1、電氣測量技術(shù)大理學(xué)院楊春麗lana課程介紹,電氣測量技術(shù)、電工測量、電磁測量、電工儀表及測量、電工儀表 電氣測量技術(shù)是研究各種電磁量（電量+磁量）的測量方法，相應(yīng)儀表的原理、結(jié)構(gòu)、使用操作技術(shù)以及測量誤差與數(shù)據(jù)處理的技術(shù)。 課程電工儀表技術(shù)+測量技術(shù)； 與其它相關(guān)課程 電子測量技術(shù)、傳感器原理與檢測技術(shù)、非電量電測技術(shù)、檢測與轉(zhuǎn)換、機械量電測量、現(xiàn)代測試技術(shù)等。,研究對象：,應(yīng)用領(lǐng)域,電氣測量技術(shù)對從事電氣技術(shù)工作的人員來說是十分必要的；不論是電氣設(shè)備的安裝、調(diào)試、實驗、運行、維修；還是對電氣產(chǎn)品進行檢驗、測試、鑒定都會涉及電磁測量方面的技術(shù)問題。 應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、

2、生活、國防、科研等各領(lǐng)域。如，變電所、配電室、發(fā)電廠、電力監(jiān)控網(wǎng)、火箭發(fā)射中心、家用電能計量表等。,學(xué)習(xí)電氣測量技術(shù)這門課的目的：,掌握電氣測量的基本原理和方法，認(rèn)識新型電氣測量儀器的基本原理和應(yīng)用技術(shù)。,1. 能夠根據(jù)被測對象的特點制定合理的測量方案,2. 能夠準(zhǔn)確選擇和使用測量儀器,3. 嚴(yán)格正確地處理測量數(shù)據(jù)，獲取最佳的測量結(jié)果,要求：,了解基本概念、掌握基本原理、熟悉基本方法,部分電工儀表圖片,部分電工儀表圖片,電氣測量儀器的發(fā)展的階段,20世紀(jì)50年代以前，機械式的模擬指示儀器（如指針式萬用表、晶體管電壓表等）； 20世紀(jì)50年代左右，電子式的模擬指示儀器（如數(shù)字式電壓表、數(shù)字頻率計

3、等）； 20世紀(jì)70年代初，智能儀器； 20世紀(jì)80年代以后，虛擬儀器（檢測技術(shù)與計算機技術(shù)有機結(jié)合）；,發(fā)展趨勢,數(shù)字化 網(wǎng)絡(luò)化 智能化 小型化,電氣測量技術(shù)實驗教程 東南大學(xué)出版社 主編：胡福年,目 錄第1章 測量的基本知識第2章 測量誤差第3章 電參數(shù)的測量第4章 非電參數(shù)的測量第5章 數(shù)字化測量技術(shù)第6章 智能儀器與虛擬儀器,目 錄第1章 電工儀表與測量的基本知識第2章 電流與電壓的測量第3章 功率與電能的測量第4章 頻率與相位的測量第5章 電路參數(shù)的的測量第6章 磁的測量第7章 電子電壓表第8章 電子示波器第9章 智能儀器與虛擬儀器,第一章 測量的基本知識,1.1 測量的基本概念 1

4、.2 測量方法的分類 1.3 測量單位 1.4 電學(xué)量具,測量的概念,日常生活中處處離不開測量 科學(xué)的進步和發(fā)展離不開測量， 離開測量就不會有真正的科學(xué)。,一、測量的意義,沒有望遠鏡就沒有天文學(xué)，沒有顯微鏡就沒有細(xì)胞學(xué)，沒有指南針就沒有航海事業(yè),生產(chǎn)發(fā)展離不開測量 農(nóng)業(yè)社會中，需要丈量土地、衡量谷物，就產(chǎn)生了長度、面積、容積和重量的測量；掌握季節(jié)和節(jié)候，出現(xiàn)了原始的時間測量器具，并有了天文測量?，F(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，處處離不開測量。例如，一個大型鋼鐵廠需要約2萬個測量點。 在高新技術(shù)和國防現(xiàn)代化建設(shè)中則更是離不開測量 例如，每種新設(shè)計的飛機，需要測試飛機高速飛行中受氣流沖擊作用下的性能，通過風(fēng)洞

5、試驗測定機身、機翼的受力和振動分布情況，以驗證和改進設(shè)計。,二、測量的基本概念,測量：所謂測量，是指用實驗的方法，將被測（未知量）與已知的標(biāo)準(zhǔn)量（比如1厘米、1克）進行比較，以得到被測量大小的過程；是對被測量定量認(rèn)識的過程。 構(gòu)成測量的基本要素：被測對象、測量儀器、測量技術(shù)、測量人員和測量環(huán)境。 測量的任務(wù)：通過實驗的方法，將被測量（未知量）與標(biāo)準(zhǔn)量（已知量）進行比較，以求得被測量的值。 度量器：標(biāo)準(zhǔn)單位量的實體?？煞譃椋夯鶞?zhǔn)器、標(biāo)準(zhǔn)器和工作量具。,1.狹義測量的定義,測量結(jié)果測量數(shù)值.測量單位，即：,測量的內(nèi)涵 測量對象：被測客體中的相應(yīng)的量值信息； 測量目的：從被測對象取得一個定量的認(rèn)識；

6、 測量過程: 通過實驗去認(rèn)識對象的過程 測量方法：比較； A.直接比較 B.間接比較； C.需要測量儀器； 測量標(biāo)準(zhǔn)：同類已知單位。 測量結(jié)果：最終能表示給測量主體（人）,被測物體的重量等于標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重量,被測物體的重量從度盤上讀數(shù)，因為，彈簧秤度盤上的刻度是事先與標(biāo)準(zhǔn)量進行比較的結(jié)果。,2.廣義測量的定義 廣義地講，測量不僅對被測的物理量進行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進行定性、定位的測量。 例如故障診斷、無損探傷、遙感遙測、礦藏勘探、地震源測定、衛(wèi)星定位等。 而測量結(jié)果也不僅僅是由量值和單位來表征的一維信息，還可以用二維或多維的圖形、圖像來顯示被測對象的屬性特征、空間分布、拓樸

7、結(jié)構(gòu)等。 廣義測量原理可以從信息獲取過程來說明，包括信息的感知和信息識別兩個環(huán)節(jié)。,1.測量的基本要素,三、測量的基本要素,被測對象、測量儀器、測量技術(shù)、測量人員和測量環(huán)境,2.被測對象信息 廣義的測量是信息的獲取，信息反映了事物的運動的狀態(tài)及其變化方式。信息又可分為自然信息和社會信息兩大類。 3.測量儀器系統(tǒng)量具和儀器 測量儀器系統(tǒng)包括量具、測試儀器、測試系統(tǒng)及附件等 4.測量的主體測量人員 手動：由測量主體（測量人員）直接參與完成 自動：測量主體交給智能設(shè)備（計算機等）完成，但測量策略、軟件算法、程序編寫需由測量人員事先設(shè)計好。,5.測試技術(shù) 測量中所采用的原理、方法和技術(shù)措施，總稱為測試

8、技術(shù)。,1.2 測量方法的分類,1.2.1 按測量結(jié)果的獲得方式分類,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。,1.2.2 按測量數(shù)據(jù)的讀取方式分類,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(rèn)為被測量等于已知量，

9、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。,根據(jù)定義而令系數(shù)為1的量稱為單位。 單位是表征測量結(jié)果的重要組成部分，又是對兩個同類量值進行比較的基礎(chǔ)。,1.3 單位和單位制,國際單位制（SI）International System of Units,1980年由國際計量大會（CGPM）采納和推薦的一種一貫單位制。注： SI是國際單位制的國際通用符號。 目前，國際單位制下7個基本單位： 長 度 米 M 質(zhì) 量 千克（公斤） Kg 時 間 秒 S

10、電 流 安培 A 熱力學(xué)溫度 開爾文 K 物質(zhì)的量 摩爾 Mol 發(fā)光強度 坎德拉 cd,SI基本單位的定義,米：光在真空中（1/299792458s）時間間隔內(nèi)所經(jīng)過路徑的長度。第17屆國際計量大會（1983） 千克：國際千克原器的質(zhì)量。第1屆國際計量大會（1889）和第3屆國際計量大會（1901） 秒：銫-133原子基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射的9192631770個周期的持續(xù)時間。第13屆國際計量大會（1967），決議1 安培：在真空中，截面積可忽略的兩根相距1 m的無限長平行圓直導(dǎo)線內(nèi)通以等量恒定電流時，若導(dǎo)線間相互作用力在每米長度上為210-7 N，則每根導(dǎo)線中的電流為1

11、 A。國際計量委員會（1946）決議2。第9屆國際計量大會（1948）批準(zhǔn),SI基本單位的定義,開爾文：水三相點熱力學(xué)溫度的1/273.16。第13屆國際計量大會（1967），決議4 摩爾：是一系統(tǒng)的物質(zhì)的量，該系統(tǒng)中所包含的基本單元（原子、分子、離子、電子及其他粒子，或這些粒子的特定組合）數(shù)與0.012 kg碳-12的原子數(shù)目相等。第14屆國際計量大會（1971），決議3 坎德拉：是一光源在給定方向上的發(fā)光強度，該光源發(fā)出頻率為5401012 Hz的單色輻射，且在此方向上的輻射強度為（1/683）W/sr。第16屆國際計量大會（1979），決議3,表1.2 國際單位制（SI）的導(dǎo)出單位,國際

12、單位制中具有專門名稱的導(dǎo)出單位量 平面角 弧度 rad 立體角 球面度 sr 頻率 赫茲 Hz 力（重力、壓力） 牛頓 N 壓強（應(yīng)力） 帕斯卡 Pa 能量（功、熱） 焦耳 J 功率（輻射通量） 瓦特 W,表1.2 國際單位制（SI）的導(dǎo)出單位,電荷量 庫侖 0C 電位（電壓、電動勢） 伏特 V 電容 法拉 F 電阻 歐姆 電導(dǎo) 西門子 S 磁通量 韋伯 Wb 磁通量密度磁感應(yīng)強度 特斯拉 TH 電感 亨利 H,表1.2 國際單位制（SI）的導(dǎo)出單位,攝氏溫度 攝氏度 0C 光通量 流明 lm 光照度 勒克斯 lx 放射性活度 貝可勒爾 Bq 吸收劑量 戈瑞 Gy 劑量當(dāng)量 希沃特 Sv,第二

13、節(jié) 電工儀表的分類,模擬指示儀表是將被測電磁量轉(zhuǎn)換為可動部分的角位移，然后根據(jù)可動部分指針在標(biāo)尺上的位置直接讀出被測量的數(shù)值。,一、模擬指示儀表,二、數(shù)字儀表,數(shù)字儀表是將被測電磁量轉(zhuǎn)換為電壓，再轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并以數(shù)字方式直接顯示。,（1）根據(jù)測量機構(gòu)的工作原理分類 可以把儀表分為電磁系、磁電系、電動系、感應(yīng)系、靜電系和整流系等。 磁電式C、 整流式L、 熱偶式E、電磁式T、 電動式、鐵磁電動式D、感應(yīng)式G、靜電式Q （2）根據(jù)測量對象分類 可以分為電流表（包括安培表、毫安表、微安表）、電壓表（包括伏特表、毫伏表、微伏表、千伏表）、功率表（又叫瓦特表）、電度表、歐姆表、相位表等。 （3）根據(jù)儀

14、表工作電流的性質(zhì)分類 可以分為直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表。,模擬指示儀表的分類,（4）按儀表的使用方式分類 可以分為安裝式儀表（或稱板式儀表）和可攜式儀表等。 （5）按儀表使用條件分類 分為A、A1、B、B1和C五組。（A組： 工作環(huán)境為0+40， 相對濕度在85%以下。 B組： 工作環(huán)境為-20+50， 相對濕度在85%以下。 C組： 工作環(huán)境為-40+60， 相對濕度在98%以下）有關(guān)各組儀表使用條件的規(guī)定可查閱國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 776-1976電氣測量指示儀表通用技術(shù)條件。 （6）按儀表的準(zhǔn)確度等級分類 分為0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和5.0共7個準(zhǔn)確度等級。

15、 除以上分類以外，還可以按外殼的防護性能及耐受機械力作用的性能分類，讀者可查閱GB/T 776-1976中的有關(guān)規(guī)定。,電工儀表的型號,1安裝式儀表的型號組成,用途代號,派生號,系列代號,形狀第一位代號,形狀第二位代號,改進代號,形狀第一位代號：按儀表面板形狀最大尺寸編制 形狀第二位代號：按儀表外殼形狀尺寸編制 系列代號：按儀表的工作原理編制 C: 表示磁電系 T: 表示電磁系 D: 表示電動系 G: 表示感應(yīng)系 L: 表示整流式 Q: 表示靜電系 用途號：按被測量編制 如： V: 電壓表 A: 電流表 W: 功率表,舉例：42C3-A,設(shè)計序號為3的磁電系電流表 ，形狀代號42可在產(chǎn)品目錄查

16、得其外形尺寸和安裝開孔尺寸。,便攜式儀表的型號組成 舉例：T62-V 設(shè)計序號為62的電磁系電壓表 另有：系列代號前加一個漢語拼音字母 表示類別 如：Q 表示電橋P 表示數(shù)字式 Z 表示電阻D 表示電能表,設(shè)計序號,系列代號,安裝式儀表型號的編制規(guī)則,4,2,C,10,A,形狀第二位代號,形 狀 第 一 位 代 號,系列代號,設(shè)計序號,用途號,表示一塊設(shè)計序號為10的安裝式磁電系電流表,便攜式儀表型號的編制規(guī)則,表示一塊設(shè)計序號為19的便攜式電磁系電流表,T,19,A,注意：便攜式儀表和安裝式儀表的區(qū)別在于其系列代號前面是否有數(shù)字！,電能表型號的編制規(guī)則,系列代號,設(shè)計序號,表示一塊設(shè)計序號為

17、282的單相電能表,DD,282,系列代號中 DD單相電能表 DS三相電能表 DX無功電能表,指使用電橋、補償?shù)确椒?，將?biāo)準(zhǔn)度量器與被測量置于比較儀器中進行比較，從而求得被測量。這類儀器除需要儀表本體外（如電橋、電位差計等）還需要檢流設(shè)備、度量器等參與。,三、比較儀器,電工儀表標(biāo)志的識別,不同的電工儀表具有不同的技術(shù)特性，為了便于選擇和正確使用儀表，通常還用各種不同的圖形符號來表示這些技術(shù)特性，并標(biāo)注在儀表面板的顯著位置上，這些圖形符號叫做儀表的標(biāo)志。,2.儀表工作原理的圖形符號,3準(zhǔn)確度等級的符號,4端鈕及調(diào)零器的符號,6電流種類的符號,5工作位置的符號,7絕緣強度的符號,第三節(jié) 電工儀表的

18、組成和基本原理,一、模擬指示儀表的組成,電工指示儀表主要由測量機構(gòu)和測量線路兩部分組成。 測量機構(gòu)是儀表的核心，由固定部分和可動部分組成。,電工指示儀表的測量機構(gòu),測量機構(gòu),轉(zhuǎn)動力矩裝置 反作用力矩裝置 阻尼力矩裝置 讀數(shù)裝置 支撐裝置,指示儀表的測量機構(gòu),模擬指示儀表中的三大部件： 1.產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩M的裝置： 使指針偏轉(zhuǎn) 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Ma的裝置： 平衡轉(zhuǎn)動力矩。 主要有游絲、懸絲等。,3.產(chǎn)生阻尼力矩的裝置： 盡快指示出被測量的數(shù)值 可以利用電磁阻尼、空氣阻尼、油阻尼等。,4讀數(shù)裝置,讀數(shù)裝置由指示器和刻度盤組成。指示器分指針式和光標(biāo)式兩種。指針又分矛形和刀形。 大、中型安裝式儀表多采用矛形指針，以便遠距離讀數(shù)。小型安裝式儀表及便攜式儀表多采用刀形指針，以利于精確讀數(shù)。 光標(biāo)式指示器適用于一些高靈敏度和高準(zhǔn)確度的儀表。,矛形指針 刀形指針 光標(biāo)指示器,刻度盤是一個畫有標(biāo)度尺和儀表標(biāo)志符號的面板，為了消除視覺誤差，有些便攜式精密儀表在標(biāo)度尺下面還安裝