電工儀表與測量(基礎(chǔ))分析課件

維修電工(中級)培訓第6單元電工儀表與測量維修電工(中級)培訓第6單元電工儀表與測量目錄第一節(jié)

電工儀表與測量基本知識

一、電工儀表的分類、組成與誤差二、常用電工測量方法及測量誤差

第二節(jié)

常用測量機構(gòu)

一、磁電系測量機構(gòu)二、電磁系測量機構(gòu)三、電動系測量機構(gòu)四、感應(yīng)系測量機構(gòu)第6單元電工儀表與測量目錄第一節(jié)電工儀表與測量基本知識第6單元電工儀1、指示式儀表

?

特點：能將被測量轉(zhuǎn)換為儀表可動部分的機械偏轉(zhuǎn)角，并通過指示器直接指示出被測量的大小，故又稱為直讀式儀表。

?按工作原理分類：主要有磁電系儀表、電磁系儀表、電動系儀表和感應(yīng)系儀表。此外，還有整流系儀表、鐵磁電動系儀表等。

?典型儀表：安裝式儀表、便攜式儀表2、比較式儀表

?

比較儀表的特點：在測量過程中，通過被測量與同類標準量進行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果才能確定被測量的大小。

?

比較儀表分類：直流比較儀表和交流比較儀表。直流電橋和電位差計屬于直流比較儀表，交流電橋?qū)儆诮涣鞅容^儀表。

?

典型儀表：比較式直流電橋第一節(jié)

電工儀表與測量基本知識一、電工儀表的分類1、指示式儀表

?

特點：能將被測量轉(zhuǎn)換為儀表可動部分3、數(shù)字式儀表

?

數(shù)字儀表的特點：采用數(shù)字測量技術(shù)，并以數(shù)碼的形式直接顯示出被測量的大小。

?

數(shù)字儀表的分類：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4、智能儀表

?

智能儀表的特點：利用微處理器的控制和計算功能，這種儀器可實現(xiàn)程控、記憶、自動校正、自診斷故障、數(shù)據(jù)處理和分析運算等功能。

?

智能儀表的分類：智能儀表一般分為兩大類：一類是帶微處理器的智能儀器；另一類是自動測試系統(tǒng)。

?

典型儀表：數(shù)字式存儲示波器

第一節(jié)

電工儀表與測量基本知識3、數(shù)字式儀表

?

數(shù)字儀表的特點：采用數(shù)字測量技術(shù)，并二、電工儀表的組成1、模擬指示儀表的組成二、電工儀表的組成1、模擬指示儀表的組成模擬指示儀表中的三大部件1.產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的裝置：利用電磁力的有磁電式、電磁式、電動式、感應(yīng)式、振動式等。利用電荷作用力的有靜電式等。2.產(chǎn)生反作用力矩的裝置：主要有游絲、懸絲等。3.產(chǎn)生阻尼力矩的裝置：可以利用電磁阻尼、空氣阻尼、油阻尼等。模擬指示儀表中的三大部件2、數(shù)字儀表的組成

通過A/D轉(zhuǎn)換將電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖

由于

A/D轉(zhuǎn)換的對象必須是電壓,所以需要測量線路將被測量轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)字脈沖經(jīng)譯碼加到顯示器測量線路A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字顯示器電壓U被測量x2、數(shù)字儀表的組成通過A/D轉(zhuǎn)換由于A/D轉(zhuǎn)換（一）儀表的誤差及分類1、基本概念：誤差：測量結(jié)果與被測量的實際值之間的差值。準確度：儀表的測量結(jié)果與實際值的接近程度。2、分類1）基本誤差儀表在正常工作條件下（指規(guī)定的溫度和放置方式，沒有外電場和外磁場的干擾等），由于儀表的結(jié)構(gòu)、工藝等方面的不完善而產(chǎn)生的誤差。2）附加誤差儀表因為偏離了規(guī)定的工作條件（如溫度、頻率、波形的變化超出規(guī)定的條件，工作位置不當或存在外電場和外磁場的影響時）而產(chǎn)生誤差。三、測量誤差（一）儀表的誤差及分類三、測量誤差【結(jié)論一】：基本誤差是儀表本身所固有的誤差，操作者是不能讓其減少的，而附加誤差實際上是一種因外界工作條件改變而造成的額外誤差，是可以減少甚至消除的。

電工儀表與測量(基礎(chǔ))分析課件（二）誤差的表示方法

1、絕對誤差a、概念：儀表的指示值A(chǔ)X與被測量實際值A(chǔ)O之間的差值，叫做絕對誤差。用△表示。

b、公式：△＝AX

－AO2、相對誤差a、概念：絕對誤差△與被測量實際值A(chǔ)O比值的百分數(shù)，叫做相對誤差。用γ表示。b、公式：γ=（△/AO)Ⅹ100%

3、引用誤差

a、概念：絕對誤差△與儀表量程（最大讀數(shù)）Am比值的百分數(shù)叫引用誤差。用γm表示。

b、公式：γm＝（△/Am）Ⅹ100%（二）誤差的表示方法

1、絕對誤差概念延伸：

例題1：用一只標準電壓表來校驗甲、乙兩只電壓表，當標準表的指示值為220V時，甲、乙兩表的讀數(shù)分別為220.5V和219V，求甲、乙兩表的絕對誤差。解：甲表的絕對誤差：△1＝AX－AO＝220.5－220＝+0.5V乙表的絕對誤差：△2＝AX－AO＝219－220＝－1V【結(jié)論二】：絕對誤差有正負之分。正誤差說明儀表指示值比實際值大，負誤差說明指示值比實際值小。實際上在測量同一被測量時，我們可以用絕對誤差的絕對值|△|來比較不同儀表的準確程度。|△|越小的儀表越準確。實際應(yīng)用中，對準確度較高的儀表一般都給出該表的校正值，以便在測量過程中校正被測量的指示值，從而提高測量準確度。概念延伸：概念延伸：例題2：已知甲表測量200V電壓時△1＝+2V，乙表測量10V電壓時△2＝+1V，試比較兩表的相對誤差。解：甲表的相對誤差為：γ1=（△/AO)Ⅹ100%＝（+2/200）Ⅹ100%＝+1%

乙表的相對誤差為：γ2=（△/AO)Ⅹ100%＝（+1/100）Ⅹ100%＝+10%【結(jié)論三】：在測量不同大小的被測量時，不能簡單地用絕對誤差△來判斷測量結(jié)果的準確程度。實際測量中，相對誤差不僅常用來表示測量結(jié)果的準確程度，而且便于在測量不同大小的被測量時，對其測量結(jié)果的準確程度進行比較。概念延伸：

【結(jié)論四】：引用誤差實際上就是儀表在最大讀數(shù)時的相對誤差，即滿度相對誤差。因為絕對誤差基本不變，儀表量程也不變，故引用誤差可用來表示一只儀表的準確程度。電工儀表與測量(基礎(chǔ))分析課件（三）儀表的準確度準確度：儀表的最大絕對誤差△m與儀表量程Am比值的百分比。（±K%）

±K%=(△m/Am)×100%國家標準中規(guī)定以最大引用誤差來表示儀表的準確度。最大引用誤差越小，儀表的基本誤差越小，準確度越高。根據(jù)國家標準規(guī)定，我國生產(chǎn)的電工儀表的準確度共7級。（三）儀表的準確度準確度：儀表的最大絕對誤差△m與儀表量程A電工儀表與測量(基礎(chǔ))分析課件（四）測量誤差的分類

測量誤差系統(tǒng)誤差基本誤差：由儀表結(jié)構(gòu)造成的誤差附加誤差：偏離規(guī)定的工作條件造成的誤差隨機誤差疏忽誤差偶發(fā)原因引起大小方向都不確定的誤差疏忽誤差：測量人員疏忽造成（四）測量誤差的分類 測量誤差系統(tǒng)誤差基本誤差：由儀表結(jié)構(gòu)造1、系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.儀表本身結(jié)構(gòu)造成的誤差:這種誤差可通過改善材料性能與制造工藝來消除.例如摩擦誤差,是儀表的可動部分采用轉(zhuǎn)軸式結(jié)構(gòu)必然會產(chǎn)生的一種誤差.只要改善轉(zhuǎn)軸材料或采用懸絲結(jié)構(gòu)或選用數(shù)字顯示形式代替.誤差就可以減小或消除。②.外界干擾造成的誤差:如電磁干擾,地磁干擾.可以在結(jié)構(gòu)上采用屏蔽法、或在測量方法上采取比較法、正負誤差補償法，減少或消除干擾所造成的影響。例如測量后將儀表調(diào)轉(zhuǎn)180°，重測一次，用兩次測量平均值作為測量值，以消除地磁的影響，或利用校正值求得被測量的真值。③.環(huán)境條件變化造成的誤差:只要改善環(huán)境條件，例如使用空調(diào),或在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中進行補償,例如電阻溫度的的正負補償，都能使誤差得以減少或消除。1、系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.儀表本身結(jié)構(gòu)造成的誤差:這2、偶然誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.偶然誤差又稱為隨機誤差，是一種大小和符號都不確定的誤差，即在同一條件下對同一被測量重復測量時，各次測量結(jié)果都不一致，沒有確定的變化規(guī)律。產(chǎn)生偶然誤差的原因很多，如溫度、濕度、磁場、電場、電源頻率等；此外，觀測者本身感官分辨本領(lǐng)的限制，也是偶然誤差的一個來源。偶然誤差反映了測量的精密度，偶然誤差越小，精密度就越高。反之則精密度越低。

系統(tǒng)誤差和偶然誤差是兩類性質(zhì)完全不同的誤差。系統(tǒng)誤差反映在一定條件下誤差出現(xiàn)的必然性；而偶然誤差則反映在一定條件下誤差出現(xiàn)的可能性。系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩者對測量結(jié)果的綜合影響反映為測量的準確度，又稱精確度。2、偶然誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.偶然誤差又稱為隨機誤差，是②.偶然誤差的消除

與系統(tǒng)誤差不同，對于偶然誤差，不能用試驗的方法加以檢查和消除，只能根據(jù)多次測量中各種偶然誤差出現(xiàn)的或然率用統(tǒng)計學的方法加以處理。理論和實踐證明，在足夠多次的測量中，絕對值相等的正誤差和負誤差出現(xiàn)的機會(次數(shù))是相同的，而且，小誤差比大誤差出現(xiàn)的機會總是更多。

這樣，在足夠多次的測量中，偶然誤差的算術(shù)平均值必然趨近于零。這是因為在一系列測量的偶然誤差總和中，正、負誤差互相抵消的結(jié)果。由此可知，為了消除偶然誤差對測量結(jié)果的影響，可以采用增加重復測量次數(shù)的方法來達到。測量次數(shù)愈多，測量結(jié)果的算術(shù)平均值愈趨近于實際值。所

以，在測量儀器儀表選定以后，測量次數(shù)是保證測量精密度的前提。

在工程測量中，由于偶然誤差較小，通常可以不予考慮。②.偶然誤差的消除

與系統(tǒng)誤差不同，對于偶然誤差，不能用試驗3.疏失誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.疏失誤差疏失誤差是在測量過程中由于操作、讀數(shù)、記錄和計算等方面的錯誤所引起的一種明顯歪曲測量結(jié)果的誤差。例如對測量儀表的不正確讀數(shù)，對觀察結(jié)果的不正確記錄等等。顯然，凡是含有疏失誤差的測量結(jié)果是應(yīng)該摒棄的。②.疏失誤差的消除由于疏失誤差大多數(shù)情況下由測量人員粗心大意造成的，所以測量人員要有嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和工作作風，加強責任心。測量結(jié)果是顯然錯誤的，并且常常嚴重地歪曲了測量的結(jié)果，因此，包含有疏失誤差的測量結(jié)果是不可信的，應(yīng)予以拋棄。3.疏失誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.疏失誤差（五）常用電工測量方式測量方式直接測量間接測量組合測量指被測量與中間量的函數(shù)式中還有其他未知數(shù)，須通過改變測量條件，得出不同條件下的關(guān)系方程組，然后解聯(lián)立方程組求出被測量的數(shù)值。指要利用某種中間量與被測量之間的函數(shù)關(guān)系，先測出中間量，再算出被測量。例如用伏安法測電阻。指儀表讀出值就是被測的電磁量，例如用電流表測量電流，用電壓表測量電壓。（五）常用電工測量方式測量方式直接測量間接測量組合測量指被測測量方法直讀法比較法利用儀表直接讀取測量數(shù)據(jù)。零值法較差法替代法將已知量與被測量先后置于同一測量裝置中，若兩次測量裝置都處于相同狀態(tài)，可認為被測量等于已知量，再從已知量讀出被測量值。從比較儀求得差值，根據(jù)度量器數(shù)值和比較差值，求得被測量的數(shù)值。比較儀表指零時，從度量器讀出被測量的數(shù)值將被測量與度量器放在比較儀器上進行比較，從而求得被測量的數(shù)值。測量方法直讀法比較法利用儀表直接讀取測量數(shù)據(jù)。零值法較差法替第二節(jié)

常用測量機構(gòu)

一、磁電式測量機構(gòu)1.結(jié)構(gòu)螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(1)固定部分

馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。(2)可動部分鋁框及線圈，兩根半軸O和O，螺旋彈簧及指針。

極掌與鐵心之間的空氣隙的長度是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場。第二節(jié)常用測量機構(gòu)一、磁電式測量機構(gòu)1.結(jié)構(gòu)螺旋彈2.工作原理(1)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩T的產(chǎn)生(2)阻轉(zhuǎn)矩TC的產(chǎn)生

在線圈和指針轉(zhuǎn)動時，螺旋彈簧被扭緊而產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩TC。

線圈通入電流I電磁力F線圈受到的轉(zhuǎn)矩T=k1IFSNF

線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到轉(zhuǎn)矩

T線圈和指針轉(zhuǎn)動，

彈簧的TC與指針的偏轉(zhuǎn)角

成正比，即TC=k2

當彈簧的阻轉(zhuǎn)矩T與線圈受到的轉(zhuǎn)矩TC達到平衡時，可動部分停止轉(zhuǎn)動，此時有

T=TC

2.工作原理(1)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩T的產(chǎn)生(2)阻轉(zhuǎn)矩TC的

當彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩達到平衡即TC=T時，可轉(zhuǎn)動部分便停止轉(zhuǎn)動，T=k1I，

TC=k2

。儀表的標度尺上作均勻刻度。3.阻尼作用的產(chǎn)生

當線圈通入電流而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，鋁框切割磁通，在框內(nèi)感應(yīng)出電流，其電流再與磁場作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動方向相反的制動力，于是可轉(zhuǎn)動部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。

即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。

當彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩達到平衡即TC=T時，可轉(zhuǎn)4.用途

5.優(yōu)點：刻度均勻；靈敏度和準確度高；阻尼強；消耗電能量??；受外界磁場影響小。缺點：只能測量直流；價格較高；不能承受較大過載。

測量直流電壓、直流電流及電阻。4.用途5.優(yōu)點：測量直流電壓、直流電流及電阻。

二、電磁式測量機構(gòu)1.結(jié)構(gòu)

主要部分是固定的圓形線圈、線圈內(nèi)部有固定的鐵片、固定在轉(zhuǎn)軸上的可動鐵片。圓形線圈小室312450推斥式電磁式儀表固定鐵片可動鐵片二、電磁式測量機構(gòu)1.結(jié)構(gòu)主要部分是固定的圓形2.工作原理儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩T=kI2彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC

=k2

彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC與指針的偏轉(zhuǎn)角

成正比，即

當T=TC

時，可動部分停止轉(zhuǎn)動，

即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與直流電流或交流電流有效值的平方成正比。

線圈通入電流I

磁場線圈通入電流I

磁場

固定和可動鐵片均被磁化(同一端的極性是相同的)可動片因受斥力而帶動指針轉(zhuǎn)動，交流為有效值2.工作原理儀表的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩T=kI2彈簧的阻轉(zhuǎn)矩

因指針的偏轉(zhuǎn)角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所以儀表標度尺上的刻度是不均勻的。

與軸相聯(lián)的活塞在小室中移動產(chǎn)生阻尼力

空氣阻尼器。3.用途

4.優(yōu)點：構(gòu)造簡單；價格低廉；可用于交直流；能測量較大的電流；允許較大的過載。缺點：刻度不均勻；易受外界磁場及鐵片中磁滯和渦流（測量交流時）的影響，因此準確度不高。

測量交流電壓、交流電流。因指針的偏轉(zhuǎn)角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所

三、電動式測量機構(gòu)

1.結(jié)構(gòu)：有兩個線圈：固定線