1、第八章電工測量部分電工儀表圖片部分電工儀表圖片部分電工儀表圖片部分電工儀表圖片所謂測量，是指用實驗的方法，將被測所謂測量，是指用實驗的方法，將被測量（未知量）與已知的標準量進行比較，量（未知量）與已知的標準量進行比較，以得到被測量大小的過程。以得到被測量大小的過程。測量的結(jié)果包括兩部分：量值和單位。測量的結(jié)果包括兩部分：量值和單位。0 xxAR量值量值單位單位被測量被測量在一定條件下，被測量客觀存在的確定值，在一定條件下，被測量客觀存在的確定值，稱為稱為真值真值。誤差誤差是測量值與真值相差的程度。是測量值與真值相差的程度。誤差誤差公理：測量的過程必然存在著誤差，誤公理：測量的過程必然存在著誤差

2、，誤差自始至終存在于一切科學實驗和測量的過差自始至終存在于一切科學實驗和測量的過程之中。程之中。誤差的產(chǎn)生原因誤差的產(chǎn)生原因 儀器本身：任何儀器都有一定的靈敏域和精儀器本身：任何儀器都有一定的靈敏域和精確度。確度。 環(huán)境的變更：如溫度，緯度，濕度，電磁場環(huán)境的變更：如溫度，緯度，濕度，電磁場的變化。的變化。 實驗方法：方法不同結(jié)果不一樣。實驗方法：方法不同結(jié)果不一樣。 操作人員的素質(zhì)：每個人生理條件的不同，操作人員的素質(zhì)：每個人生理條件的不同，受教育，訓練的程度不同。受教育，訓練的程度不同。值得強調(diào)的是：誤差不是錯誤，測量結(jié)果包含值得強調(diào)的是：誤差不是錯誤，測量結(jié)果包含了誤差范圍恰恰是測量結(jié)果

3、正確和科學的表了誤差范圍恰恰是測量結(jié)果正確和科學的表達。達。測量值的誤差表示方法測量值的誤差表示方法系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差偶然誤差（隨機誤差）偶然誤差（隨機誤差）疏失誤差疏失誤差絕對誤差絕對誤差相對誤差相對誤差 絕對誤差：絕對誤差：測量值測量值x與被測量真值與被測量真值A(chǔ)之差之差測量值測量值xxA 真值真值絕對誤差絕對誤差用準確測量的實際值用準確測量的實際值x x0 0代替真值代替真值A(chǔ) A。0 xxx 絕對誤差具有大小、正負和量綱。絕對誤差具有大小、正負和量綱。測量結(jié)果可表達為：測量結(jié)果可表達為：xx修正值：修正值：0 xx 相對誤差：絕對誤差相對誤差：絕對誤差x x與真值與真值A(chǔ) A之比，之比，

4、用百分數(shù)表示。用百分數(shù)表示。 0100%100%xxAx相對誤差無量綱，是一個純數(shù)的量。相對誤差無量綱，是一個純數(shù)的量。 儀表和儀器的誤差及準確度儀表和儀器的誤差及準確度100%nmAA儀器的引用誤差，也稱基準誤差。儀器的引用誤差，也稱基準誤差。100%mnmmAA儀器的容許誤差：儀器的容許誤差： 機電式指針儀表的準確等級與容許機電式指針儀表的準確等級與容許誤差的關(guān)系誤差的關(guān)系100%a%mnmmAA精度精度等級等級a a0.10.10.20.20.50.51.01.01.51.52.52.55.05.0容許容許誤差誤差% %0.10.10.20.20.50.51.01.01.51.52.52

5、.55.05.0：用一量程為用一量程為150V的電壓表在正常條件下測某電路的的電壓表在正常條件下測某電路的兩點間電壓兩點間電壓U，示值為，示值為100V，絕對誤差為，絕對誤差為1V。這時。這時U的真的真值為值為1001=99V，相對誤差，相對誤差r=1%。如果示值為。如果示值為10V，絕，絕對誤差為對誤差為0.8V。則其真值為。則其真值為10.8V，相對誤差，相對誤差8%。如果。如果已知該電壓表可能發(fā)生的最大絕對誤差為已知該電壓表可能發(fā)生的最大絕對誤差為1.5V，則儀表的，則儀表的最大引用誤差為：最大引用誤差為：%1%1001505 . 1%100mmAAK：被測量比儀表量程小得越多，測量結(jié)果

6、可能出現(xiàn)的被測量比儀表量程小得越多，測量結(jié)果可能出現(xiàn)的最大相對誤差值也越大。例如用最大相對誤差值也越大。例如用1.0級量程為級量程為150V的電壓的電壓表測量表測量30V的電壓，可能出現(xiàn)的最大相對誤差為的電壓，可能出現(xiàn)的最大相對誤差為5，而，而改用改用1.0級量程為級量程為50V的電壓表測量的電壓表測量30V的電壓，可能出現(xiàn)的電壓，可能出現(xiàn)的最大相對誤差為的最大相對誤差為1.67。所以選用儀表的量程時應(yīng)使讀。所以選用儀表的量程時應(yīng)使讀數(shù)在數(shù)在23量程以上。量程以上。所以該儀表的準確度等級為所以該儀表的準確度等級為1.0級。級。8.1.3 電工測量儀表的基礎(chǔ)知識電工測量儀表的基礎(chǔ)知識機電式機電式

7、電子式電子式按工作按工作原理原理磁電系、電磁系、電動系、磁電系、電磁系、電動系、動磁系、感應(yīng)系、振簧系、動磁系、感應(yīng)系、振簧系、熱電系、整流系熱電系、整流系按被按被測量測量電流表、電壓表電流表、電壓表功率表、電度表功率表、電度表相位表、頻率計相位表、頻率計歐姆表、兆歐表歐姆表、兆歐表磁通表、萬用表磁通表、萬用表電工測量儀表的分類電工測量儀表的分類直流表直流表交流表交流表交直兩用表交直兩用表按被測按被測量性質(zhì)量性質(zhì)按精按精確度確度0.1級級0.2級級0.5級級1.0級級1.5級級2.5級級5.0級級按對外按對外電磁防御電磁防御I級級II級級III級級IV級級按使用按使用場合場合ABC電工測量儀表

8、的分類電工測量儀表的分類8.1.3 電工測量儀表的基礎(chǔ)知識電工測量儀表的基礎(chǔ)知識電工測量儀表的技術(shù)指標電工測量儀表的技術(shù)指標準確度準確度恒定性恒定性靈敏度靈敏度電工儀表標記符號電工儀表標記符號電流表安培表 毫安表電壓表 千伏表 功率表瓦特表 電能表電度表 電電工工儀儀表表標標記記符符號號電工測量中常用的指針式儀表有磁電式、電工測量中常用的指針式儀表有磁電式、電動式、電磁式電動式、電磁式3種。這些儀表的結(jié)構(gòu)雖種。這些儀表的結(jié)構(gòu)雖然不同，但工作原理卻是相同的，都是利然不同，但工作原理卻是相同的，都是利用電磁現(xiàn)象使儀表的可動部分受到電磁轉(zhuǎn)用電磁現(xiàn)象使儀表的可動部分受到電磁轉(zhuǎn)矩的作用而轉(zhuǎn)動，從而帶動指

9、針偏轉(zhuǎn)來指矩的作用而轉(zhuǎn)動，從而帶動指針偏轉(zhuǎn)來指示被測量的大小。示被測量的大小。直流電流直流電流I通過可動線圈時，線圈與磁場相互作用使線圈產(chǎn)生通過可動線圈時，線圈與磁場相互作用使線圈產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩，帶動指針偏轉(zhuǎn)。指針偏轉(zhuǎn)后扭緊彈簧游絲，使游轉(zhuǎn)動力矩，帶動指針偏轉(zhuǎn)。指針偏轉(zhuǎn)后扭緊彈簧游絲，使游絲產(chǎn)生反抗力矩。當反抗力矩和轉(zhuǎn)動力矩相平衡時，線圈和絲產(chǎn)生反抗力矩。當反抗力矩和轉(zhuǎn)動力矩相平衡時，線圈和指針便停止偏轉(zhuǎn)。由于在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)磁場均勻分布，指針便停止偏轉(zhuǎn)。由于在線圈轉(zhuǎn)動的范圍內(nèi)磁場均勻分布，因此線圈的轉(zhuǎn)動力矩與電流的大小成正比。又由于游絲的反因此線圈的轉(zhuǎn)動力矩與電流的大小成正比。又由于游絲的反

10、抗力矩與線圈的偏轉(zhuǎn)角度成正比，所以儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度抗力矩與線圈的偏轉(zhuǎn)角度成正比，所以儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與流過線圈的電流的大小成正比，即：與流過線圈的電流的大小成正比，即：=KI 磁電式儀表標尺上的刻度是均勻的。磁電式儀表標尺上的刻度是均勻的。磁電系儀表磁電系儀表磁電系儀表磁電系儀表產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩示意圖產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩示意圖：刻度均勻、靈敏度高、準確度高、消：刻度均勻、靈敏度高、準確度高、消耗功率小、受外界磁場影響小等。耗功率小、受外界磁場影響小等。：結(jié)構(gòu)復雜、造價較高、過載能力小，：結(jié)構(gòu)復雜、造價較高、過載能力小，而且只能測量直流，不能測量交流。而且只能測量直流，不能測量交流。：電表接入電路時要：

11、電表接入電路時要，否，否則指針反打會損壞電表。通常磁電式儀表的則指針反打會損壞電表。通常磁電式儀表的接線柱旁均標有接線柱旁均標有+、記號，以防接錯。、記號，以防接錯。0012I RI-()IRR（）R1R2雙量程直流電流表原理圖雙量程直流電流表原理圖雙量程直流電壓表原理圖雙量程直流電壓表原理圖 0120V(R )IRR線圈通入電流時產(chǎn)生磁場，使其內(nèi)部的固定鐵線圈通入電流時產(chǎn)生磁場，使其內(nèi)部的固定鐵片和可動鐵片同時被磁化。由于兩鐵片同一端片和可動鐵片同時被磁化。由于兩鐵片同一端的極性相同，因此兩者相斥，致使可動鐵片受的極性相同，因此兩者相斥，致使可動鐵片受到轉(zhuǎn)動力矩的作用，從而通過轉(zhuǎn)軸帶動指針偏

12、到轉(zhuǎn)動力矩的作用，從而通過轉(zhuǎn)軸帶動指針偏轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)動力矩與游絲的反抗力矩相平衡時，轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)動力矩與游絲的反抗力矩相平衡時，指針便停止偏轉(zhuǎn)。指針便停止偏轉(zhuǎn)。吸引型電磁系儀表結(jié)構(gòu)原理吸引型電磁系儀表結(jié)構(gòu)原理排斥型電磁系儀表結(jié)構(gòu)原理排斥型電磁系儀表結(jié)構(gòu)原理排斥型儀表排斥型儀表當線圈通有電流時，當線圈通有電流時，產(chǎn)生磁場，兩鐵片均產(chǎn)生磁場，兩鐵片均被磁化，同一端的極被磁化，同一端的極性是相同的，因而互性是相同的，因而互相推斥，可動鐵片因相推斥，可動鐵片因受斥力而帶動指針偏受斥力而帶動指針偏轉(zhuǎn)。在線圈通有交流轉(zhuǎn)。在線圈通有交流電流的情況下，由于電流的情況下，由于兩鐵片的極性同時改兩鐵片的極性同時改變，所以

13、仍然產(chǎn)生推變，所以仍然產(chǎn)生推斥力。斥力。由于作用在鐵心上的電磁力與空氣隙中磁感應(yīng)由于作用在鐵心上的電磁力與空氣隙中磁感應(yīng)強度的平方成正比，磁感應(yīng)強度又與線圈電流強度的平方成正比，磁感應(yīng)強度又與線圈電流成正比，因此儀表的轉(zhuǎn)動力矩與電流的平方成成正比，因此儀表的轉(zhuǎn)動力矩與電流的平方成正比。又由于游絲的反抗力矩與線圈的偏轉(zhuǎn)角正比。又由于游絲的反抗力矩與線圈的偏轉(zhuǎn)角度成正比，所以儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與線圈電度成正比，所以儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與線圈電流的平方成正比，即：流的平方成正比，即：=KI2電磁式儀表標尺上的刻度是不均勻的。電磁式儀表標尺上的刻度是不均勻的。 使用范圍：交直流兩用，電磁系儀表即可用使用

14、范圍：交直流兩用，電磁系儀表即可用于測量直流，也可以用于測量交流。因為線于測量直流，也可以用于測量交流。因為線圈電流方向改變時，線圈磁極性和鐵心磁極圈電流方向改變時，線圈磁極性和鐵心磁極性同時改變，而保持受力方向不變。這是電性同時改變，而保持受力方向不變。這是電磁系儀表特點之一。磁系儀表特點之一。 儀表結(jié)構(gòu)簡單；儀表結(jié)構(gòu)簡單； 儀表中鐵磁物質(zhì)存在著磁滯誤差；儀表中鐵磁物質(zhì)存在著磁滯誤差； 靈敏度較低，受外磁場影響大、功耗大；靈敏度較低，受外磁場影響大、功耗大； 感抗大、不易用于高頻測量；感抗大、不易用于高頻測量；電磁系多量程電流表電磁系多量程電流表固定線圈中通入直流電流固定線圈中通入直流電流I

15、1時產(chǎn)生磁場，磁感時產(chǎn)生磁場，磁感應(yīng)強度應(yīng)強度B1正比于正比于I1。如果可動線圈通入直流電。如果可動線圈通入直流電流流I2，則可動線圈在此磁場中就要受到電磁力，則可動線圈在此磁場中就要受到電磁力的作用而帶動指針偏轉(zhuǎn)，電磁力的作用而帶動指針偏轉(zhuǎn)，電磁力F的大小與磁的大小與磁感應(yīng)強度感應(yīng)強度B1和電流和電流I2成正比。直到轉(zhuǎn)動力矩與成正比。直到轉(zhuǎn)動力矩與游絲的反抗力矩相平衡時，才停止偏轉(zhuǎn)。游絲的反抗力矩相平衡時，才停止偏轉(zhuǎn)。電動系儀表的測量機構(gòu)電動系儀表的測量機構(gòu)線圈通入直流電的情況：儀表指針的偏轉(zhuǎn)角線圈通入直流電的情況：儀表指針的偏轉(zhuǎn)角度與兩線圈電流的乘積成正比，即：度與兩線圈電流的乘積成正比，

16、即：=KI1I2電動式儀表用于交流時，指針的偏轉(zhuǎn)角與兩電動式儀表用于交流時，指針的偏轉(zhuǎn)角與兩個電流的有效值及兩電流相位差的余弦成正個電流的有效值及兩電流相位差的余弦成正比。即：比。即：=KI1I2cos 技術(shù)特性技術(shù)特性 準確度高準確度高 可以交直流兩用，可精確測量電壓、電流、可以交直流兩用，可精確測量電壓、電流、功率還可以測量功率因數(shù)、頻率、電容、電功率還可以測量功率因數(shù)、頻率、電容、電感和相位差感和相位差 易受外磁場影響易受外磁場影響 本身消耗的功率較大本身消耗的功率較大 過載能力小過載能力小 電動系電流表、電壓表的標度尺刻度不均勻電動系電流表、電壓表的標度尺刻度不均勻電動系電流表電動系電

17、流表電動系電壓表電動系電壓表在電流表的基礎(chǔ)上串聯(lián)附加電阻構(gòu)成電動系電壓表在電流表的基礎(chǔ)上串聯(lián)附加電阻構(gòu)成電動系電壓表電動系功率表電動系功率表萬用表外觀圖萬用表外觀圖萬用表萬用表面板面板萬用表萬用表量程量程 直流電壓直流電壓 有有2.5V 10V 250V 1000V2.5V 10V 250V 1000V五個量程五個量程擋位。擋位。 交流電壓交流電壓 有有10V 50V 250V 1000V10V 50V 250V 1000V四個量程四個量程擋位。擋位。 直流電壓直流電壓 有有2.5mA 25mA 250mA2.5mA 25mA 250mA三個常用檔三個常用檔位，及位，及100A100A，2.5

18、A2.5A兩個擴展量程檔位。兩個擴展量程檔位。 電阻電阻 有有1 1 10 10 100 100 1K 1K 10K10K五個倍五個倍率擋位。率擋位。 hFE hFE 測量三極管直流放大倍數(shù)的專用擋位。測量三極管直流放大倍數(shù)的專用擋位。 直流電流測量直流電流測量直流電壓測量直流電壓測量交流電壓測量交流電壓測量電阻測量電路電阻測量電路直接測量直接測量間接測量間接測量組合測量組合測量A負載A負載(a) 直接測量電流 (b) 電流表量程的擴大RARoIoIAI測量直流電流通常采用磁電式電流表測量直流電流通常采用磁電式電流表，測量交測量交流電流主要采用電磁式電流表流電流主要采用電磁式電流表。電流表必須

19、與。電流表必須與被測電路串聯(lián)，否則將會燒毀電表。此外，測被測電路串聯(lián)，否則將會燒毀電表。此外，測量直流電流時還要注意儀表的極性。量直流電流時還要注意儀表的極性。測量直流電壓通常采用磁電式電壓表，測量直流電壓通常采用磁電式電壓表，測量測量交流電壓主要采用電磁式電壓表交流電壓主要采用電磁式電壓表。電壓表必電壓表必須與被測電路并聯(lián)，否則將會燒毀電表。此須與被測電路并聯(lián)，否則將會燒毀電表。此外，測量直流電壓時還要注意儀表的極性。外，測量直流電壓時還要注意儀表的極性。負載負載(a) 直接測量電壓 (b) 電壓表量程的擴大VVRV+U+UR測量功率時采用電動式儀表測量功率時采用電動式儀表。測量時將儀表。測

20、量時將儀表的固定線圈與負載串聯(lián)，反映負載中的電流的固定線圈與負載串聯(lián)，反映負載中的電流，因而固定線圈又叫電流線圈；將可動線圈，因而固定線圈又叫電流線圈；將可動線圈與負載并聯(lián)，反映負載兩端電壓，所以可動與負載并聯(lián)，反映負載兩端電壓，所以可動線圈又叫電壓線圈。線圈又叫電壓線圈。*I1I2RVW*I1I2負載W*I1I2 (a) 原理圖 (b) 符號 (c) 接線圖+U1直流和單相交流功率的測量*I1I2RVW*I1I2負載W*I1I2 (a) 原理圖 (b) 符號 (c) 接線圖+U(W/div)mNNaIUC CaP 分格常數(shù)：被測功率：ZZZW*ZZZW* (a) 星形連接 (b) 三角形連接

21、：用一個單相功率表測得一相功率，：用一個單相功率表測得一相功率，然后乘以然后乘以3即得三相負載的總功率。即得三相負載的總功率。：用兩只單相功率表來測量三相功率，：用兩只單相功率表來測量三相功率，三相總功率為兩個功率表的讀數(shù)之和。若負三相總功率為兩個功率表的讀數(shù)之和。若負載功率因數(shù)小于載功率因數(shù)小于0.5，則其中一個功率表的讀，則其中一個功率表的讀數(shù)為負，會使這個功率表的指針反轉(zhuǎn)。為了數(shù)為負，會使這個功率表的指針反轉(zhuǎn)。為了避免指針反轉(zhuǎn)，需將其電壓線圈或電流線圈避免指針反轉(zhuǎn)，需將其電壓線圈或電流線圈反接，這時三相總功率為兩個功率表的讀數(shù)反接，這時三相總功率為兩個功率表的讀數(shù)之差。之差。三相負載W*

22、W*W*W*W*W*W*(a) 二 元 功 率 表 (b) 三 元 功 率 表ZZZW*W*W*：用：用3只單相功率表來測量三相功率，只單相功率表來測量三相功率，三相總功率為三相總功率為3個功率表的讀數(shù)之和。個功率表的讀數(shù)之和。（a）（b）低值電阻：低值電阻：10-51 中值電阻：中值電阻：1106 高值電阻：兆歐級以上高值電阻：兆歐級以上開爾文電橋（直流雙臂電橋）開爾文電橋（直流雙臂電橋）萬用表、惠斯登電橋（直流萬用表、惠斯登電橋（直流臂電橋），或用電流表、電臂電橋），或用電流表、電壓表由伏安法測得壓表由伏安法測得兆歐表兆歐表8.4.1 非電量的測量方法非電量的測量方法通過器件或裝置，將待測

23、的非電量轉(zhuǎn)換成與通過器件或裝置，將待測的非電量轉(zhuǎn)換成與它有關(guān)的電信號（電壓、電流、頻率等），它有關(guān)的電信號（電壓、電流、頻率等），然后利用電氣測量的方法，對該電信號進行然后利用電氣測量的方法，對該電信號進行測量，來確定被測的非電信號。測量，來確定被測的非電信號。1 電量的測量原理與系統(tǒng)構(gòu)成電量的測量原理與系統(tǒng)構(gòu)成被測對象被測對象傳感器傳感器信號調(diào)理信號調(diào)理數(shù)據(jù)顯示與記錄數(shù)據(jù)顯示與記錄被測對象被測對象2 常見傳感器的構(gòu)成與工作原理常見傳感器的構(gòu)成與工作原理被測量被測量敏感元件敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路電量電量2 常見傳感器的構(gòu)成與工作原理常見傳感器的構(gòu)成與工作原理(1) 應(yīng)變式電阻傳感器應(yīng)變式電阻傳感器（2）熱電偶）熱電偶（3）電感式傳感器）電感式傳感器（4）電容式傳感器）電容式傳感器（5）壓電式傳感器）壓電式傳感器（6）霍爾傳感器）霍爾傳感器1 智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成及特點智能儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本組成及特點8.4.2 電工測量新技術(shù)電工測量新技術(shù)專用微型計算機系統(tǒng)專用微型計算機系統(tǒng)（硬件（硬件+軟件）軟件）硬件：硬件：主機電路、模擬量主機電