè)量法），用指零儀表（零示器）指示被測(cè)量 與標(biāo)準(zhǔn)量相等（平衡），從而獲得被測(cè)量。 3、微差式測(cè)量法：偏差式測(cè)量法和零位式測(cè)量法相結(jié)合， 構(gòu)成微差式測(cè)量法。它通過(guò)測(cè)量待測(cè)量與基準(zhǔn)量之差（通 常該差值很?。﹣?lái)得到待測(cè)量的值。 按被測(cè)量的性質(zhì)分類 1、時(shí)域測(cè)量：時(shí)域測(cè)量也叫作瞬態(tài)測(cè)量，主要測(cè)量被測(cè)量隨時(shí)間的變 化規(guī)律。典型的例子如用示波器觀察脈沖信號(hào)的升沿、下降沿、平頂 降落等脈沖參數(shù)以及動(dòng)態(tài)電路的暫態(tài)過(guò)程等。 2、頻域測(cè)量：頻域測(cè)量也稱為穩(wěn)

6、態(tài)測(cè)量，主要目的是獲取待測(cè)量與頻 率之間的關(guān)系。如用頻譜分析儀分析信號(hào)的頻譜、測(cè)量放大器的幅頻 特性、相頻特性等。 3、數(shù)據(jù)域測(cè)量：數(shù)據(jù)域測(cè)量也稱為邏輯量測(cè)量，主要是用邏輯分析儀 等設(shè)備對(duì)數(shù)字量或電路的邏輯狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。數(shù)據(jù)域測(cè)量可以同時(shí)觀 察多條數(shù)據(jù)通道上的邏輯狀態(tài)，或者顯示某條數(shù)據(jù)線上的時(shí)序波形， 還可以借助計(jì)算機(jī)分析大規(guī)模集成電路芯片的邏輯功能等。隨著微電 子技術(shù)的發(fā)展需要，數(shù)據(jù)域測(cè)量及其測(cè)量智能化、自動(dòng)化顯得愈來(lái)愈 重要。 4、隨機(jī)測(cè)量：隨機(jī)測(cè)量又叫作統(tǒng)計(jì)測(cè)量，主要是對(duì)各類噪聲信號(hào)進(jìn)行 動(dòng)態(tài)測(cè)量和統(tǒng)計(jì)分析。這是一項(xiàng)較新的測(cè)量技術(shù)，尤其在通信領(lǐng)域有 著廣泛應(yīng)用。 除了上述幾種常見(jiàn)的分類方

7、法外，還有其他一些分類方法。比如，按 照對(duì)測(cè)量精度的要求，可以分為精密測(cè)量和工程測(cè)量；按照測(cè)量時(shí)測(cè) 量者對(duì)測(cè)量過(guò)程的干預(yù)程度分為自動(dòng)測(cè)量和非自動(dòng)測(cè)量；按照被測(cè)量 與測(cè)量結(jié)果獲取地點(diǎn)的關(guān)系分為本地（原位）測(cè)量和遠(yuǎn)地測(cè)量（遙測(cè) ），接觸測(cè)量和非接觸測(cè)量；按照被測(cè)量的屬性分為電量測(cè)量和非電 量測(cè)量等等。 在選擇測(cè)量方法時(shí)，要綜合考慮下列主要因素：被測(cè)量本身的特性 ；所要求的測(cè)量準(zhǔn)確度；測(cè)量環(huán)境；現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備等。在此基 礎(chǔ)上，選擇合適的測(cè)量?jī)x器和正確的測(cè)量方法。正確可靠的測(cè)量結(jié)果 的獲得，要依據(jù)測(cè)量方法和測(cè)量?jī)x器的正確選擇、正確操作和測(cè)量數(shù) 據(jù)的正確處理。否則，即便使用價(jià)值昂貴的精密儀器設(shè)備，也不一定

8、 能夠得到準(zhǔn)確的結(jié)果，甚至可能損壞測(cè)量?jī)x器和被測(cè)設(shè)備。 第二節(jié) 測(cè)量的誤差及數(shù)據(jù)的處理 在實(shí)際測(cè)量中，由于測(cè)量器具不準(zhǔn)確，測(cè)量手段不完善， 環(huán)境影響，測(cè)量操作不熟練及工作疏忽等因素，都會(huì)導(dǎo)致 測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值不同。測(cè)量?jī)x器儀表的測(cè)量值與 被測(cè)量真值之間的差異，稱為測(cè)量誤差。測(cè)量誤差的存在 具有必然性和普遍性，人們只能根據(jù)需要和可能，將其限 制在一定范圍內(nèi)而不可能完全加以消除，所以，我們通常 說(shuō)誤差是不可避免的。人們進(jìn)行測(cè)量的目的，通常是為了 獲得盡可能接近真值的測(cè)量結(jié)果，如果測(cè)量誤差超出一定 限度，測(cè)量工作及由測(cè)量結(jié)果所得出的結(jié)論就失去了意義 。在科學(xué)研究及現(xiàn)代生產(chǎn)中，錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果有時(shí)

9、還會(huì)使 研究人員作出錯(cuò)誤的判斷，使研究工作誤入歧途甚至帶來(lái) 災(zāi)難性后果。因此，人們不得不認(rèn)真對(duì)待測(cè)量誤差，研究 誤差產(chǎn)生的原因，誤差的性質(zhì)，減小誤差的方法以及對(duì)測(cè) 量結(jié)果的處理等。 一、幾個(gè)基本的誤差概念 1、真值A(chǔ)0 一個(gè)物理量在一定條件下所呈現(xiàn)的客觀大小或真實(shí)數(shù)值稱作它的真值。要想 得到真值，必須利用理想的量具或測(cè)量?jī)x器進(jìn)行無(wú)誤差的測(cè)量。由此可推斷 ，物理量的真值實(shí)際上是無(wú)法測(cè)得的。 2、指定值A(chǔ)s 由于絕對(duì)真值是不可知的，所以一般由國(guó)家設(shè)立各種盡可能維持不變的實(shí)物 標(biāo)準(zhǔn)（或基準(zhǔn)），以法令的形式指定其所體現(xiàn)的量值作為計(jì)量單位的指定值 。例如指定國(guó)家計(jì)量局保存的鉑銥合金圓柱體質(zhì)量原器的質(zhì)量為

10、1kg 。國(guó)際 間通過(guò)互相比對(duì)保持一定程度的一致。指定值也叫約定真值，一般就用來(lái)代 替真值。 3、實(shí)際值A(chǔ) 實(shí)際測(cè)量中，不可能都直接與國(guó)家基準(zhǔn)相比對(duì)，所以國(guó)家通過(guò)一系列的各級(jí) 實(shí)物計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成量值傳遞網(wǎng)，把國(guó)家基準(zhǔn)所體現(xiàn)的計(jì)量單位逐級(jí)比較傳遞 到日常工作儀器或量具上去。在每一級(jí)的比較中，都以上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)所體現(xiàn)的 值當(dāng)作準(zhǔn)確無(wú)誤的值，通常稱為實(shí)際值，也叫作相對(duì)真值，比如如果更高一 級(jí)測(cè)量器具的誤差為本級(jí)測(cè)量器具誤差的13到 ll0，就可以認(rèn)為更高一 級(jí)測(cè)量器具的測(cè)得值（示值）為真值。在本書(shū)后面的敘述中，不再對(duì)實(shí)際值 和真值加以區(qū)別。 4、標(biāo)稱值 測(cè)量器具上標(biāo)定的數(shù)值稱為標(biāo)稱值。如標(biāo)準(zhǔn)電阻上標(biāo)出的1

11、 ，標(biāo)準(zhǔn) 電池上標(biāo)出來(lái)的電動(dòng)勢(shì)1 .5 V等。由于制造和測(cè)量精度不夠以及環(huán)境 等因素的影響，標(biāo)稱值并不一定等于它的真值或?qū)嶋H值。為此，在標(biāo) 出測(cè)量器具的標(biāo)稱值時(shí)，通常還要標(biāo)出它的誤差范圍或準(zhǔn)確度等級(jí)。 5、示值 由測(cè)量器具指示的被測(cè)量量值稱為測(cè)量器具的示值，也稱測(cè)量器具的 測(cè)得值或測(cè)量值，它包括數(shù)值和單位。一般地說(shuō)，示值與測(cè)量?jī)x表的 讀數(shù)有區(qū)別，讀數(shù)是儀器刻度盤上直接讀到的數(shù)字。例如以l00分度 表示50mA的電流表，當(dāng)指針指在刻度盤上的50處時(shí)，讀數(shù)是50，而 值是25mA。為便于核查測(cè)量結(jié)果，在記錄測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，一般應(yīng)記錄 儀表量程、讀數(shù)和示值（當(dāng)然還要記載測(cè)量方法、連接圖、測(cè)量環(huán)境 、測(cè)量

12、用儀器及編號(hào)、測(cè)量者姓名、測(cè)量日期等），對(duì)于數(shù)字顯示儀 表，通常示值和讀數(shù)是統(tǒng)一的。 二、誤差的表示方法 1、絕對(duì)誤差 絕對(duì)誤差定義為： ，式中x稱為絕對(duì)誤差，x 稱為測(cè)得值， A0為被測(cè)量真值。前面已提到，真值A(chǔ)0 一般無(wú)法得到，所以用實(shí)際值A(chǔ)代替A0 ，因而絕對(duì)誤差 更有實(shí)際意義的定義是： 對(duì)于絕對(duì)誤差，應(yīng)注意下面幾個(gè)特點(diǎn)： （1）絕對(duì)誤差是有單位的量，其單位與測(cè)得值和實(shí)際 值相同。 （2）絕對(duì)誤差是有符號(hào)的量，其符號(hào)表示出測(cè)量值與 實(shí)際值的大小關(guān)系，若測(cè)得值較實(shí)際值大，則絕對(duì)誤差 為正值，反之為負(fù)值。 （3）測(cè)得值與被測(cè)量實(shí)際值間的偏離程度和方向通過(guò) 絕對(duì)誤差來(lái)體現(xiàn)。 0 Axx Axx

13、 2、相對(duì)誤差 相對(duì)誤差用來(lái)說(shuō)明測(cè)量精度的高低，又可分為： （1）實(shí)際相對(duì)誤差 實(shí)際相對(duì)誤差定義為： （2）示值相對(duì)誤差 示值相對(duì)誤差也叫標(biāo)稱相對(duì)誤差，定義為： 如果測(cè)量誤差不大，可用示值相對(duì)誤差 代替實(shí)際誤差 ，但若 和 相差較大，兩者應(yīng)加以區(qū)別。 （3）滿度相對(duì)誤差 滿度相對(duì)誤差定義為儀器量程內(nèi)最大絕對(duì)誤差 與測(cè)量?jī)x器滿度值 （量程上限值） 的百分比值 滿度相對(duì)誤差也叫作滿度誤差和引用誤差。由上式可以看出，通過(guò) 滿度誤差實(shí)際上給出了儀表各量程內(nèi)絕 對(duì)誤差的最大值 %100 A x A %100 x x x x x A A m x m x%100 m m m x x mmm xx 電工實(shí)驗(yàn)中

14、經(jīng)常需要用到各種指示儀表對(duì)電壓、電流、功 率等物理量進(jìn)行測(cè)量 一電工測(cè)量一電工測(cè)量 電工測(cè)量，是利用電工儀表，獲得被測(cè)電量（電壓、電流、 功率等）或磁量（磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通等）數(shù)值的過(guò)程。 電工測(cè)量主要分兩類： 1直接測(cè)量：從一次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中直接獲得數(shù)據(jù)的 測(cè)量方法； 2間接測(cè)量：先測(cè)量與被測(cè)物理量有函數(shù)關(guān)系的中間物 理量、再利用中間物理量的數(shù)值去計(jì)算被 測(cè)物理量的測(cè)量方法。 二測(cè)量誤差二測(cè)量誤差 電工測(cè)量無(wú)論采用怎樣的儀器儀表和測(cè)量 方法，都會(huì)有測(cè)量誤差，它是測(cè)量結(jié)果與 被測(cè)物理量實(shí)際值（真值）之間的差異。 1系統(tǒng)誤差 系統(tǒng)誤差是測(cè)量結(jié)果有一定規(guī)律地向某一 方向偏離，如相對(duì)于真實(shí)值偏大或偏

15、?。?（1）儀表誤差：儀表在規(guī)定的正常工作條 件下進(jìn)行測(cè)量時(shí)所具有的誤差 。 儀表的正常工作條件是指： A指針該調(diào)零時(shí)應(yīng)調(diào)到零位； B按規(guī)定位置放置； C在規(guī)定的溫度、濕度下工作； D除地磁場(chǎng)外沒(méi)有超過(guò)規(guī)定強(qiáng)度的外來(lái)磁 場(chǎng)； E交流儀表的被測(cè)電流規(guī)定為一定頻率范 圍內(nèi)的正弦波形。 儀表誤差儀表誤差 1儀表誤差的分類（根據(jù)儀表誤差的產(chǎn) 生原因） （1）基本誤差：；它主要是由儀表的結(jié)構(gòu) 性能和制作性能不完善引起的精確程度差 異，這是儀表本身固有的，即使再精密的 儀表也會(huì)有。 （2）附加誤差：儀表不在規(guī)定的正常工作 條件下進(jìn)行測(cè)量而引起的誤差。 2儀表誤差的表示形式 （1）絕對(duì)誤差：測(cè)量值A(chǔ)X被測(cè)量

16、對(duì) 象實(shí)際值A(chǔ)O （2）相對(duì)誤差：（/AO）100% （/AX）100% （因AO較難確定，故工程上常用AX代替AO） （3）引用誤差：n（/Am）100% （Am：儀表的最大測(cè)量范圍量程） 3儀表的準(zhǔn)確度等級(jí) 準(zhǔn)確度等級(jí)K反映的是儀表的基本誤差，其 實(shí)質(zhì)是最大引用誤差（n）m： K% =（n）m（m/Am）100% （m：儀表在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)最大絕對(duì)誤 差） 由此可得：最大相對(duì)誤差 m （K%Am/AX）100% 準(zhǔn)確度等級(jí)K0.10.20.51. 01.52.55.0 基本誤差（%） 0.10.30.51.01.52.55.0 國(guó)家規(guī)定的儀表準(zhǔn)確度等級(jí)有7級(jí)（表1-1所示），準(zhǔn)確度 等級(jí)數(shù)

17、值越大，儀表相應(yīng)的準(zhǔn)確程度就越低、精度就越差。 注意注意：儀表的準(zhǔn)確度不完全等同于儀表指示值的準(zhǔn)確程 度（當(dāng)被測(cè)量值等于滿刻度值時(shí)，兩者相同；當(dāng)被測(cè)量值 越小于滿刻度值，儀表指示值的準(zhǔn)確程度越低，所以測(cè)量 時(shí)要兼顧準(zhǔn)確度等級(jí)與量程，儀表指示值應(yīng)盡量大于量程 的一半） 儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)與基本誤差 （2）方法誤差（理論誤差）：是由于測(cè)量 方法本身的合理性、嚴(yán)密性所引起的 差異； 2偶然誤差 偶然誤差是由于環(huán)境干擾等某種偶然因素， 使得測(cè)量結(jié)果在相同測(cè)量條件下無(wú)規(guī)律地出 現(xiàn)偏差。 指示儀表 一指示儀表的分類一指示儀表的分類 電工測(cè)量的指示儀表有多種分類方式，主要 類別如下： 1按儀表的電路形式： （

18、1）模擬式（機(jī)械式）電工測(cè)量指示儀表：這 類儀表將被測(cè)模擬物理量變換為機(jī)械位移（如指 針或光標(biāo)的角位移等），再通過(guò)指示器指示出被 測(cè)物理量的值； （2）數(shù)字式電工測(cè)量指示儀表：這類儀表將被 測(cè)模擬物理量通過(guò)模-數(shù)轉(zhuǎn)換器變換為數(shù)字量，再 通過(guò)數(shù)碼顯示被測(cè)物理量的值。 2按儀表測(cè)量的物理量： 電流表、電壓表、功率表、電度表、兆 歐表、轉(zhuǎn)速表等。 3按儀表的工作原理： 磁電系、電磁系、電動(dòng)系等。 4按儀表測(cè)量的電流： 直流表、交流表、交直流兩用表等。 5按儀表的準(zhǔn)確度等級(jí)： 0. 1、0.2、0.5、1.0、1. 5、2. 5、 5.0 七級(jí)。 6按儀表使用的環(huán)境溫度和濕度：A、B、 C三組。 7按

19、儀表防御外磁場(chǎng)干擾能力：I、II、 III、IV級(jí)。 二指示儀表的型號(hào)二指示儀表的型號(hào) 指示儀表的型號(hào)一般標(biāo)注在儀表表面或刻 度盤上，通常由外形尺寸代號(hào)、系列代號(hào)、 用途代號(hào)、設(shè)計(jì)序號(hào)等組成。 常用的用途代號(hào)：A電流表，V電壓表， W功率表； 常用的系列代號(hào)：C磁電系，T電磁系， D 電動(dòng)系。 三傳統(tǒng)指示儀表的表面標(biāo)記三傳統(tǒng)指示儀表的表面標(biāo)記 在電工測(cè)量中，應(yīng)按指示儀表的表面 標(biāo)記正確選用儀表，并符合儀表的正常工 作條件。 傳統(tǒng)指示儀表的表面標(biāo)記如下表。 四指示儀表的基本原理四指示儀表的基本原理 1磁電系儀表 磁電系儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)如圖所示， 在固定的永磁鐵1的極掌2和圓柱 形鐵心3間的氣隙中，

20、放置繞在 鋁框上的可轉(zhuǎn)動(dòng)線圈4，指針6偏 轉(zhuǎn)的角度與電流I成正比： KI（K-比例系數(shù)），可見(jiàn)儀表的 偏轉(zhuǎn)角度與被測(cè)量成線性關(guān)系， 故刻度盤上的刻度是均勻的。 磁電系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu) 1-永磁鐵 2-極掌 3-鐵心 4-動(dòng)圈 5-游絲 6-指針 磁電系儀表的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確度和靈敏度高、 功耗小、防外磁場(chǎng)能力強(qiáng)，缺點(diǎn)是過(guò)載能 力差；該類儀表主要用于測(cè)量直流電壓和 電流的，也可制成高精度直流標(biāo)準(zhǔn)表。 2電磁系儀表 電磁系儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu)如圖 所示，在固定線圈1中放置固 定鐵片2和可動(dòng)鐵片3，每個(gè) 鐵片的磁性強(qiáng)弱與通過(guò)線圈 的電流I成正比、偏轉(zhuǎn)角度 與I的平方成正比： KI2，可見(jiàn)儀表的偏轉(zhuǎn)角 度與被測(cè)量成非

21、線性關(guān)系， 故刻度盤上的刻度是不均勻 的。 電磁系儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本 低，但準(zhǔn)確度低；該類儀表 可主要用于測(cè)量交流電壓和 電流。 磁電系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu) 1-線圈 2-固定鐵片 3-可動(dòng)鐵片 4-空氣阻尼器 3電動(dòng)系儀表 電動(dòng)系儀表的測(cè)量機(jī)構(gòu) 如圖所示，它有兩個(gè) 平行排列的固定線圈1 （電流線圈），之間有 一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形線 圈2（電壓線圈），固 定線圈中通入電流I1、 可動(dòng)線圈中通入電流I2， 指針的偏轉(zhuǎn)角度與兩 個(gè)線圈中電流的乘積成 比例：K I1I2。 磁電系儀表測(cè)量機(jī)構(gòu) 1-固定線圈 2-可動(dòng)線圈 3-游絲 4-指針 電動(dòng)系儀表可以測(cè)量與兩個(gè)被測(cè)量有關(guān)的 物理量，但線路繁瑣、過(guò)載能力差、

22、防外 磁場(chǎng)能力弱；該儀表主要用于測(cè)量電路的 功率、功率因數(shù)等，也可作高精度交流標(biāo) 準(zhǔn)表。 準(zhǔn)確度等級(jí)使用范圍 0.10.2級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表、精密測(cè)量用儀表 0.51.5級(jí)實(shí)驗(yàn)室測(cè)量?jī)x表 1.05.0級(jí)一般工業(yè)生產(chǎn)儀表 0.12.5級(jí)發(fā)電廠、變配電所儀表 五指示儀表的使用規(guī)則五指示儀表的使用規(guī)則 1選擇儀表的準(zhǔn)確度，應(yīng)保證測(cè)量結(jié)果的誤差不超過(guò)允 許范圍，通常的選擇依據(jù)如表所示： 各準(zhǔn)確度等級(jí)指示儀表的使用范圍 2應(yīng)滿足儀表的正常工作條件。 3測(cè)量前應(yīng)將儀表指針調(diào)零。 4對(duì)于單向偏轉(zhuǎn)的直流儀表，應(yīng)正確連接儀表的正、負(fù) 端鈕，以使指針正偏來(lái)獲取讀數(shù)。 5對(duì)于多量程儀表，應(yīng)選用合適的量程，使指針偏轉(zhuǎn)盡 可能的

23、大但又不超過(guò)滿量程；當(dāng)未知被測(cè)量大小范圍時(shí)， 應(yīng)先用大量程粗測(cè)，然后再選擇合適的量程以獲得精確讀 數(shù)。 6讀數(shù)時(shí)應(yīng)使觀察視線垂直于儀表標(biāo)尺表面，若標(biāo)尺平 面上帶鏡子，當(dāng)“眼、針、影”重合時(shí)讀數(shù)；正確記錄讀 數(shù)的有效數(shù)字，使之與儀表的準(zhǔn)確度相適應(yīng)。 電工常用測(cè)量?jī)x表有搖表、萬(wàn)用表和鉗形 電流表，這些儀表在測(cè)量時(shí)若不注意正確 的使用方法或稍有疏忽，不是將表燒壞， 就是使被測(cè)元件損壞，甚至還危及人身安 全，因此，掌握常用電工測(cè)量?jī)x表的正確 使用方法是非常重要的。 電工測(cè)量?jī)x表 萬(wàn)用表（Multimeter) 萬(wàn)用電表又叫繁用表或多用表，它具有多 種用途、多種量程、攜帶方便等一系列優(yōu) 點(diǎn)，是電工、電子

24、測(cè)量中最常用的工具、 在電氣維修和調(diào)試工作中被廣泛應(yīng)用。 萬(wàn)用表是綜合性儀表，可測(cè)量交流或直流的電壓、 電流，還可以測(cè)量元件的電阻以及晶體管的一般 參數(shù)和放大器的增益等。因此，萬(wàn)用表轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 的接線較為復(fù)雜，必須要掌握其使用方法。 萬(wàn)用表有指針式和數(shù)字式。指針式萬(wàn)用表是以表頭為核心部件的多功 能測(cè)量?jī)x表，測(cè)量值由表頭指針指示讀取。數(shù)字式多用表的測(cè)量值由 液晶顯示屏直接以數(shù)字的形式顯示，讀取方便，有些還帶有語(yǔ)音提示 功能。 外觀 面板 DT-830 DT-830型萬(wàn)用表的面板圖型萬(wàn)用表的面板圖 POWER OFF ON B E C hFE 晶體管晶體管 插孔插孔 顯示器 電源開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān) 轉(zhuǎn)換開(kāi)

25、關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 輸入輸入 插座插座 hFE D C A V A C A C A D C V 10AmACOM V 2 1 3 零歐姆零歐姆 調(diào)整調(diào)整 機(jī)械零機(jī)械零 位調(diào)整位調(diào)整 200 100 50 40 30 20 10 5 0 100 200 300 400 500 2 4 6 8 10 10 15 22 A-V- 0 10V -dB -10 V.mA 10V +dB + 500 10 100 500 25 5 1 10k 1k 100 10 1 50 5 50 500 500 100 V A mA V 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 500型萬(wàn)用表測(cè)量機(jī)構(gòu) 萬(wàn)用表由測(cè)量機(jī)構(gòu)（習(xí)慣上稱表頭）、測(cè)量電路和轉(zhuǎn)換

26、開(kāi) 關(guān)組成。面板上裝有轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、電阻測(cè)量檔的調(diào)零旋鈕以 及接線柱或插孔等。 500型萬(wàn)用表的外型：從圖上可以看出當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)位于不 同位置時(shí)，組成不同的測(cè)量電路，即可測(cè)量不同的電量。 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)多采用多刀多擲開(kāi)關(guān)，左面開(kāi)關(guān)1是二層三刀 十二擲開(kāi)關(guān)，共十二個(gè)檔位，右面開(kāi)關(guān)K2，是二層二刀十 二擲，也有十二個(gè)擲位。下面分別介紹當(dāng)開(kāi)關(guān)位于不同檔 位時(shí)，所組成的電路形式及其特點(diǎn)。 （1）表頭：它是一只高靈敏度的磁電式直流電流表，萬(wàn) 用表的主要性能指標(biāo)基本上取決于表頭的性能。表頭的靈 敏度是指表頭指針滿刻度偏轉(zhuǎn)時(shí)流過(guò)表頭的直流電流值， 這個(gè)值越小，表頭的靈敏度愈高。測(cè)電壓時(shí)的內(nèi)阻越大， 其性能就越好。表頭上

27、有四條刻度線，它們的功能如下： 第一條（從上到下）標(biāo)有R或，指示的是電阻值，轉(zhuǎn)換 開(kāi)關(guān)在歐姆擋時(shí)，即讀此條刻度線。第二條標(biāo)有和VA， 指示的是交、直流電壓和直流電流值，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在交、 直流電壓或直流電流擋，量程在除交流10V以外的其它位 置時(shí)，即讀此條刻度線。第三條標(biāo)有10V，指示的是10V 的交流電壓值，當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)在交、直流電壓擋，量程在交 流10V時(shí)，即讀此條刻度線。第四條標(biāo)有dB，指示的是音 頻電平。 （2）測(cè)量線路 測(cè)量線路是用來(lái)把各種被測(cè)量轉(zhuǎn)換到適合 表頭測(cè)量的微小直流電流的電路，它由電 阻、半導(dǎo)體元件及電池組成 它能將各種不同的被測(cè)量（如電流、電壓、 電阻等）、不同的量程，經(jīng)過(guò)一

28、系列的處 理（如整流、分流、分壓等）統(tǒng)一變成一 定量限的微小直流電流送入表頭進(jìn)行測(cè)量。 （3）轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 其作用是用來(lái)選擇各種不同的測(cè)量線路， 以滿足不同種類和不同量程的測(cè)量要求。 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)一般有兩個(gè)，分別標(biāo)有不同的檔 位和量程。 500型萬(wàn)用表原理總圖 500型萬(wàn)用表直流電流測(cè)量電路 指針表和數(shù)字表的選用 指針表和數(shù)字表的選用： 指針表讀取精度較差，但指針擺動(dòng)的過(guò)程比較 直觀，其擺動(dòng)速度幅度有時(shí)也能比較客觀地反 映了被測(cè)量的大?。ū热鐪y(cè)電視機(jī)數(shù)據(jù)總線 （SDL）在傳送數(shù)據(jù)時(shí)的輕微抖動(dòng)）； 數(shù)字表讀數(shù)直觀，但數(shù)字變化的過(guò)程看起來(lái)很 雜亂，不太容易觀看。 指針表和數(shù)字表的選用 指針表內(nèi)一般有兩塊電

29、池，一塊低電壓的1.5V， 一塊是高電壓的9V或15V，在電阻檔時(shí)其黑表筆 相對(duì)紅表筆來(lái)說(shuō)是正端。 數(shù)字表一般用9V的電池。在電阻檔，表筆極性不 變， 指針表的表筆輸出電流相對(duì)數(shù)字表來(lái)說(shuō)要大很多， 用R1檔可以使揚(yáng)聲器發(fā)出響亮的“噠”聲， 用R10k檔甚至可以點(diǎn)亮發(fā)光二極管（LED）。 指針表和數(shù)字表的選用 在電壓檔，指針表內(nèi)阻相對(duì)數(shù)字表來(lái)說(shuō)比較小，測(cè)量精度 相比較差。某些高電壓微電流的場(chǎng)合甚至無(wú)法測(cè)準(zhǔn)，因?yàn)?其內(nèi)阻會(huì)對(duì)被測(cè)電路造成影響（比如在測(cè)電視機(jī)顯像管的 加速級(jí)電壓時(shí)測(cè)量值會(huì)比實(shí)際值低很多）。 數(shù)字表電壓檔的內(nèi)阻很大，至少在兆歐級(jí)，對(duì)被測(cè)電路影 響很小。但極高的輸出阻抗使其易受感應(yīng)電壓的

30、影響，在 一些電磁干擾比較強(qiáng)的場(chǎng)合測(cè)出的數(shù)據(jù)可能是虛的。 萬(wàn)用表測(cè)量電量的種類和量程都很多，而且，結(jié)構(gòu)形式各 異。因此使用中必須謹(jǐn)慎小心，避免造成不應(yīng)有的損失。 使用萬(wàn)用表前要校準(zhǔn)機(jī)械零位和電氣零位，若要測(cè)量電流 或電壓，則應(yīng)先調(diào)表指針的機(jī)械零位；若要測(cè)量電阻，則 應(yīng)先調(diào)表指針的電氣零位，以防表內(nèi)電池電壓下降而產(chǎn)生 測(cè)量誤差。 使用前必須熟悉轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、旋鈕和插孔的作用，了解標(biāo)度 盤上每條刻度線所對(duì)應(yīng)的被測(cè)量； 檢查表筆所接的位置是否正確。此外還應(yīng)明確要測(cè)什么和 怎樣測(cè)量,在此路基礎(chǔ)上，將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的測(cè)量種 類,選好檔位，即電壓檔、電流檔或電阻檔; 同時(shí)還要選對(duì)量程, 被測(cè)量的大小有時(shí)無(wú)法

31、預(yù)先估計(jì)，初 選時(shí)應(yīng)從大到小，以免打壞指針,即應(yīng)先用高量程試測(cè)， 然后再以試測(cè)結(jié)果將量程減小到合適的位置。讀數(shù)時(shí)也應(yīng) 根據(jù)被測(cè)量選取對(duì)應(yīng)的讀數(shù)標(biāo)尺。 萬(wàn)用表的使用 量程的選擇原則是:禁止帶電切換量程,“U、I在上半部分、R 在中間較準(zhǔn)”，即測(cè)量電壓、電流時(shí)指針在刻度盤的12 以上處，測(cè)量電阻時(shí)指針指在刻度盤的中間處才準(zhǔn)確。 測(cè)量直流電流、電壓時(shí)應(yīng)注意正負(fù)極性以免儀表指針?lè)雌?碰彎；測(cè)量較高電壓(如220V)或較大電流(如0.5A)時(shí)不應(yīng)帶 電轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)和旋鈕，以免產(chǎn)生電弧，燒壞開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)； 測(cè)量高壓時(shí)，應(yīng)把紅、黑表筆插入“2500V”和“-”插孔內(nèi)， 把萬(wàn)用表放在絕緣支架上，然后用絕緣工具將表筆

32、觸及被 測(cè)導(dǎo)體。 測(cè)電流時(shí)萬(wàn)用表筆應(yīng)串入被測(cè)電路中；測(cè)電壓時(shí)萬(wàn)用表的 表筆與被測(cè)電路并聯(lián)； 測(cè)量晶體管或集成件時(shí)，不得使用R1和R10k量程檔。 由于整流元件的非線性影響，指針式儀表不適宜測(cè)量毫伏 級(jí)交流信號(hào) 萬(wàn)用表的使用 萬(wàn)用表交流擋實(shí)際測(cè)出的是正弦波整流后 的半波或全波的平均值，而標(biāo)尺以其有效 值分度若被測(cè)電壓為非正弦波，平均值 與有效值的0.9倍關(guān)系不再成立，因此，不 能直接讀數(shù)； 嚴(yán)禁在被測(cè)電路帶電的情況下測(cè)量電阻。 因?yàn)檫@樣測(cè)量既使測(cè)量結(jié)果不正確，又極 易損壞儀表。不用時(shí)，切換開(kāi)關(guān)不要停在 歐姆檔，以防止表筆短接時(shí)將電池放電。 萬(wàn)用表的使用 測(cè)量結(jié)束后，應(yīng)將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)旋至最高電壓 檔或空檔。帶電測(cè)量過(guò)程中應(yīng)注意防止 發(fā)生短路和觸電事故。 測(cè)量含有感抗的電路中的電壓時(shí)，應(yīng)在切 斷電源之前先斷開(kāi)萬(wàn)用表，以防自感現(xiàn)象 產(chǎn)生的高壓損壞萬(wàn)用表。 長(zhǎng)期不用的萬(wàn)用表應(yīng)將電池取出，避免電 池存放過(guò)久而變質(zhì)，漏出電解液腐蝕電路。 2、 搖表 搖表又稱兆歐表，其用途是測(cè)試線路或電 氣設(shè)備的絕緣狀況。使用方法及注意事項(xiàng) 如下： （1） 首先選用與被測(cè)元件電壓等級(jí)相適應(yīng) 的搖表，對(duì)于500V及以下的線路或電氣設(shè) 備，應(yīng)使用500V或1000V的搖表。對(duì)于