電氣測量技術(shù)

電氣測量技術(shù)第1頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二測量：是通過實驗方法對客觀事物取得定量數(shù)據(jù)的過程。測量的分類：光學測量、力學測量、幾何量測量、化學測量、電氣測量、醫(yī)學測量、生物學測量、磁測量等。

電氣測量的對象：電流、電壓、電功率、相位、頻率、電阻、電感、電容、電路時間常數(shù)等。電氣測量技術(shù)的特點：（1）準確度高（5）可以進行遙測（2）測量速度快（6）容易和計算機技術(shù)相結(jié)（3）測量范圍廣合實現(xiàn)自動測量（4）量程范圍廣第2頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二電氣測量技術(shù)的內(nèi)容（1）電量的測量方法；（2）電氣測量儀器、儀表的設計與制造；（3）電量的量值傳遞。第3頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

第一節(jié) 測量基礎知識

一、測量方法的分類1.按測量方式分類（1）直接測量

（2）間接測量

直接測量是指將被測電量與度量器直接在比較儀器中進

行比較，或使用事先已有刻度的指示儀表進行測量，直接得

出被測量的數(shù)值的測量方法。

先測出中間量，再通過公式計算，算出被測量的值，這

就叫做間接測量。第4頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

可將被測量和另外幾個量組成聯(lián)立方程，通過測量這幾個量來最后求解聯(lián)立方程，從而得出被測量的大小。（3）組合測量2．按測量數(shù)據(jù)讀取方法分類（1）直讀法

直接從電測量儀表的刻度盤上讀取測量數(shù)據(jù)的方法稱為直讀法。（2）比較測量法

1）零值法：比較儀表指零時，從度量器讀出被測量的數(shù)值。第5頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

2）較差法：從比較儀求得差值，再根據(jù)度量器數(shù)值和比較差值，經(jīng)計算求得被測量的數(shù)值。

3）替代法：將已知量與被測量先后置于同一測量裝置中，若先后兩次測量裝置都處于相同狀態(tài)，可認為被測量等于已知量，然后從已知量讀出被測量值。二、測量的誤差1、測量誤差的分類（1）系統(tǒng)誤差第6頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

1）基本誤差：指儀表在規(guī)定的工作條件下，由于儀表本身結(jié)構(gòu)不完善而產(chǎn)生的一種固有誤差。

2)附加誤差：指儀表使用時偏離規(guī)定的工作條件而造成

的誤差。（2）隨機誤差 隨機誤差又稱為偶然誤差，它是由偶發(fā)原因引起的一

種大小、方向都不確定的誤差。（3）疏失誤差（粗大誤差）

疏失誤差是指在一定測量條件下，測量明顯地偏離實際值所形成的誤差稱為疏失誤差,又稱為粗大誤差。第7頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二2．測量誤差的表示方法（1）絕對誤差 測量值（通過測量得到的被測量的數(shù)值

）與被測量真值

(被測量的真實值

)

之間的代數(shù)差稱為絕對誤差。（2）相對誤差絕對誤差與真值的比稱為相對誤差。第8頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二（3）引用誤差（基準誤差） 測量值的絕對誤差與儀表上量限的比稱為引用誤差（基準誤差）。

引用誤差

最大引用誤差

最大相對誤差第9頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

例12-1用0.5級電流表測量名義值為2A的電流。儀表有3A，5A兩檔量程可選，應選哪個量程更好？

解：評價測量的優(yōu)劣，通常用測量的相對誤差來比較。 當使用

3A

量程時，最大可能相對誤差為

顯然選3A的量程比5A更合適。當使用

5A

量程時，最大可能相對誤差為第10頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

例12-2為測量略低于100V的電壓，現(xiàn)實驗室中有兩只電壓表，表1是0.5級0～300V，表2是1.0級0～100V，為使測量更準確，選擇哪只電壓表更合適？

解：同理，我們還是用測量的相對誤差來比較測量的優(yōu)劣。 選擇表1，則最大可能相對誤差為 選擇表2，則最大可能相對誤差為

第11頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

雖然從儀表準確度的角度，表1

要優(yōu)于表2，但對于該被測量而言，顯然應該選擇表2。 三、不確定度 測量的目的是為了確定被測量的量值。測量結(jié)果的質(zhì)量(品質(zhì))是量度測量結(jié)果可信程度的最重要的依據(jù)。表征合理地賦予被測量之值的分散性、與測量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)，稱為測量不確定度。第12頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二 1．標準不確定度 以標準差表示的測量不確定度，稱為標準不確定度，用符號

u

表示，它不是由測量標準引起的不確定度，而是指不確定度以標準差來表征被測量之值的分散性。 2．擴展不確定度 用標準差的倍數(shù)或說明了置信水平的區(qū)間的半寬表示的測量不確定度，稱為擴展不確定度，通常用符號

U

表示。第13頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第二節(jié) 測量誤差的估計及數(shù)據(jù)處理

準確度：測量值與結(jié)果的偏離程度，表征系統(tǒng)誤差的大小。

精密度：指多次重復測量中，測量值重復一致的程度。表征

隨機誤差的大小。

精確度：指測量結(jié)果與真值符合一致的程度，表征系統(tǒng)誤差

和隨機誤差的綜合大小。第14頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

(a)

表明數(shù)據(jù)均值（近似真值）偏離真值Ａ遠，且數(shù)據(jù)的離散性大；前者說明測量的系統(tǒng)誤差大，準確度差；后者說明隨機誤差大，即精密度差（重復性差）。

(b)

表明數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值偏離真值近，系統(tǒng)誤差小，即準確度好，而隨機誤差與（a）差不多，既精密度差。

(c)

與圖(b)相反，數(shù)據(jù)均值偏離真值較遠，系統(tǒng)誤差大，正確度差而數(shù)據(jù)又相對密集，隨機誤差小，說明重復性好，既精密度好。 (d)

表明數(shù)據(jù)相對真值Ａ密集，系統(tǒng)誤差小，隨機誤差也小。即精確度好。第15頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二準確度、精密度差準確度好、精密度差準確度差、精密度好準確度、精確度、精密度好第16頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二1．直接測量方式的最大誤差2．間接測量方式的最大誤差設被測量量與個直接測得量，，，具有如下函數(shù)關(guān)系：若直接測得量的絕對誤差用，，，表示，引起被測量的誤差為，則有第17頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二將上式展開成泰勒級數(shù)，并略去高階量得：故有：將上式兩邊同除以y，得到被測量相對誤差的關(guān)系式為式中，為直接測量量的局部相對誤差；為局部相對誤差的傳遞函數(shù)。第18頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

兩種特殊情況：（1）被測量為個直接測量量之和兩端除以，并取最大值若直接測得量的絕對誤差用，，，表示，則有第19頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二總電阻的最大絕對誤差出現(xiàn)在兩個電阻的絕對誤差同時取最大值時則最大相對誤差為例

12-3

兩個標稱值均為1000?的電阻、串聯(lián)，已知這兩個電阻的絕對誤差分別為，求總電阻的最大相對誤差。解：根據(jù)電阻串聯(lián)公式有第20頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二（2）被測量y為兩個量之差

被測結(jié)果為兩量之差時，可能的最大相對誤差不僅與各個測量結(jié)果的相對誤差有關(guān)，而且與兩個已知量之差有關(guān)。若兩量之差越大，被測量可能的最大相對誤差越小，反之兩量之差越小，則相對誤差急驟上升。設,為被測量有關(guān)的直接測量量，被測量為第21頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二解：1）2）可見兩量相差越小，可能出現(xiàn)的相對誤差越大。例12-4

電路如圖所示，測得第一支路電流，，總電流，。（1）求和可能最大相對誤差。（2）若，，和可能最大相對誤差又是多少？第22頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二（3）被測量為個量之積或商

若考慮最不利的情況，當 同符號時，可能最大的相對誤差為若直接測得量的相對誤差用，表示，則有第23頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

例12-5用間接法求某一電阻消耗的電能，設測量電壓的相對誤差為 ，測量電阻的相對誤差為 ，測量時間的相對誤差為 ，求計算電能Ｗ的可能最大相對誤差。解：電能計算公式為最大可能相對誤差為第24頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第三節(jié)模擬指示儀表

模擬指示儀表是最常見的一種電工儀表，其工作原理是將被測量轉(zhuǎn)換成可動部分的角位移，然后利用可動的部分的指針在標尺上的位置直接讀出被測量的數(shù)值。第25頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

次序被測量的種類

儀表名稱

符號

電流表毫安表電壓表

千伏表功率表千瓦表

歐姆表兆歐表1電流2電壓3電功率4電阻AmAVkVWkWM第26頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二一、表征模擬指示儀表指標及性能的符號1．模擬電工儀表的型號組成

用途號：表示測量的對象。

設計序號（數(shù)字）：指儀器的設計序號。

系列序號：指儀表工作原理的代號。C表示磁電系，T表示電磁系，D表示電動系，G表示感應系，L表示整流系，Q表示靜電系。用途號（國際通用符號）設計序號（數(shù)字）系列代號（漢語拼音字母）形狀第二位代號（數(shù)字0可省略）形狀第一位代號（數(shù)字）第27頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二2．準確定等級3．儀表其它常用符號及含義形狀第一位代號：按儀表的面板形狀最大尺寸編制。形狀第二位代號：按儀表的外殼形狀尺寸編制。目前我國直讀式電工測量儀表按照準確度分為7個等級。儀表準確度等級0.10.20.51.01.52.55.0基本誤差(%)±0.1±0.2±0.5±1.0±1.5±2.5±5.0

第28頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二符號意義~~3~

或~2kV或?或~~直流交流交直流三相交流儀表絕緣試驗電壓2000V儀表直立放置儀表水平放置儀表傾斜60°度放置60°電工儀表常用符號及含義見書所示。第29頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二二、模擬指示儀表的組成和基本原理

測量線路的作用是將被測量轉(zhuǎn)換為測量機構(gòu)可接受的中間物理量。

測量機構(gòu)是將中間物理量轉(zhuǎn)換為相應的指針偏轉(zhuǎn)角。測量機構(gòu)主要由三大部件組成：

（1）產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的裝置：利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使可動部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動力矩與通入的電流之間存在一定的函數(shù)關(guān)系。測量線路測量機構(gòu)被測量過渡電量指針偏轉(zhuǎn)角第30頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

（2）產(chǎn)生反作用力矩的裝置：

為了使偏轉(zhuǎn)角與被測量成一

定比例，儀表中還有一個與

偏轉(zhuǎn)角成比例的反作用力矩。

反作用力矩主要由游絲、懸絲等產(chǎn)生。NS第31頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

（3）產(chǎn)生阻尼力矩的裝置

為了使儀表的可動部分能迅速靜止于平衡位置，縮短測量時間，還需要一個阻尼力矩。阻尼力矩只在指針轉(zhuǎn)動過程中才起作用，指針達到平衡時，該力矩為零。（a）空氣阻尼器(b)電磁阻尼第32頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

當轉(zhuǎn)動力矩和反作用力矩達到平衡時，即指針偏轉(zhuǎn)到一定的位置，偏轉(zhuǎn)角與被測量成正比。三、常用的模擬指示式儀表

根據(jù)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的原理不同，模擬指示式儀表又可分為磁電式、電磁式、電動式、感應式、振動式、靜電式等。第33頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二型式符號被測量的種類磁電式整流式電磁式電動式電流的種類與頻率電流、電壓、電阻電流、電壓電流、電壓電流、電壓、電功率、功率因數(shù)、電能量直流工頻和較高頻率的交流直流和工頻交流直流及工頻與較高頻率的交流第34頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二1．磁電系儀表外磁式磁電系儀表結(jié)構(gòu)圖線圈在磁場中受力NSFSNF轉(zhuǎn)動方向第35頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二儀表偏轉(zhuǎn)角與電流關(guān)系：電流靈敏度：單位被測量所對應的偏轉(zhuǎn)角。磁電式儀表的電流靈敏度為：磁電式儀表廣泛地應用于直流電流和直流電壓的測量。與整流元件配合，還可測量交流電流和電壓的測量。與交換電路配合，還可測量功率、頻率、相位等。與傳感器配合還可測量多種非電量，如溫度、壓力等。式中：B為空氣隙磁感應強度，S為線圈所圍的面積，N為線圈匝數(shù)，D為游絲反作用力矩系數(shù)，，當儀表結(jié)構(gòu)確定后，是一個常數(shù)。第36頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

磁電系儀表的特點：準確度高；靈敏度高；刻度均勻；功耗小；抗干擾能力強；過載能力?。恢荒軠y量直流。磁電系儀表常用來測量直流電流、直流電壓及電阻。儀表常數(shù)：單位偏轉(zhuǎn)角所對應的被測量的大小。從式中看到它與電流靈敏度互為倒數(shù)關(guān)系。第37頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二2．電磁系儀表吸引型電磁系儀表312450推斥式電磁式儀表可動鐵片固定鐵片第38頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

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。具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強、造價低廉以及交直流兩用等一系列優(yōu)點。電磁系儀表結(jié)構(gòu)有吸引型和推斥型兩種形式。當電磁力與游絲產(chǎn)生的反作用力矩平衡時，儀表偏轉(zhuǎn)角與電流的關(guān)系為式中，為系統(tǒng)的自感隨偏轉(zhuǎn)角的變化率，K為與結(jié)構(gòu)有關(guān)的參數(shù)。K如果為常數(shù)，刻度具有平方律特性，適當選擇鐵心形狀，調(diào)節(jié)鐵心與線圈的相對距離，可使刻度基本均勻。第39頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

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。

電磁式儀表的特點:

1.交直流兩用；儀表結(jié)構(gòu)簡單；

2.儀表中鐵磁物質(zhì)存在著磁滯誤差，靈敏度較低；

3.受外磁場影響大，抗干擾能力差；功耗大；感抗大、不易用于高頻測量。

電磁系儀表常被用來測量交流電壓與交流電流。第40頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二3．電動系儀表螺旋彈簧固定線圈可動線圈空氣阻尼器產(chǎn)生阻尼力電動系儀表用于交流精密測量及作為標準表，與電磁系相比最大區(qū)別是以可動線圈代替可動鐵心，可以消除磁滯和渦流的影響，使它的準確度得到提高。第41頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二當電磁力與游絲產(chǎn)生的反作用力矩平衡時，儀表偏轉(zhuǎn)角與電流的關(guān)系為式中，為可動線圈和固定線圈所通電流的相位差，M12為可動線圈和固定線圈之間的互感。第42頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二電動式儀表常用于精確測量電壓、電流、功率還可以測量功率因數(shù)、頻率、電容、電感和相位差。

電動式儀表的特點:

1.準確度高；可以交直流兩用；

2.易受外磁場影響；

3.本身消耗的功率較大；4.過載能力小；5.電動系電流表、電壓表的標度尺刻度不均勻。

第43頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

第四節(jié) 數(shù)字式儀表

測量是獲得信息的重要手段。在信息化社會中，要求測量的精度高、速度快，并能實現(xiàn)自動化測量。同時，被測對象范圍也不斷擴大，由單一物理量擴展為多個物理量，由靜態(tài)量擴展為動態(tài)量。數(shù)字化測量技術(shù)正是適應這一需要而發(fā)展起來的。數(shù)字式儀表具有測量速度快、精確度高、輸入阻抗高、吸收被測量功率少、操作方便、方便與計算機結(jié)合等多項優(yōu)點。數(shù)字化測量是將被測量（通常為模擬量）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，直接送到計算機中進行數(shù)據(jù)處理或?qū)崟r控制。數(shù)字化測量技術(shù)廣泛應用于數(shù)字儀表、非電量測量、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、自動控制等各個領域。

第44頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二被測量通過相應的轉(zhuǎn)換器，可轉(zhuǎn)換成都市頻率、直流電壓或脈沖數(shù)碼，頻率和脈沖數(shù)碼可直接用頻率計或計數(shù)器進行計數(shù)顯示，而直流電壓則需進一步的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為頻率、周期等。第45頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二一、數(shù)字電壓表的構(gòu)成第46頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二數(shù)字電壓表主要由以下幾個部分構(gòu)成：（1）輸入電路包括衰減器、前置放大器、切換開關(guān)等。（2）數(shù)字電壓表的電源

中高檔的DVM用220V交流電源供電，小型手持式采用干電池供電。（3）數(shù)字顯示器

有發(fā)光二極管、等離子體和液晶顯示器、熒光數(shù)碼管等。（4）A/D轉(zhuǎn)換器

將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的器件，是電壓表的重要部件。（5）電子計數(shù)器

用來記錄脈沖個數(shù)。第47頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二A/D轉(zhuǎn)換器和電子計數(shù)器的結(jié)構(gòu)和原理。1．A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的器件稱為?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器。主要分為比較式和積分式。比較式轉(zhuǎn)換速度快，抗干擾性差；積分式轉(zhuǎn)換速度慢，抗干擾性強。數(shù)字電壓表通常使用雙積分式的A/D轉(zhuǎn)換器。2.電子計數(shù)器也稱為數(shù)字頻率計，用來記錄脈沖個數(shù)。電子計數(shù)器通常由四部分組成。

（1）輸入通道包括放大、整形電路。第48頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

（2）時間基準電路由晶體振蕩器和分頻器組成。

（3）控制電路控制電路在所選擇的基準時間內(nèi)打開控制門，允許整形后的被測脈沖信號輸入到計數(shù)器中。

（4）計數(shù)器和顯示器對控制門輸出的信號進行計數(shù)，并顯示計數(shù)值。

二、數(shù)字電壓表的主要技術(shù)參數(shù)(1)測量范圍和量程(2)分辨力第49頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二(3)抗干擾能力

指DVM能夠讀取的被測電壓的最小變化值，或顯示器末位跳一個字所需的輸入電壓值。

例如有一數(shù)字萬用表的電壓的最小量程為20mV，最大顯示數(shù)為19999。所以分辨力為

外部干擾分為串模干擾和共模干擾兩種。(4)輸入阻抗

輸入阻抗指DVM在工作狀態(tài)下，從輸入端看進去的輸入電路的等效電阻。第50頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二DVM的顯示位數(shù)是以完整的顯示數(shù)字的多少來確定的。(5)顯示位數(shù)(6)測量速度 測量速度指在單位時間內(nèi)，儀表以規(guī)定的準確度完成的最大測量次數(shù)。(7)誤差的表示DVM的誤差通常用絕對誤差來表示。第51頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二三、DT-830數(shù)字萬用表

第52頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第53頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二測量范圍（1）直流電壓分為五檔:200mV,2V,20V,200V,1000V。（2）交流電壓分為五檔:200mV,2V,20V,200V,750V。（3）直流電流分為五檔:200V,2mA,20mA,200mA,10A。（4）交流電流分為五檔:200V,2mA,20mA,200mA,10A。（5）電阻分為六檔:200,2k,20k,200k,2M,20M第54頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第五節(jié)比較式儀表

比較式儀器用于比較法測量，主要指使用電橋、補償?shù)确椒ǎ瑢藴识攘科髋c被測量置于比較儀器中進行比較，從而求得被測量。一、直流電位差計1、直流電位差計工作原理(1)

校準回路（回路1）第55頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

（2）測量回路（回路2）

（3）工作電流回路（回路3）主要任務是提供一個穩(wěn)定的工作電流。

電位差計利用了補償原理，它的平衡是利用電動勢互相補償，因此平衡時不從測量回路取用電流，從而消除被測電源的內(nèi)阻、導線電阻、接觸電阻對測量的影響。校準回路也一樣，不從標準電池取用電流，保持了標準電池電動勢的穩(wěn)定。電位差計還采用高準確度的元件，由于標準電池的電動勢比較穩(wěn)定，調(diào)定電阻和測量電阻的左端ab部分選用高準確度和高穩(wěn)定度的電阻，所以測量準確度可以達到±0.001%。第56頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二2、實用電位差計的結(jié)構(gòu)（1）標準電池的電動勢易受溫度的影響，實用電位差計的工作調(diào)定電阻通常由兩部分電阻構(gòu)成，一部分為固定，一部分為可調(diào)，可調(diào)部分作為溫度補償電阻，以補償標準電池因溫度而發(fā)生的變化。（2）根據(jù)測量結(jié)果所需的準確度，選擇合適的測量線路和有足夠靈敏度的檢流計。以保證電路未完全補償時，能為觀察者所覺察。第57頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二3、電位差計的技術(shù)指標

直流電位差計的準確度等級分為： 實驗型：0.001，0.002，0.005，0.01，0.02，0.05。 攜帶型：0.02，0.05，0.1，0.2。（3）測量電阻應在很寬的范圍內(nèi)變化，而且能夠準確讀數(shù)，例如要讀出五位數(shù)或六位數(shù)，大多電位差計采用十進制電阻盤，以便能讀出多位讀數(shù)，但也有用滑線電阻盤的。

（4）電位差計的測量是分兩步進行，電源的穩(wěn)定性極其重要，多采用穩(wěn)壓電源。第58頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

二.直流電橋

在工程和科研實踐中，直流電阻是一個重要的電參量，當測量誤差要求小于1%時，采用直流平衡電橋比較合適。直流電橋按結(jié)構(gòu)可分為單電橋和雙電橋。1、直流單臂電橋

E–+PR4R3R1R2IgRxR第59頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二2．直流雙臂電橋直流雙電橋也是由檢流計、比率臂和比較臂組成。其工作原理見書。第60頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第六節(jié)電壓和電流的測量

測量電流、電壓一般都用直接測量，即用直讀式模擬或數(shù)字的電流、電壓表。測電流時與被測電路串聯(lián)，測電壓時與被測電路并聯(lián)。I負載AU負載V+–第61頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二一、直流電流、電壓的測量

測量直流電流、電壓多用磁電系儀表，磁電系表頭允許通過的電流較小，通常要采用分流器擴大其量程。也可以并聯(lián)若干個電阻，更換輸入接頭，組成多量程的電流表。I負載RshRcIc設通過電流表線圈的電流與被測電流的關(guān)系為可推出量程擴大倍數(shù)與分流器電阻值的關(guān)系式第62頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

例12-6有一只磁電系表頭，滿偏電流為500μA，內(nèi)阻為500Ω，現(xiàn)在要把它制成限量為1A的電流表，問應選阻值為多少的分流電阻？

解：分流系數(shù)為 可以得出分流電阻為第63頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

擴大電壓表量程可以串聯(lián)附加電阻，如圖所示。串聯(lián)附加電阻后，可將電壓量程擴大為U，由下式求得

用m表示比值，代表串聯(lián)附加電阻后電壓表量程擴大的倍數(shù)，可求得串聯(lián)的附加電阻值U負載+–RcRad+–UcIc第64頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二二、交流電流、電壓的測量1．交流低頻電流、電壓的測量測量低頻的交流電流與電壓常用電磁系儀表，電磁系表頭能通過較大的電流，所以電磁系電流表擴大量程不采用分流器，只要改變線圈匝數(shù)就能改變量程。對于多量程的電流表，通常將固定線圈分成幾段，通過改變其串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，做成不同的量程。

第65頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二電磁系交流電流表、電壓表還可采用電流互感器、電壓互感器擴大量程測量大電流和高電壓。

（a）串聯(lián)基本量程（b）并聯(lián)基本量程第66頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二2．交流高頻電流、電壓的測量

對于交流高頻電壓和電流的精密測量要使用電動系儀表，當電動系儀表的固定線圈和可動線圈串聯(lián)，就可以做為低量程電流表。對于大量程的電流表，由于可動線圈不允許通過大電流，故可動線圈與固定線圈為并聯(lián)結(jié)構(gòu)。第67頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

電動系儀表的固定線圈和可動線圈與附加電阻串聯(lián)起來應構(gòu)成了電壓表。改變附加電阻的大小就可以擴大量程。電流與電壓的精密測量還可以采用比較法，直流可以用直流電位差計，其準確度約為0.005%～0.1%。而交流一般先將交流電流或電壓轉(zhuǎn)換為直流量，然后再用直流電位差計測量。

第68頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第七章功率和電能的測量

一、功率的測量功率測量方法通常有直接和間接法二種。直接法指直接用電動系功率表、數(shù)字功率表或三相功率表直接測量。間接法則指通過測量電壓、電流、電壓及功率因素間接求得功率。（一）電動系功率表第69頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二測量功率時，電動系儀表的固定線圈與負載串聯(lián)，反映負載電流，儀表的可動線圈與負載并聯(lián)，反映負載電壓。已知電動系測量機構(gòu)的偏轉(zhuǎn)角與被測量的關(guān)系為即偏轉(zhuǎn)角與被測的功率成正比。如果、為交流，則同樣可推出可動線圈的偏轉(zhuǎn)角正比于負載功率。第70頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二二、電能測量方法

測量電能的方法通常有直接法和間接法兩種。直接法指的是直接用電能表測量電能，直流可使用電動系電能表，交流用感應系或電子電能表。而間接法很少用，只有在功率穩(wěn)定不變的情況下用功率表和記時時鐘進行測量，再通過計算間接得到電能的大小。感應系電能表按結(jié)構(gòu)不同有切線型和射線型兩種。第71頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第八章 電阻、電容與電感的測量

一、交流電橋的工作原理U~交流電橋平衡時有要滿足交流阻抗電橋的平衡，四個橋臂的阻抗大小和性質(zhì)要按一定條件配置，否則不可能達到平衡。常用的電橋有維恩電橋、西林電橋、串聯(lián)歐文電橋和馬克斯威爾電橋。Z4Z3Z1Z2IgZx第72頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第73頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二二、電容的測量測量電容的電路如圖所示，電橋平衡的條件為R0R4RxR2C0Cx第74頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二三、電感的測量測量電感的電橋又稱為海氏電橋。電橋平衡的條件為R5R4RxR2C4Lx即第75頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二第九節(jié)頻率和周期的測量

頻率是交流電的基本參量之一。交流電路中的阻抗，交流電機的同步轉(zhuǎn)速等參量都與頻率有關(guān)，電力系統(tǒng)將頻率作為電能質(zhì)量的一個重要指標。我國電力系統(tǒng)的額定頻率為50Hz，通常稱之為工頻。工頻測量可采用電動系頻率計、變換式頻率計、振簧式頻率計等模擬指示儀表實現(xiàn)，但是最常用的是使用電子計數(shù)器進行的數(shù)字測量法，簡稱為計數(shù)法。計數(shù)法可適用于工頻、低頻與高頻，由于集成化程度的提高，計數(shù)器電路體積小，價格便宜，幾乎取代了所有其他形式的測頻儀器。第76頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二一、計數(shù)法測頻率第77頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

如果被測量信號的周期為Tx，經(jīng)過放大整形成脈沖信號后，周期保持不變，

在

這段時間內(nèi)進入計數(shù)器的脈沖個數(shù)

為式中k為分頻倍數(shù)?？梢姡粶y信號頻率與成正比，與k反比，我們可以利用分頻器，通過改變開門時間就可以改變頻率計的量限。顯然，計數(shù)器測量和顯示的是在這段時間內(nèi)被測量頻率的平均值。即第78頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二二、計數(shù)法測量周期第79頁，共92頁，2023年，2月20日，星期二

在 這段時間內(nèi)進入計數(shù)器的脈沖個數(shù)為

被測量信號的周期為Tx