電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表1

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表2023/12/27電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.1.2電測(cè)試指示儀表的組成從圖可以看出，整個(gè)指示儀表由測(cè)量線路和測(cè)量機(jī)構(gòu)兩部分組成。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.1.3測(cè)量機(jī)構(gòu)的組成與原理⒈組成由驅(qū)動(dòng)裝置、控制裝置、阻尼裝置三大部分組成。⒉原理無(wú)論哪種測(cè)量機(jī)構(gòu)，其原理可歸結(jié)為下面四句話：(1).被測(cè)量經(jīng)測(cè)量線路轉(zhuǎn)換后作用于驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)，從而指針偏轉(zhuǎn)；(2).轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)使控制裝置產(chǎn)生一個(gè)反轉(zhuǎn)矩，阻止轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)；(3).當(dāng)轉(zhuǎn)矩與反轉(zhuǎn)矩平衡時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，指針平衡在一定的偏轉(zhuǎn)角上，在刻度盤上指示出確定值；(4).轉(zhuǎn)動(dòng)部分的作用是使指針較快地穩(wěn)定在平衡位置處，便于讀數(shù)，縮短測(cè)量時(shí)間。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.1.4電測(cè)量指示儀表的主要技術(shù)性能靈敏度:儀表指針（即可動(dòng)部分）偏轉(zhuǎn)角的變化量與被測(cè)量變化量的比。準(zhǔn)確度:儀表的等級(jí)。儀表的功耗測(cè)量時(shí)，儀表要消耗一定的電能量。儀表的阻尼時(shí)間被測(cè)量開始變化到使指針距離平衡位置小于標(biāo)尺全長(zhǎng)的1%時(shí)所需的時(shí)間。為了讀數(shù)迅速，阻尼時(shí)間越短越好。

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2磁電系儀表2.2.1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)是磁電系儀表的核心。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分動(dòng)磁式和動(dòng)圈式，而動(dòng)圈式又分外磁式、內(nèi)磁式﹑內(nèi)外磁結(jié)合式三種結(jié)構(gòu)。為便于介紹原理，我們以外磁式結(jié)構(gòu)來(lái)分析。

整個(gè)結(jié)構(gòu)分為兩大部分，即固定部分和可動(dòng)部分。固定部分由永久磁鐵1﹑極掌2﹑和固定在支架上的圓柱形鐵芯3組成，構(gòu)成固定的磁路。磁鐵由矯頑力和剩磁都很大的硬磁材料制成，而極掌和鐵芯則用導(dǎo)磁率高的軟磁材料制成，且鐵芯在極掌間形成磁場(chǎng)均勻的環(huán)形氣隙。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)（續(xù)）可動(dòng)部分有繞在鋁框架4上的可動(dòng)線圈5﹑線圈兩端的半軸8﹑與轉(zhuǎn)軸相連的指針7﹑游絲6和與半軸相連的對(duì)指針進(jìn)行機(jī)械調(diào)整的調(diào)零器等組成。外磁式磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.1磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)（續(xù)）工作原理磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)的工作原理，是通電動(dòng)圈在永磁場(chǎng)中受到電磁力的作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)動(dòng)，而轉(zhuǎn)動(dòng)使游絲變形產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩，當(dāng)二轉(zhuǎn)矩平衡時(shí)指針指示一定的值。技術(shù)性能

電流靈敏度高準(zhǔn)確度高刻度線性使用范圍只能測(cè)直流

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.2磁電系電流表磁電系電流表的組成

磁電系電流表由測(cè)量機(jī)構(gòu)與分流器并聯(lián)而成

R為機(jī)構(gòu)的等效電阻R為分流電阻

n為分流系數(shù)

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.3磁電系電壓表磁電系電壓表的組成R為與機(jī)構(gòu)串聯(lián)的分壓電阻Ug為機(jī)構(gòu)兩端的電壓電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.3磁電系電壓表（續(xù)）測(cè)量機(jī)構(gòu)通過(guò)串分壓電阻構(gòu)成電壓表

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.4磁電系歐姆表歐姆表原理電路電源為干電池，端電壓為U，電源與測(cè)量機(jī)構(gòu)以及可變電阻R相串聯(lián)，在a﹑b兩個(gè)端鈕上接入被測(cè)電阻R。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.4磁電系歐姆表續(xù)）a﹑b間短路（即R=0）：測(cè)量機(jī)構(gòu)指針按=SII偏轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)R，電流達(dá)最大值Ig，使指針滿偏轉(zhuǎn)處，對(duì)應(yīng)刻度電阻“0”。a﹑b間開路（即R=∞）:I=0這時(shí)，指針不偏轉(zhuǎn)，=SII=0，對(duì)應(yīng)刻度電阻“∞”。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.4磁電系歐姆表續(xù)）a﹑b間接中心值電阻（即R=R+Rg）,有電流：

這時(shí)的指針偏轉(zhuǎn)角電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.4磁電系歐姆表續(xù)）這時(shí)的指針偏轉(zhuǎn)角所以，在指針半偏轉(zhuǎn)角處刻度中值電阻R,并且由此處的刻度值便可知?dú)W姆表的內(nèi)阻值。a﹑b間接任意電阻R,電流為：

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.5萬(wàn)用表一種可以測(cè)量多種電參量的多量限便攜式儀表。主要由轉(zhuǎn)換開關(guān)﹑測(cè)量線路和測(cè)量機(jī)構(gòu)三部分組成。轉(zhuǎn)換開關(guān)是一個(gè)多刀多擲的機(jī)械聯(lián)動(dòng)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同測(cè)量線路的選擇。

測(cè)量機(jī)構(gòu)亦稱表頭，一般采用磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)，其靈敏度通常用偏轉(zhuǎn)電流來(lái)衡量，滿偏轉(zhuǎn)電流越小，表頭的靈敏度就越高，測(cè)量電壓時(shí)的內(nèi)阻就越大。

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.5萬(wàn)用表（續(xù)）MF9型萬(wàn)用表原理電路電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.6檢流計(jì)用途：檢流計(jì)是用來(lái)檢測(cè)電路中的微小電流，檢流計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖圖中“1”是動(dòng)圈、“2”是懸絲（并引入電流）、“3”是電流引線（導(dǎo)流絲）、“4”是反射小鏡。

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.6檢流計(jì)（續(xù)）檢流計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)：(1).內(nèi)阻Ro，它包括了動(dòng)圈﹑懸絲﹑導(dǎo)流絲的電阻。(2).外臨界電阻R，它是檢流計(jì)工作于臨界阻尼時(shí)外電路的電阻。(3).電流靈敏度SI（但檢流計(jì)銘牌上標(biāo)的是電流常數(shù)CI），它是CI的倒數(shù)，即：(4).自然振蕩周期和阻尼時(shí)間自然振蕩周期指欠阻尼狀態(tài)下活動(dòng)部分在穩(wěn)定位置附近的振蕩周期。這種欠阻尼是阻尼極小或檢流計(jì)處于開路狀態(tài)。阻尼時(shí)間指檢流計(jì)在臨界阻尼狀態(tài)下，由最大偏轉(zhuǎn)狀態(tài)切斷電源開始，到指示器回到零位時(shí)所需要的時(shí)間。自然振蕩周和阻尼時(shí)間是衡量檢流計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.7兆歐表絕緣材料的好壞對(duì)電器設(shè)備的正常運(yùn)行和安全用電有重大影響，而絕緣材料性能的重要指標(biāo)就是絕緣電阻。對(duì)絕緣電阻的測(cè)量，用歐姆表因電池電壓太低而不可行，須用“兆歐表”進(jìn)行測(cè)量。兆歐表主要由一臺(tái)手搖發(fā)電機(jī)和磁電系比率表組成。兆歐表結(jié)構(gòu)示意圖

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.2.7兆歐表（續(xù)）使用兆歐表測(cè)量時(shí)，若操作不當(dāng)或接線錯(cuò)誤，不但影響測(cè)量結(jié)果，還會(huì)危及人身安全，因而必須注意：(1).正確選擇兆歐表的電壓及測(cè)量范圍。選擇兆歐表的電壓不能高于被測(cè)絕緣所能承受的電壓，量程范圍應(yīng)滿足被測(cè)阻值的需要以不至于產(chǎn)生較大的讀數(shù)誤差。(2).被測(cè)須斷開電源，并在接地或短路放電后再進(jìn)行測(cè)，以防人身和設(shè)備安全。(3).測(cè)量時(shí)兆歐表應(yīng)放在平穩(wěn)地方，并遠(yuǎn)離大電流導(dǎo)體和外磁場(chǎng)；測(cè)量前應(yīng)將被測(cè)表面擦干凈，以免表面絕緣隨各種外界影響而變動(dòng)。(4).測(cè)量前兆歐表的檢查：兆歐表表筆開路，搖動(dòng)發(fā)電機(jī)至額定轉(zhuǎn)速，指針應(yīng)指在“∞”處；再將表筆短路，緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)手柄，指針應(yīng)指在“0”處。(5).測(cè)量時(shí)，應(yīng)將手搖發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持在規(guī)定范圍內(nèi)。

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3電動(dòng)系儀表電動(dòng)系儀表在交流儀表中準(zhǔn)確度最高（可達(dá)0.05級(jí)），廣泛用于交流精密測(cè)量及作為交流標(biāo)準(zhǔn)表。電動(dòng)系儀表交直流兩用，不但可做成交直流兩用的電流表﹑電壓表和功率表，還可以做成功率因數(shù)表﹑相位表和頻率表，其上限頻率可達(dá)10KHz。因此電動(dòng)系儀表在電工儀表中占有重要地位。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．1電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)電動(dòng)系結(jié)構(gòu)示意圖由圖可見，固定線圈1由兩段線圈構(gòu)成，空間上并排（同軸線），以便使兩部分之間獲得較均勻的磁場(chǎng)，而電路上可串﹑并聯(lián)獲得兩個(gè)量限。動(dòng)圈2與軸固定在一起，位于兩定圈之間。游絲3產(chǎn)生反作用力矩，也是動(dòng)圈的導(dǎo)流線。阻尼葉片5和阻尼箱6，是產(chǎn)生空氣阻尼的。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．1電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)（續(xù)）電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)具有以下主要特性：(1).可測(cè)交流和直流量。(2).刻度非線性，偏轉(zhuǎn)角正比于定、動(dòng)圈中電流之積（交流為有效值，并與cosφ有關(guān)）。(3).準(zhǔn)確度高，可達(dá)0.1級(jí)，甚至0.05級(jí)，因?yàn)椴淮嬖阼F磁材料的磁滯和渦流損耗。(4).頻率范圍在十幾赫茲至數(shù)千赫茲，工頻時(shí)誤差最小，頻率較高時(shí)(如1000Hz)須進(jìn)行補(bǔ)償。此外，電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)過(guò)載能力較差，且氣隙大而磁場(chǎng)弱，需采用屏蔽措施或無(wú)定向式結(jié)構(gòu)以防外磁場(chǎng)干擾產(chǎn)生誤差。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．2電動(dòng)系電流表電動(dòng)系電流表電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的定﹑動(dòng)圈串聯(lián)，就構(gòu)成了電動(dòng)系電流表，如圖2-19所示。直流時(shí)I1=I2=I，則有：電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．2電動(dòng)系電流表（續(xù)）交流時(shí)，i1=i2=i，有效值I1=I2=I,相位差φ=0。則有：

可見，電動(dòng)系電流表測(cè)交﹑直流時(shí)具有相同結(jié)果，即偏轉(zhuǎn)角正比于電流的平方(交流時(shí)為有效值)，刻度非線性，成平方律關(guān)系。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．2電動(dòng)系電壓表電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)的定﹑動(dòng)圈串聯(lián)后與一附加電阻R串聯(lián)，便構(gòu)成了電動(dòng)系電壓表。

電動(dòng)系電壓表電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．2電動(dòng)系電壓表（續(xù)）

直流時(shí)，定﹑動(dòng)圈中為同一電流，在忽略線圈等效電阻情況下，電流,則偏轉(zhuǎn)角為：式中。

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．2電動(dòng)系電壓表（續(xù)）交流時(shí)，定、動(dòng)圈中也為同一電流，且定動(dòng)圈中電流相位差為零，在忽略線圈等效電阻及等效電感的情況下，電流,則偏轉(zhuǎn)角為：

可見，電動(dòng)系電壓表測(cè)交直流時(shí)結(jié)果相同，即偏轉(zhuǎn)角正比于電壓的平方，刻度非線性。

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．3電動(dòng)系功率表

用來(lái)直接測(cè)量功率的儀表叫功率表。

（a）（b）功率表原理電路電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．3．3電動(dòng)系功率表（續(xù)）

電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)有兩個(gè)線圈，只要使機(jī)構(gòu)中的一線圈通入負(fù)載電流、另一線圈通入與負(fù)載電壓有關(guān)的電流，就可對(duì)功率進(jìn)行測(cè)量。在功率表里，固定線圈用較粗的導(dǎo)線繞成，讓負(fù)載電流通過(guò)，所以叫電流線圈；活動(dòng)線圈用細(xì)線繞制，讓與負(fù)載電壓成正比的電流通過(guò)，所以叫電壓線圈。電流線圈與負(fù)載串聯(lián)，電壓線圈串一附加電阻后與負(fù)載并聯(lián)。可動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與二電流方向有關(guān)，使其正轉(zhuǎn)（順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)）的兩端定為同名端，用“*”表示。原理電路如圖上圖所示，其中（b）圖為GB312-64規(guī)定的符號(hào)。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2．4電磁系儀表電磁系儀表是測(cè)量交流電壓與交流電流的最常用的一種儀表。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單﹑過(guò)載能力強(qiáng)﹑造價(jià)低廉及交直流兩用等一系列優(yōu)點(diǎn)。2.4.1電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)有吸入式和排斥式兩種。我們以排斥式測(cè)量機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)明。電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]

2.4.1電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)(續(xù))固定部分有固定線圈1和固定鐵片2組成，可動(dòng)部分由可動(dòng)鐵片3﹑指針4﹑平衡塊5﹑阻尼片6和游絲7組成。2.工作原理測(cè)量時(shí)，被測(cè)電流通入線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，使定﹑動(dòng)鐵片被同時(shí)磁化，且同一側(cè)的磁化極性一樣。于是定、動(dòng)鐵片互相排斥，使可動(dòng)部分發(fā)生偏轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的大小，在直流時(shí)為：

交流時(shí)，磁場(chǎng)的方向隨電流方向的改變而改變，但兩鐵片同側(cè)的磁化極性同時(shí)改變，同樣產(chǎn)生排斥力，即轉(zhuǎn)動(dòng)力矩方向不變。這時(shí)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩為：

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.4.1電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)(續(xù))因轉(zhuǎn)動(dòng)部分的慣性，轉(zhuǎn)動(dòng)部分隨平均轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)。其平均轉(zhuǎn)矩為：

在M轉(zhuǎn)矩作用下轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)，游絲變形產(chǎn)生反轉(zhuǎn)矩：

當(dāng)M=M時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)。阻尼片產(chǎn)生空氣阻尼使指針在平衡位置處不擺動(dòng)。

電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.4.2電磁系電流表電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)的線圈固定，可用粗導(dǎo)線繞制，允許電流較大。低量限用的導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多；高量限用的導(dǎo)線粗，匝數(shù)少。一般利用測(cè)量機(jī)構(gòu)本身可測(cè)量的最大電流約200安，所以在工程中應(yīng)用較多。電磁系電流表可分為安裝式和便攜式兩種。安裝式多做成單量限，便攜式多做成多量限的。多量限的獲得，是采用將固定的線圈分段成多段繞組，然后通過(guò)它們的串﹑并聯(lián)來(lái)改變電流的量限。對(duì)于兩個(gè)線圈并聯(lián)比串聯(lián)擴(kuò)大擴(kuò)程一倍，這時(shí)安匝不變，即磁場(chǎng)不變，刻度也不變，只需乘以兩倍關(guān)系即可。只測(cè)交流的電流表，擴(kuò)程可采用電流互感器。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.4.2電磁系電壓表電磁系電壓表是由固定線圈和附加電阻串聯(lián)組成。它同樣有安裝式和便攜式兩種。安裝式一般只有一個(gè)量程。為保證使用安全和體積不至于過(guò)大，最高量限為600伏。便攜式多用于實(shí)驗(yàn)室，制成多量程的。多量程電壓表，由多個(gè)附加電阻串聯(lián)通過(guò)抽頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.5感應(yīng)系儀表感應(yīng)系儀表是利用導(dǎo)體在交流磁場(chǎng)中產(chǎn)生感應(yīng)電流并受到作用力的原理制成的。主要用途是計(jì)量負(fù)載所消耗的電能，即作電度表。它只能在交流電路中使用，準(zhǔn)確度較低。2.5.1感應(yīng)系儀表的結(jié)構(gòu)與工作原理

三磁通結(jié)構(gòu)感應(yīng)系儀表的結(jié)構(gòu)電子測(cè)量技術(shù)電測(cè)試指示儀表[1]2.5.1感應(yīng)系儀表的結(jié)構(gòu)與工作原理（續(xù)）1.結(jié)構(gòu)適用于電度表的是三磁通型結(jié)構(gòu)。上圖為三磁通式感應(yīng)系儀表的簡(jiǎn)圖。鋁盤上方為電壓磁鐵，其繞組并在負(fù)載兩端，叫電壓繞組；鋁盤下方是電流磁鐵，其繞組與負(fù)載串聯(lián)，叫電流繞組。只有鋁盤是可動(dòng)的，其余均為固定的。圖中1為電流線圈，2為電壓線圈，3是鋁盤，4是磁