檢測(cè)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(cè)量第一節(jié) 直讀測(cè)量第二節(jié) 電位差計(jì)第三節(jié) 電橋第四節(jié) 數(shù)字式測(cè)量?jī)x表第五節(jié) 磁通與磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)試信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測(cè)量未接入儀表一、電流、電壓的直讀測(cè)量接入儀表誤差信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測(cè)量二、功率的直讀測(cè)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(cè)量三相電路有功功率直接測(cè)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(cè)量1. 三功率表法(不對(duì)稱的三相四線制電路）用三功率表法測(cè)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(cè)量2. 一功率表法(對(duì)稱的三相四線制電路）如果三相電路對(duì)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(cè)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(shí)能測(cè)量出相電流和相電壓時(shí)才適用。 信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測(cè)量3. 二功率表法（對(duì)稱/不對(duì)稱三相三線制、對(duì)稱三相四線制）二功率表法是測(cè)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(shí)功率信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測(cè)量例：某臺(tái)電動(dòng)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(dòng)機(jī)為

3、對(duì)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(cè)量（二）對(duì)稱三相電路無(wú)功功率測(cè)量1一功率表法 PW的讀數(shù)為： 從相量關(guān)系可知：三相對(duì)稱，則：由電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)可知，對(duì)稱三相電路的無(wú)功功率為：3QP信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測(cè)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(cè)量三、測(cè)量用互感器在交流測(cè)量中，都是利用測(cè)量（儀用）互感器來(lái)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(cè)量

4、。 優(yōu)點(diǎn)：受頻率的影響??；損耗??；可以實(shí)現(xiàn)多功能測(cè)量；測(cè)量?jī)x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(cè)量（一）測(cè)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(cè)量（二）測(cè)量用互感器的誤差和準(zhǔn)確度等級(jí)1誤差互感器的額定電壓（電流）比與實(shí)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(jí)互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)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(cè)量四、直流電路參數(shù)的直讀測(cè)量（一）用歐姆表、兆歐表測(cè)直流電阻測(cè)量范圍：歐姆表:1-0.1M，兆歐表:0.1M缺點(diǎn)：1）準(zhǔn)確度低，故測(cè)量誤差大； 2）測(cè)電阻時(shí)必須斷電，且與電路斷開； 3）測(cè)量時(shí)要向被測(cè)對(duì)象輸出一定的電流和電 壓，要注意不使被測(cè)元件受到損壞； 4）歐姆表和兆歐表不能測(cè)非線性電阻。信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測(cè)量四、直流電路參數(shù)的直讀測(cè)量（二）用伏安法測(cè)量電阻用伏安法測(cè)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(cè)量直流電阻替代法屬于比較測(cè)量法。信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測(cè)量五、交流電路參數(shù)的直讀測(cè)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(cè)量1）被測(cè)對(duì)象為電感線圈，則電感L品質(zhì)因數(shù)Q分別為：2）被測(cè)對(duì)象為有損耗的電容器所測(cè)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(cè)量2三電壓表法用一個(gè)已知電阻元件R0與被測(cè)阻抗Z串聯(lián)后接到正弦電源上，用三只電壓表分別測(cè)出電源電壓U、電阻元件R0上的電壓U1和被測(cè)阻抗Z上的電壓U2。然后根據(jù)相量關(guān)系計(jì)算出被測(cè)阻抗Z。信息與電氣工程學(xué)院第一節(jié) 直讀測(cè)量3三電流表法用一個(gè)已知電阻元件R0與被測(cè)阻抗Z串聯(lián)后接到正弦電源上，用三只電流表分別測(cè)出電源電流I、電阻元件R0上的電流I1和被測(cè)阻抗Z上的電流I

7、2。然后根據(jù)相量關(guān)系計(jì)算出被測(cè)阻抗Z。信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計(jì)一、直流電位差計(jì)的基本原理及其構(gòu)成（一）直流電位差計(jì)的工作原理 電位差計(jì)是利用比較測(cè)量法采用補(bǔ)償原理直接測(cè)量電勢(shì)或電壓的儀器，包括直流、交流電位差計(jì)，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(jì)是用比較測(cè)量電勢(shì)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(jì)的電路，包括三個(gè)回路：第二節(jié) 電位差計(jì)（一）直流電位差計(jì)的工作原理 （1）工作電流回路RhhxUIRE（2）標(biāo)準(zhǔn)回路（3）測(cè)量回路信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計(jì)（一）直流電位差計(jì)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(dòng)），使檢流計(jì)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(shì)En相互補(bǔ)償，即有： 在確定后，RP1不改變，將S合向x邊，移動(dòng)RP3至Rh處，再一次使檢流計(jì)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(jì)（二）直流電位差計(jì)的溫度補(bǔ)償在電位差計(jì)允許的溫度范圍內(nèi)，其電勢(shì)可能是1.01801.0189V之間的某一值，即有0.9mV的誤差，這就會(huì)帶來(lái)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(jì)（二）直流電位計(jì)測(cè)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(cè)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(jì)二、直流電位差計(jì)的使用(一) 根據(jù)被測(cè)對(duì)象選擇電位差計(jì)1阻值 根據(jù)被測(cè)電勢(shì)的內(nèi)阻的大小，確定電位差計(jì)的阻值。2準(zhǔn)確度 根據(jù)要求的測(cè)量準(zhǔn)確度選擇電位差計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)。 3電勢(shì) 根據(jù)被測(cè)電勢(shì)或電壓的大小選用電位差計(jì)，原則：能用上電位差計(jì)的第一讀數(shù)盤，電位差計(jì)的上量限最好接近被測(cè)電勢(shì)或電壓的大小。 信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計(jì)(二) 選擇合適的檢流計(jì)1檢流計(jì)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(jì)線路 6正確地測(cè)量7電位差計(jì)的操作步驟信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計(jì)三、交流電位差計(jì)的

10、工作原理(一) 直角坐標(biāo)式交流電位差計(jì)交流電位差計(jì)的工作原理與直流電位差計(jì)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(cè)電壓和補(bǔ)償電壓用直角坐標(biāo)式來(lái)表示：信息與電氣工程學(xué)院第二節(jié) 電位差計(jì)1互感器移相型 在互感器的二次繞組產(chǎn)生互感電勢(shì)：要想使測(cè)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(jì)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(jì)（二） 極坐標(biāo)式交流電位差計(jì)如果用指數(shù)形式表示被測(cè)電壓1和補(bǔ)償電壓2，則： 根據(jù)這個(gè)原理構(gòu)成的交流電位差計(jì)，

11、叫做極坐標(biāo)式交流電位差計(jì)。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(jì)四、交流電位差計(jì)的特點(diǎn)和用途（一） 交流電位差計(jì)的特點(diǎn)（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(jì)就可以用來(lái)測(cè)量直流電壓。（2）若沒(méi)有使用外附分壓箱或分流器，在平衡時(shí)，具有非常高的阻抗。（3）準(zhǔn)確度不高，很少超過(guò)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(jì)四、交流電位差計(jì)的特點(diǎn)和用途（一） 交流電位差計(jì)的特點(diǎn)（4）對(duì)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(jì)四、交流電位差計(jì)的特點(diǎn)和用途（二） 交流電位差計(jì)的應(yīng)用1測(cè)量電壓2測(cè)量電流 3測(cè)量功率4測(cè)量阻抗 測(cè)量阻抗需要測(cè)量電壓、電流和相位，如果用直角坐標(biāo)式交流電位差計(jì)測(cè)出的阻抗Z兩端的電壓為U xj U y和通過(guò)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(cè)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(diǎn)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(wú)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(duì)靈敏度分別為S1、 S2、S3、S4，則：同理：結(jié)論：平衡電橋各臂相對(duì)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(cè)量電阻原理則根據(jù)平衡條件，得：上述測(cè)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(lái)表示，即：信息與電氣工程學(xué)院第三節(jié) 電橋（四）實(shí)際的單電橋測(cè)量電路 此電橋的比率臂，通過(guò)轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)不同的比率k值，從10-3103共七檔。 此電橋的電阻測(cè)量范圍為1106，準(zhǔn)確度為0.2級(jí)，但只在1009999的基本量限內(nèi)誤差才不超過(guò)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(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，運(yùn)用雙臂電橋。 在單橋線路中引用兩個(gè)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(gè)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(diǎn)為：（1）交流電橋的平衡條件必須滿足: A)相對(duì)臂阻抗幅值積相等; B)兩相對(duì)橋臂阻抗幅角和相等。（2）由于交流電橋平衡必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件，至少有兩個(gè)可調(diào)元件。（3）既要合理配置四個(gè)臂的阻抗性質(zhì)，也要合理選擇兩個(gè)獨(dú)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(diǎn) （1）變壓器電橋的電壓比基本上是實(shí)數(shù)，精度高，在電壓比為1：1時(shí)，精度不低于10-6，且溫度和時(shí)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(cè)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(gè)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(diǎn)（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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(cè)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：?jiǎn)芜呺妷鹤儔浩麟姌颉芜呺娏髯儔浩麟姌?、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(gè)單一的標(biāo)準(zhǔn)電容