電子測量技術(shù)電測試指示儀表1

電子測量技術(shù)電測試指示儀表2023/12/27電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.1.2電測試指示儀表的組成從圖可以看出，整個指示儀表由測量線路和測量機構(gòu)兩部分組成。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.1.3測量機構(gòu)的組成與原理⒈組成由驅(qū)動裝置、控制裝置、阻尼裝置三大部分組成。⒉原理無論哪種測量機構(gòu)，其原理可歸結(jié)為下面四句話：(1).被測量經(jīng)測量線路轉(zhuǎn)換后作用于驅(qū)動裝置，驅(qū)動裝置產(chǎn)生轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動，從而指針偏轉(zhuǎn)；(2).轉(zhuǎn)動部分的轉(zhuǎn)動使控制裝置產(chǎn)生一個反轉(zhuǎn)矩，阻止轉(zhuǎn)動部分轉(zhuǎn)動；(3).當(dāng)轉(zhuǎn)矩與反轉(zhuǎn)矩平衡時，轉(zhuǎn)動部分停止轉(zhuǎn)動，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)，縮短測量時間。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.1.4電測量指示儀表的主要技術(shù)性能靈敏度:儀表指針（即可動部分）偏轉(zhuǎn)角的變化量與被測量變化量的比。準(zhǔn)確度:儀表的等級。儀表的功耗測量時，儀表要消耗一定的電能量。儀表的阻尼時間被測量開始變化到使指針距離平衡位置小于標(biāo)尺全長的1%時所需的時間。為了讀數(shù)迅速，阻尼時間越短越好。

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2磁電系儀表2.2.1磁電系測量機構(gòu)磁電系測量機構(gòu)是磁電系儀表的核心。根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分動磁式和動圈式，而動圈式又分外磁式、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)來分析。

整個結(jié)構(gòu)分為兩大部分，即固定部分和可動部分。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均勻的環(huán)形氣隙。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.1磁電系測量機構(gòu)（續(xù)）可動部分有繞在鋁框架4上的可動線圈5﹑線圈兩端的半軸8﹑與轉(zhuǎn)軸相連的指針7﹑游絲6和與半軸相連的對指針進行機械調(diào)整的調(diào)零器等組成。外磁式磁電系測量機構(gòu)

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

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

磁電系電流表由測量機構(gòu)與分流器并聯(lián)而成

R為機構(gòu)的等效電阻R為分流電阻

n為分流系數(shù)

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

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[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，電源與測量機構(gòu)以及可變電阻R相串聯(lián)，在a﹑b兩個端鈕上接入被測電阻R。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.4磁電系歐姆表續(xù)）a﹑b間短路（即R=0）：測量機構(gòu)指針按=SII偏轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)R，電流達最大值Ig，使指針滿偏轉(zhuǎn)處，對應(yīng)刻度電阻“0”。a﹑b間開路（即R=∞）:I=0這時，指針不偏轉(zhuǎn)，=SII=0，對應(yīng)刻度電阻“∞”。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[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：

這時的指針偏轉(zhuǎn)角電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.4磁電系歐姆表續(xù)）這時的指針偏轉(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歐姆表的內(nèi)阻值。a﹑b間接任意電阻R,電流為：

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.5萬用表一種可以測量多種電參量的多量限便攜式儀表。主要由轉(zhuǎn)換開關(guān)﹑測量線路和測量機構(gòu)三部分組成。轉(zhuǎn)換開關(guān)是一個多刀多擲的機械聯(lián)動開關(guān)，實現(xiàn)對不同測量線路的選擇。

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

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.5萬用表（續(xù)）MF9型萬用表原理電路電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.6檢流計用途：檢流計是用來檢測電路中的微小電流，檢流計結(jié)構(gòu)示意圖圖中“1”是動圈、“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。

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.6檢流計（續(xù)）檢流計的主要技術(shù)指標(biāo)：(1).內(nèi)阻Ro，它包括了動圈﹑懸絲﹑導(dǎo)流絲的電阻。(2).外臨界電阻R，它是檢流計工作于臨界阻尼時外電路的電阻。(3).電流靈敏度SI（但檢流計銘牌上標(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間自然振蕩周期指欠阻尼狀態(tài)下活動部分在穩(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處于開路狀態(tài)。阻尼時間指檢流計在臨界阻尼狀態(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所需要的時間。自然振蕩周和阻尼時間是衡量檢流計的主要技術(shù)參數(shù)。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.7兆歐表絕緣材料的好壞對電器設(shè)備的正常運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。對絕緣電阻的測量，用歐姆表因電池電壓太低而不可行，須用“兆歐表”進行測量。兆歐表主要由一臺手搖發(fā)電機和磁電系比率表組成。兆歐表結(jié)構(gòu)示意圖

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.2.7兆歐表（續(xù)）使用兆歐表測量時，若操作不當(dāng)或接線錯誤，不但影響測量結(jié)果，還會危及人身安全，因而必須注意：(1).正確選擇兆歐表的電壓及測量范圍。選擇兆歐表的電壓不能高于被測絕緣所能承受的電壓，量程范圍應(yīng)滿足被測阻值的需要以不至于產(chǎn)生較大的讀數(shù)誤差。(2).被測須斷開電源，并在接地或短路放電后再進行測，以防人身和設(shè)備安全。(3).測量時兆歐表應(yīng)放在平穩(wěn)地方，并遠離大電流導(dǎo)體和外磁場；測量前應(yīng)將被測表面擦干凈，以免表面絕緣隨各種外界影響而變動。(4).測量前兆歐表的檢查：兆歐表表筆開路，搖動發(fā)電機至額定轉(zhuǎn)速，指針應(yīng)指在“∞”處；再將表筆短路，緩慢轉(zhuǎn)動發(fā)電機手柄，指針應(yīng)指在“0”處。(5).測量時，應(yīng)將手搖發(fā)電機轉(zhuǎn)速保持在規(guī)定范圍內(nèi)。

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2．3電動系儀表電動系儀表在交流儀表中準(zhǔn)確度最高（可達0.05級），廣泛用于交流精密測量及作為交流標(biāo)準(zhǔn)表。電動系儀表交直流兩用，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10KHz。因此電動系儀表在電工儀表中占有重要地位。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2．3．1電動系測量機構(gòu)電動系結(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，而電路上可串﹑并聯(lián)獲得兩個量限。動圈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。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2．3．1電動系測量機構(gòu)（續(xù)）電動系測量機構(gòu)具有以下主要特性：(1).可測交流和直流量。(2).刻度非線性，偏轉(zhuǎn)角正比于定、動圈中電流之積（交流為有效值，并與cosφ有關(guān)）。(3).準(zhǔn)確度高，可達0.1級，甚至0.05級，因為不存在鐵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，工頻時誤差最小，頻率較高時(如1000Hz)須進行補償。此外，電動系測量機構(gòu)過載能力較差，且氣隙大而磁場弱，需采用屏蔽措施或無定向式結(jié)構(gòu)以防外磁場干擾產(chǎn)生誤差。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2．3．2電動系電流表電動系電流表電動系測量機構(gòu)的定﹑動圈串聯(lián)，就構(gòu)成了電動系電流表，如圖2-19所示。直流時I1=I2=I，則有：電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2．3．2電動系電流表（續(xù)）交流時，i1=i2=i，有效值I1=I2=I,相位差φ=0。則有：

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

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

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

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2．3．2電動系電壓表（續(xù)）交流時，定、動圈中也為同一電流，且定動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，電動系電壓表測交直流時結(jié)果相同，即偏轉(zhuǎn)角正比于電壓的平方，刻度非線性。

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2．3．3電動系功率表

用來直接測量功率的儀表叫功率表。

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

電動系測量機構(gòu)有兩個線圈，只要使機構(gòu)中的一線圈通入負載電流、另一線圈通入與負載電壓有關(guān)的電流，就可對功率進行測量。在功率表里，固定線圈用較粗的導(dǎo)線繞成，讓負載電流通過，所以叫電流線圈；活動線圈用細線繞制，讓與負載電壓成正比的電流通過，所以叫電壓線圈。電流線圈與負載串聯(lián)，電壓線圈串一附加電阻后與負載并聯(lián)?？蓜硬糠值霓D(zhuǎn)動方向與二電流方向有關(guān)，使其正轉(zhuǎn)（順時針方向轉(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。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2．4電磁系儀表電磁系儀表是測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)簡單﹑過載能力強﹑造價低廉及交直流兩用等一系列優(yōu)點。2.4.1電磁系測量機構(gòu)電磁系測量機構(gòu)有吸入式和排斥式兩種。我們以排斥式測量機構(gòu)來說明。電磁系測量機構(gòu)電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]

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

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

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

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

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

電子測量技術(shù)電測試指示儀表[1]2.4.2電磁系電流表電磁系測量機構(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，匝數(shù)多；高量限用的導(dǎo)線粗，匝數(shù)少。一般利用測量機構(gòu)本身可測量的最大電流約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，然后通過它們的串﹑并聯(lián)來改變電流的量限。對于兩個線圈并聯(lián)比串聯(lián)擴大擴程一倍，這時安匝不變，即磁場不變，刻度也不變，只需乘以兩倍關(guān)系即可。只測交流的電流表，擴程可采用電流互感器。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[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量程。為保證使用安全和體積不至于過大，最高量限為600伏。便攜式多用于實驗室，制成多量程的。多量程電壓表，由多個附加電阻串聯(lián)通過抽頭來實現(xiàn)。電子測量技術(shù)電測試指示儀表[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。主要用途是計量負載所消耗的電能，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)電子測量技術(shù)電測試指示儀表[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)系儀表的簡圖。鋁盤上方為電壓磁鐵，其繞組并在負載兩端，叫電壓繞組；鋁盤下方是電流磁鐵，其繞組與負載串聯(lián)，叫電流繞組。只有鋁盤是可動的，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