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1、第一节 常用电工仪表的分类、型号和标志,第二节 电工仪表的组成,第三节 测量方法的分类,第四节 测量误差及其表示方法,第五节 电工指示仪表的技术要求,电工仪表与测量的基本知识,常用电工仪表的分类、型号和标志,一、常用电工仪表的分类,在电工测量中，测量各种电量、磁量及电路参数的仪器仪表统称为电工仪表。电工仪表种类很多,按结构和用途不同,主要分为指示仪表（模拟指示仪表）、比较仪表、数字仪表和智能仪表四大类。,指示仪表 indicating instrument,特点：能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通过指示器直接指示出被测量的大小，故又称为直读式仪表。按工作原理分类：主要有磁电系仪表、
2、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表。此外,还有整流系仪表、铁磁电动系仪表等。典型仪表：安装式仪表、便携式仪表,模拟 指示 仪表,按工作原理分,磁电系仪表,电磁系仪表,电动系仪表,感应系仪表,按使用方法分,安装式和便携式两类,按准确度等级分,有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级,按被测量名称分,有电流表、电压表、功率表、电能表等,按使用条件分,分A、B、C三组仪表,A组：工作环境为0+40，相对湿度在85%以下B组：工作环境为-20+50，相对湿度在85%以下C组：工作环境为-40+60，相对湿度在98%以下,补充材料,磁电系仪表 由可动线圈中的电流产生的磁场与固定永久磁铁
3、磁场相互作用而工作的一类仪表。它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变换电路配合，还可以用于功率、频率、相位等其它电量的测量。,补充材料,电磁系仪表 也是依靠电磁相互作用的原理制成的，但它的磁场是由被测电流产生的。它可用于交直流电路中。电磁系仪表结构简单、造价低廉、过载能力强，但标尺刻度不均匀，易受外磁场、频率影响。,补充材料,电动系仪表 由固定线圈的磁场与一个或数个可动线圈中的电流相互作用而工作的仪表。可用于测量直流也可以测量交流，或交直流两用。准确度高于电磁系。,补充材料,感应系仪表 由固定电磁铁产生的交流磁场与由其他电磁铁在可动导电元件中
4、的感应电流相互作用工作的一类仪表。过载能力强；受外磁场的应响小；因为它与电流频率及电感L有关，准确度受影响比较低，所以只适用于工频。,补充材料,整流系仪表 由磁电系仪表的测量机构和整流电路组合而成的仪表称为整流系仪表。利用整流电路中的整流器件（二极管）的单向导电性，把正弦交流电量变成直流电量，这样就可以利用磁电系测量机构对交流电量进行测量。,上述内容第二章中将详细介绍,常见的安装式仪表,便携式仪表,比较式仪表comparative instrument,比较式仪表的特点：在测量过程中，通过被测量与同类标准量进行比较，然后根据比较结果才能确定被测量的大小。比较式仪表分类：直流比较仪表和交流比较仪
5、表。直流电桥和电位差计属于直流比较仪表，交流电桥属于交流比较仪表。典型仪表：比较式直流电桥,比较式直流电桥,第五章 电路参数的测量中讲,数字仪表digital instrument,数字仪表的特点：采用数字测量技术，并以数码的形式直接显示出被测量的大小。数字仪表的分类：常用的有数字式电压表、数字式万用表、数字式频率表等。典型仪表：数字式电压表,数字式电压表,智能仪表intelligent instrument,智能仪表的特点：利用微处理器的控制和计算功能，这种仪器可实现程控、记忆、自动校正、自诊断故障、数据处理和分析运算等功能。智能仪表的分类：智能仪表一般分为两大类：一类是带微处理器的智能仪器
6、；另一类是自动测试系统。典型仪表：数字式存储示波器,数字式存储示波器,二、电工指示仪表的型号,安装式指示仪表的型号,便携式指示仪表的型号,电能表的型号,1.安装式指示仪表型号的识别,用途号（国际通用符号）,设计序号（数字）,系列代号（汉语拼音字母）,形状第二位代号（数字“0”可省略）,形状第一位代号（数字）,形状第一位代号：按仪表面板形状最大尺寸编制形状第二位代号：按仪表外壳形状尺寸编制系列代号：按仪表的工作原理编制 C:表示磁电系 T:表示电磁系 D:表示电动系 G:表示感应系 L:表示整流式 Q:表示静电系用途号：按被测量编制 如：V:电压表 A:电流表 W:功率表,举例：42C3-A,设
7、计序号为3的磁电系电流表，形状代号42可在产品目录查得其外形尺寸和安装开孔尺寸。,2.便携式指示仪表型号的识别,用途号（国际通用符号）,设计序号（数字）,系列代号（汉语拼音字母）,例如,型号T19V就表示一块设计序号为19的便携式电磁系电压表。,3.电能表型号的识别,D,D,862,D单相S三相T三相四线X无功,设计序号（数字）,电能表,例如,型号DD862就表示一块设计序号为862的单相电能表。,三、电工仪表的标志,不同的电工仪表具有不同的技术特性，为方便选择和使用仪表，规定用不同的符号来表示这些技术特性，并标注在仪表的面板上，这些图形符号叫做仪表的标志。,2.仪表工作原理的图形符号,3准确
8、度等级的符号,4端钮及调零器的符号,6电流种类的符号,5工作位置的符号,7绝缘强度的符号,识别电流表的表盘上的符号,上面仪表面板上的型号符号及图形符号的含义是什么？,课堂作业,电工仪表按结构和用途的不同，分为哪几类？各自的特点是什么？电工指示仪表按工作原理分为哪几类？画出各自的标志图形符号。解释下列电工仪表型号的含义：45T1cosj T62V DS36 DT12 D3Hz DD862,返回章目录,电工仪表的组成,测量线路,测量机构,作用是把不同的被测电量按一定比例转换成能被测量机构接受的过渡电量,作用是把过渡电量转换成仪表可动部分的机械偏转角,被测量y,过渡量x,指针偏转角,x=f(y),=
9、F(x)=(y),一、模拟指示仪表的组成,模拟指示仪表中的三大部件1.产生转动力矩的装置：利用电磁力的有磁电式、电磁式、电动式、感应式、振动式等。利用电荷作用力的有静电式等。2.产生反作用力矩的装置：主要有游丝、悬丝等。3.产生阻尼力矩的装置：可以利用电磁阻尼、空气阻尼、油阻尼等。,二、数字仪表的组成,通过A/D 转换将电压转换为数字脉冲,由于 A/D 转换的对象必须是电压,所以需要测量线路将被测量转换为电压,数字脉冲经译码加到显示器,返回章目录,测量方法的分类,在测量过程中,由于采用仪器仪表的不同,也就是说度量器是否直接参与,以及测量结果如何取得等,因而形成了不同的测量方法。,常见的标准度量
10、器,标准电阻 标准电容 标准电感,分类标准,按是否直接测量被测参数 按量具量仪的读数值是否直接表示被测尺寸的数值 按被测表面与量具量仪的测量头是否接触 按一次测量参数的多少 按测量在加工过程中所起的作用 按被测零件在测量过程中所处的状态,特点：凡能用直接指示的仪器仪表读取被测量数值，而无需度量器直接参与的测量方法，叫做直接测量法。适用范围：适用于准确度要求不太高的场合。,一、直接测量法,常用方法,直接测量法的优缺点,优点：方法简便，读数迅速。缺点：由于仪表接入被测电路后，会使电路工作状态发生变化，因而这种测量方法的准确度较低。举例：电流表测量电流，电压表测量电压，功率表测量功率等。,特点：测量
11、时先测出与被测量有关的电量，然后通过计算求得被测量数值的方法，叫做间接测量法。适用范围：在准确度要求不高的特殊场合。,二、间接测量法,常用方法,间接测量法的优缺点,优点：在准确度要求不高的一些特殊场合应用十分方便。缺点：误差较大。举例：伏安法测量电阻；通过测量晶体三极管发射极电压求得放大器静态工作点IC的方法。,用间接法测量晶体管放大器的直流静态工作点,特点：凡在测量过程中需要度量器的直接参与，并通过比较仪表来确定被测量数值的方法叫做比较测量法。适用范围：适用于 测量要求准确度较高 的场合。,三、比较测量法,常用方法,比较测量法的分类,零值法：在测量过程中，通过改变标准量，使其与被测量相等（即
12、两者差值为零），从而确定被测量数值的方法叫零值法。如用电桥测量电阻就属于这种方法。差值法：利用被测量与标准量的差值作用于测量仪表，从而确定被测量数值的方法，叫差值法。如用不平衡电桥测量电阻就属于这种方法。代替法：在测量过程中，用已知标准量代替被测量，若维持仪表原来的读数不变，则被测量必等于已知标准量，这种测量方法叫做代替法。,比较测量法的优缺点,优点：准确度高。缺点：设备复杂，价格较高，操作麻烦。举例：电桥测量电阻。,返回章目录,测量误差及其表示方法,备注：物理、化学等多学科都有涉及,根据测量误差的性质及产生的原因，可分为：,是指测量的结果与被测量的真实值（实际值）之间存在的差异。,一、误差定
13、义及分类,系统误差,遵循一定的规律，在测量过程中保持不变的误差。,随机误差,由一些偶发原因引起的误差，例如电磁场微变、热起伏、空气扰动、大地微振等。一般都比较小，工程上的测量可以不予考虑。只有 在精密实验时才需要进行计算。,疏忽误差,又见“疏失误差”。是由于测量者在测量过程中的粗心和疏忽造成的。如读数错误或记录错误等。这样的测量结果是不可取的。,绝对误差 absolute error 相对误差 relative error 引用误差 quoted error,二、测量误差的表示方法,备注：有些教材上未提及引用误差,仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的差值，叫做绝对误差。AxA0在计算值时，
14、通常可用标准表的指示值作为被测量的实际值。将上式变形可得 A0AxAx+（）Ax+C 上式中的C称为仪表的校正值。,绝对误差,例,用一只标准电压表来校验甲、乙两只电压表，当标准表的指示值为220V时，甲、乙两表的读数分别为220.5V和219V，求甲、乙两表的绝对误差。解：代入绝对误差的定义式得 甲表的绝对误差 1Ax1A0 220.52200.5V 乙表的绝对误差 2Ax2A0 2192201V,绝对误差与被测量实际值A0比值的百分数，叫做相对误差，即 一般情况下实际值A0难以确定，而仪表的指示值AxA0，故可用以下公式计算,相对误差,例 已知甲表测量200V电压时l+2V，乙表测量10V电
15、压时2+1V，试比较两表的相对误差。解：甲表相对误差为 乙表相对误差为,绝对误差与仪表量程（最大读数）Am比值的百分数，叫做引用误差m，即,工程中，一般采用引用误差来反映仪表的准确程度。,引用误差,引用误差实际上就是仪表在最大读数时的相对误差，即满度相对误差。在使用上方便多了。然而，实践证明，在仪表测量范围内的每个示值的绝对误差都是不同的。为此，又引入最大引用误差的概念，它既能克服上述的不足，又更好地说明了误差的测量精度。所以常被用来确定仪表的精度等级。,国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。,三、仪表的准确度,仪表的准确度：仪表的最大绝对误差m与仪表量程Am比值的百分数，叫做仪表的
16、准确度（K）。即,K表示仪表的准确度等级，它的百分数表示仪表在规定条件下的最大引用误差。最大引用误差越小，仪表的基本误差越小，准确度越高。,仪表的基本误差,若已知仪表量程，可求出不同准确度等级仪表所允许的最大绝对误差m，即,例用准确度等级为5.0级、量程为500V的电压表，分别测量50V和500V的电压。求其相对误差各为多少?解：先求出该表的最大绝对误差 测量50V电流时产生的相对误差为 测量500V电流时产生的相对误差为,由以上计算结果可以看出:一般情况下,测量结果的准确度并不等于仪表的准确度，只有当被测量正好等于仪表量程时，两者才会相等。实际测量时，为保证测量结果的准确性，不仅要考虑仪表的
17、准确度，还要选择合适的量程。,通常测量时要使仪表指针处在满刻度的后三分之一段。,仪表指针的正确位置,思考与练习,仪表的误差分哪几类？外磁场变化引起的误差叫什么误差？能否消除？误差的表示方法有哪几种？各自适用于哪些场合？“仪表的准确度越高，测量准确度也越高”这话对吗？为什么？什么叫“合适的仪表量程”？,返回章目录,电工指示仪表的技术要求,电工指示仪表的技术要求,要有足够的准确度要有合适的灵敏度要有良好的读数装置要有良好的阻尼装置仪表本身消耗功率小要有足够的绝缘强度要有足够的过载能力仪表的变差要小,一、要有足够的准确度,标准表或精密测量时可选用0.1级或0.2级的仪表。实验室一般选用0.5级或1.
18、0级的仪表。一般的工程测量可选用1.5级以下的仪表。,仪表的灵敏度,在电工指示仪表中，仪表可动部分偏转角的变化量与被测量的变化量x之比值叫做仪表的灵敏度。用S表示。即灵敏度描述了仪表对被测量的反应能力，即反映了仪表所能测量的最小被测量。,二、要有合适的灵敏度,在实际测量中，要根据被测量的要求选择合适的灵敏度。例如万用表的测量机构就要选用灵敏度较高的仪表，而一般工程测量就不要选用灵敏度较高的仪表，以降低成本。,三、要有良好的读数装置,良好的读数装置是指仪表的标度尺刻度应尽量均匀，以便于准确读数。对刻度不均匀的标度尺，应标明读数的起点，并用符号“”表示。,均匀刻度便于读数,不均匀刻度易出现读数误差
19、,四、要有良好的阻尼装置,良好的阻尼装置是指当仪表接入电路后，指针在平衡位置附近摆动的时间要尽可能短，在仪表测量时指针能够均匀地、平稳地指向平衡位置,以便迅速读数。若阻尼装置失效，则仪表会出现指针在平衡位置左右摆动，长时间不能停留在平衡位置，从而延长读数的时间。,五、仪表本身消耗功率小,如果仪表本身消耗功率太大，轻者会改变被测电路原有的工作状态，从而产生较大的测量误差，重者可能造成仪表损坏。,六、要有足够的绝缘强度,使用中严禁测量电路的电压超过仪表的绝缘强度试验电压，否则将引起危害人身和设备安全的事故。,七、要有足够的过载能力,在实际使用中，由于某些原因使仪表过载的现象经常发生，因此要求仪表具有足够的抗过载能力，以延长仪表的使用寿命。否则仪表一旦过载，轻者指针被打弯，重者可能损坏仪表。,八、仪表的变差要小,仪表在反复测量同一被测量时，由于摩擦等原因造成的两次读数不同，它们的差值称为“变差”。一般要求仪表的“变差”不应超过其基本误差的绝对值。,自学部分,工程上最大测量误差的估计及系统误差的消除随机误差的估计,返回章目录,
