檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)第02章課件

1、第一節(jié) 電測量指示儀表的一般知識一、電測量指示儀表的組成及其基本原理（一）組成中間量Y與被測X之間應(yīng)有一定的函數(shù)關(guān)系，即：Y=（X）（二）測量機(jī)構(gòu)的工作原理測量機(jī)構(gòu)是電測量指示儀表的核心，它的任務(wù)是將與被測量呈一定函數(shù)關(guān)系的中間量Y變換為活動部分的角位移，并能準(zhǔn)確而迅速地指示出被測量的大小。測量機(jī)構(gòu)包括四個基本部分：1驅(qū)動裝置2控制裝置測量機(jī)構(gòu)中，對活動部分產(chǎn)生反作用力矩的裝置稱之為控制裝置。反作用力矩一般由彈性元件游絲或張絲產(chǎn)生。游絲實(shí)際上是一盤形彈簧，將它的一端固定在支架上，另一端與活動部分的轉(zhuǎn)軸相連接。3阻尼裝置4指示裝置二、指示儀表的誤差和準(zhǔn)確度誤差可以用絕對誤差和相對誤差來表示，但它

2、們都難以表示某一只指示儀表的準(zhǔn)確度。儀表的準(zhǔn)確度等級只表示儀表本身的基本誤差，因此，儀表的基本誤差就是儀表的最大引用誤差。儀表的準(zhǔn)確度等級只是從整體上反映儀表的誤差情況，在使用儀表進(jìn)行測量時，其測量準(zhǔn)確度往往低于儀表的準(zhǔn)確度，而且如果被測量的值離儀表的量限愈遠(yuǎn)，其測量的準(zhǔn)確度愈低。三、指示儀表的主要技術(shù)特性應(yīng)有足夠的絕緣電阻及耐壓能力；有良好的讀數(shù)裝置等。（一）儀表的靈敏度和儀表常數(shù)（三）儀表本身所消耗的功率（五）過載能力（七）其它（二）儀表的誤差和準(zhǔn)確度（四）儀表的阻尼時間（六）抗外界干擾能力四、指示儀表的分類（一）按儀表的結(jié)構(gòu)和工作原理分主要有：磁電系、電動系、鐵磁電動系、整流系、感應(yīng)系等

3、，此外還有靜電系、熱電系、電子系等。（二）按被測量的種類分電流表、電壓表、功率表、電度表、頻率表、相位表、歐姆表、兆歐表，以及多種用途的儀表，如萬用表等。（三）按被測量變化規(guī)律分有直流表、交流表、交直流兩用表。（四）按使用方式分有安裝式和可攜式儀表。此外，還可按儀表的準(zhǔn)確度等級、對外電場、外磁場防御能力和顯示是否是數(shù)字式以及使用條件等分類。一、磁電系測量機(jī)構(gòu)（一）磁電系測量機(jī)構(gòu)的一般結(jié)構(gòu)磁電系測量機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動裝置主要是由永久磁鐵和載流線圈構(gòu)成的。在磁電系機(jī)構(gòu)中外磁式動圈結(jié)構(gòu)應(yīng)用居多。第二節(jié) 磁電系儀表（二）磁電系測量機(jī)構(gòu)的工作原理磁電系測量機(jī)構(gòu)中的驅(qū)動裝置可簡化為：二、磁電系電流表磁電系電流表

4、按其量限可分為微安表（A）、毫安表（mA）、安培表（A）和千安表（kA）。（一）單量限電流表單量限電流表的分流器由一個分流電阻Rp構(gòu)成。（二）多量限電流表用由多個分流電阻構(gòu)成的多量限分流器，利用同一表頭可制成多量限電流表。目前最常用的是分流器。 環(huán)形分流器的計(jì)算方法如下：若開關(guān)在1、2、3三個位置時電流表的量限分別為I1、I2、I3，顯然，最大量限為I1，最小量限為I3，各量限的分流系數(shù)分別為n1、n2、n3。則有：三、磁電系電壓表只要配上一定的測量線路，就可以構(gòu)成單量限和多量限的磁電系電壓表。各量限共用附加電阻的測量線路：如果用m1、m2、m3 表示各電壓量限被擴(kuò)大的倍數(shù)，則有：由上面各式，

5、可以計(jì)算出各附加電阻值四、磁電系歐姆表（一)歐姆表的工作原理歐 姆 表 的 原 理 電 路 圖（二）歐姆表的倍率多 檔 歐 姆 表 原 理 圖 （三）歐姆表的調(diào)零歐 姆 表 的 調(diào) 零 線 路五、帶整流器的磁電系儀表磁電系測量機(jī)構(gòu)如果與半導(dǎo)體整流元件相配合，同樣可以測量正弦電流。由整流系測量機(jī)構(gòu)構(gòu)成的儀表稱為整流系儀表。（一）半波整流式測量機(jī)構(gòu)（二）全波整流式測量機(jī)構(gòu)（三）整流系電壓表整流系測量機(jī)構(gòu)加上附加電阻器后可以做成整流系電壓表，改變附加電阻值，可以改變電壓表的量限。半 波 整 流 式 三 量 限 電 壓 表 的 測 量 線 路 六、兆歐表（一）兆歐表的結(jié)構(gòu)兆歐表的結(jié)構(gòu)主要由兩部分組成：

6、一、比率型磁電系測量機(jī)構(gòu)二、手搖發(fā)電機(jī)比 率 型 磁 電 測 量 機(jī) 構(gòu) 結(jié)構(gòu) 示 意 圖1永久磁鐵、動圈極掌鐵心（二）兆歐表的工作原理兆歐表的原理電路圖。由手搖直流發(fā)電機(jī)G、比率型磁電系測量機(jī)構(gòu)、限流電阻Rc、Rv組成。兆歐表的原理電路、動圈手搖發(fā)電機(jī)、附加電阻七、磁電系檢流計(jì)和沖擊檢流計(jì)(一)檢流計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1采用懸絲或張絲懸掛動圈檢流計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖a）懸絲結(jié)構(gòu)b）張絲結(jié)構(gòu)動圈鏡子懸絲金屬絲2采用光指示讀數(shù)裝置3動圈無鋁框架（二）檢流計(jì)的特性參數(shù)1電流靈敏度和電流常數(shù)2外臨界電阻3自然振蕩周期和阻尼時間（三）沖擊檢流計(jì)的特性和應(yīng)用沖擊檢流計(jì)也有懸絲和張絲結(jié)構(gòu)兩種，其結(jié)構(gòu)示意圖所示。它與一般的

7、磁電系檢流計(jì)相比，具有很大的自然振蕩周期?？捎脕頊y量暫短的脈沖電量。a)懸絲結(jié)構(gòu)懸絲動鏡負(fù)荷件導(dǎo)流絲動圈永b)張絲結(jié)構(gòu)張絲動鏡動圈永久磁鐵鐵心電磁系儀表是測量交流電流和電壓最常用的一種電測量指示儀表。第三節(jié) 電磁系儀表一、電磁系測量機(jī)構(gòu)(一)電磁系測量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)電磁系測量機(jī)構(gòu)主要是由固定線圈和可動鐵片組成，按其工作原理可以分為圓線圈排斥式和扁線圈吸入式兩種。圖中固定線圈1和固定在線圈內(nèi)壁的鐵片2及其連接在轉(zhuǎn)軸上的可動鐵片3構(gòu)成了產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動裝置；游絲7是產(chǎn)生反作用力矩的控制裝置；圖中與轉(zhuǎn)軸相連接的翼片6為磁感應(yīng)阻尼器的阻尼片；其讀數(shù)裝置由指針4和標(biāo)尺組成；在轉(zhuǎn)軸上還固定有平衡錘5。吸入式結(jié)構(gòu)

8、示意圖： 二、電磁系電流表電磁系電流表通常分為安裝式和可攜式兩種。安裝式儀表多做成單量限的，安裝在開關(guān)板上，用于交流電流測量，如需測量200A以上的電流，一般采用電流互感器擴(kuò)大量限?？蓴y式儀表一般做成多量限的。三、電磁系電壓表電磁系電壓表由電磁系測量機(jī)構(gòu)和附加電阻組成，只要把兩者相串聯(lián)就構(gòu)成了電磁系電壓表。 電動系儀表是一種交、直流兩用的儀表，在電測量指示儀表中占有重要地位。第四節(jié) 電動系儀表一、電動系測量機(jī)構(gòu)利用載流導(dǎo)線間電動力作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的測量機(jī)構(gòu)，叫做電動系測量機(jī)構(gòu)。（一）電動系測量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)（二）電動系測量機(jī)構(gòu)的工作原理 電動系測量機(jī)構(gòu)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理定圈動圈二、電動系電流表將

9、電動系測量機(jī)構(gòu)中的定圈和動圈串聯(lián)或并聯(lián)，并且配置一定的分流電阻，便構(gòu)成了電動系電流表。對于量限小于0.5A的電流表，可以采用定圈和動圈相串聯(lián)，此時電流相同，i1=i2=i3則活動部分偏轉(zhuǎn)角為：三、電動系電壓表將電動系測量機(jī)構(gòu)中的動圈和定圈串聯(lián)，并配置一定的附加電阻，便構(gòu)成了電動系電壓表。四、電動系功率表能夠用來直接測量電功率的儀表叫做功率表。（一）功率表的結(jié)構(gòu)和工作原理（二）功率表的正確使用1正確接線 接線方式的選擇。在圖的四種接線方式中，a和c為“電壓支路前接”，而b和d為“電壓支路后接”。它們的區(qū)別是產(chǎn)生方法誤差不同。2正確選擇量限3正確讀數(shù)第五節(jié) 感應(yīng)系儀表感應(yīng)系儀表是交流儀表中轉(zhuǎn)動力矩

10、最大的一種儀表，主要用來測量交流電路中負(fù)載消耗的電能及電功率。一、感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)利用活動部分的導(dǎo)體在交變磁場中產(chǎn)生的感應(yīng)電流所受到的磁場作用力而形成轉(zhuǎn)動力矩的測量機(jī)構(gòu)，叫做感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)。（一）感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)可分為單磁通型及多磁通型兩類。應(yīng)用較普遍的是三磁通型結(jié)構(gòu)。（二）感應(yīng)系測量機(jī)構(gòu)的工作原理1磁通和渦流的分布2作用在鋁盤上的轉(zhuǎn)動力矩由圖可知作用在鋁盤上的瞬時轉(zhuǎn)矩為：由于鐵心中的磁通與產(chǎn)生磁通的電流同相，因此有（259）則一個周期T內(nèi)的平均轉(zhuǎn)矩為：由上式可知，作用在鋁盤上的平均轉(zhuǎn)矩不僅與電流i1和i2的有效值有關(guān)，還與 有關(guān)。由式(259)兩個電流可知，電流i1、i2間的相位差為：二、感應(yīng)系電度表電度表俗稱火表，它是用來測量電能的儀表。（一）單相電度表的結(jié)構(gòu)單相電度表的結(jié)構(gòu)包括四個部分：1驅(qū)動元件2轉(zhuǎn)動元件（二）單相電度表的工