電氣測量技術(shù)

1、電氣測量技術(shù)山東科技大學(xué)蒲海樓204,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(jī)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(shí)驗(yàn)、運(yùn)行、維修；還是對電氣產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)、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

2、產(chǎn)、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(jì)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(diǎn)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(jī)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

3、率計(jì)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(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)結(jié)合）；,發(fā)展趨勢,數(shù)字化 網(wǎng)絡(luò)化 智能化 小型化,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 電工儀表與測量的基本知識,第一節(jié) 測量方法的分類 第二節(jié) 電工儀表的分類 第三節(jié) 電工儀表的組成和基本原理 第四節(jié) 測量誤差及其表示方法 第五節(jié) 工程上最大測量誤差的估計(jì)及 系統(tǒng)誤差的消除 第六節(jié) 隨機(jī)誤差的估計(jì),本章要點(diǎn),本

4、章第一、二、三節(jié)主要介紹有關(guān)儀表的基本概念與工作原理，掌握有關(guān)變換的概念，了解各類儀表在測量過程中，都是通過變換，把被測電磁量轉(zhuǎn)換為可閱讀的數(shù)字或機(jī)械偏移，以達(dá)到測量的目的。 本章第四、五、六節(jié)主要是介紹產(chǎn)生誤差的原因、誤差的估計(jì)、誤差的表示方法，以及如何在測量中減少誤差。,測量總論,1、測量的意義 日常生活中處處離不開測量 科學(xué)的進(jìn)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、測量的基本概念,沒有望遠(yuǎn)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

5、始的時(shí)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(gè)大型鋼鐵廠需要約2萬個(gè)測量點(diǎn)。 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(jì)的飛機(jī)，需要測試飛機(jī)高速飛行中受氣流沖擊作用下的性能，通過風(fēng)洞試驗(yàn)測定機(jī)身、機(jī)翼的受力和振動分布情況，以驗(yàn)證和改進(jìn)設(shè)計(jì)。,1.狹義測量的定義 測量是為了確定被測對象的量值而進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)過程。 在測量過程中，人們借助專門的設(shè)備，把被測對象直接或間接地與同類已知單位進(jìn)行比較，取得用數(shù)值和單位共同表示的測量結(jié)果。,二、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

6、對象取得一個(gè)定量的認(rèn)識； 測量過程: 通過實(shí)驗(yàn)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?yàn)?，彈簧秤度盤上的刻度是事先與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)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(jìn)行定量的測量，而且還包括對更廣泛的被測對象進(jìn)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

7、屬性特征、空間分布、拓樸結(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(gè)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.測量過程基本要素之間的互動關(guān)系 論證階段 測量的主體（測量人員）根據(jù)測試任務(wù)的要求、被測對象的特點(diǎn)、屬性，及現(xiàn)有儀器設(shè)備狀況，擬定合理的測試方案。 設(shè)計(jì)階段 * 選擇測試儀器，組建測試系統(tǒng)。 * 制定出測試策略（測量算法）和操作步驟（測試程序）,實(shí)施階段 * 對儀器和系統(tǒng)實(shí)施測試操作（發(fā)控制命令），按照邏輯和時(shí)序完成測量過程，取得測量數(shù)據(jù); * 分析測量誤差并顯示測量出結(jié)果。,3.被測對象信息

8、廣義的測量是信息的獲取，信息反映了事物的運(yùn)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。 4.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 5.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(jì)算機(jī)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(jì)好。,6.測試技術(shù) 測量中所采用的原理、方法和技術(shù)措施，總稱為測試技術(shù)。,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(gè)同類量值進(jìn)行比較的基礎(chǔ)。,四、單位和單位制,國際單位制（si）international system

9、of units,1980年由國際計(jì)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(gè)基本單位： 長 度 米 m 質(zhì) 量 千克（公斤） kg 時(shí) 間 秒 s 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(qiáng)度 坎德拉 cd,si基本單位的定義,米：光在真空中（1/299792458s）時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)過路徑的長度。第17屆國際計(jì)量大會（1983） 千克：國際千克原器的質(zhì)量。第1屆國際計(jì)量大會（1889）和第3屆國際計(jì)量大會（1901） 秒：銫-133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射的9192631770

10、個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間。第13屆國際計(jì)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(shí)，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 a。國際計(jì)量委員會（1946）決議2。第9屆國際計(jì)量大會（1948）批準(zhǔn),si基本單位的定義,開爾文：水三相點(diǎn)熱力學(xué)溫度的1/273.16。第13屆國際計(jì)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(jì)量大會（1971），決議3 坎德拉

11、：是一光源在給定方向上的發(fā)光強(qiáng)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(qiáng)度為（1/683）w/sr。第16屆國際計(jì)量大會（1979），決議3,國際單位制（si）的導(dǎo)出單位,國際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(qiáng)（應(yīng)力） 帕斯卡 pa 能量（功、熱） 焦耳 j 功率（輻射通量） 瓦特 w,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(qiáng)度 特斯拉 th 電感

12、 亨利 h,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,第一節(jié) 測量方法的分類,一、測量方式分類,二、測量方法(即數(shù)據(jù)讀取方法)分類,第二節(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(jī)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

13、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

14、。 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(gè)準(zhǔn)確度等級。 除以上分類以外，還可以按外殼的防護(hù)性能及耐受機(jī)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(jìn)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

15、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(jì)序號為3的磁電系電流表 ，形狀代號42可在產(chǎn)品目錄查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(jì)序號為62的電磁系電壓表 另有：系列代號前加一個(gè)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(jì)序號,系列代號,指使用電橋、補(bǔ)償?shù)确椒?，將?biāo)準(zhǔn)度量器與被測量置于比較儀器中進(jìn)行比較，從而求得被測量。這類儀器除需要儀表本體外（

16、如電橋、電位差計(jì)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(qiáng)度的符號,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（17）,1.gb/t 3925-1983 2.0級交流電度表的驗(yàn)收方法 2.gb/t 3927-1983 直流電位差計(jì) 3.gb/t 3928-1983 直流電阻分壓箱 4.gb/t 3929-198

17、3 標(biāo)準(zhǔn)電池 5. gb/t 3930-1983 測量電阻用直流電橋 6.gb/t 5691-1985 數(shù)據(jù)處理用的模塊化儀器系統(tǒng) camac 系統(tǒng) 7.gb/t 5693-1985 camac 多機(jī)箱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分支信息公路和a1型camac 機(jī)箱控制器規(guī)范,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（815）,8.gb/t 5694-1985 camac 系統(tǒng)中的塊傳送； 9.gb 6738-1986 電測量指示和記錄儀表及其附件的安全要求； 10.gb/t 7521-1987 多個(gè)控制器在一camac機(jī)箱中； 11.gb/t 7522-1987 camac串行信息公路接口系統(tǒng)； 12.gb/t 9090-1988

18、 標(biāo)準(zhǔn)電容器； 13.gb/t 9091-1988 感應(yīng)分壓器； 14.gb/t 9093-1988 測量用穩(wěn)定電源裝置 ； 15.gb/t 11149-1989 標(biāo)準(zhǔn)電容箱；,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（1625）,16.gb/t 11151-1989 交流電橋； 17.gb/t 11161-1989 電測量儀表標(biāo)度盤與標(biāo)度尺； 18.gb/t 11167-1989 直接動作電測量記錄儀； 19.gb/t 13743-1992 直流磁電系檢流計(jì)； 20.gb/t 13865-1992 電力定量器； 21.gb/t 13970-1992 數(shù)字儀表基本參數(shù)系列； 22.gb/t 14913-1994

19、直流數(shù)字電壓表及直流模數(shù)變換器； 23.gb/t 15282-1994 無功電度表； 24.gb/t 15283-1994 0.5、1和2級交流有功電度表； 25. gb/t 9092-1998 費(fèi)率和負(fù)載控制時(shí)間開關(guān)；,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（2630）,26.gb/t 17441-1998 交流電度表符號； 27.gb/t 17442-1998 1級和2級直接接入靜止式交流有功電度表驗(yàn)收檢驗(yàn) ； 28.gb/t 13850-1998 交流電量轉(zhuǎn)換為模擬量或數(shù)字信號的電測量變送器； 29. gb/t 7676.1-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第1部分:定義和通用要求； 30.

20、gb/t 7676.2-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第2部分:電流表和電壓表的特殊要求；,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（3135）,31.gb/t 7676.3-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第3部分:功率表和無功率表的特殊要求； 32.gb/t 7676.4-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第4部分:頻率表的特殊要求； 33.gb/t 7676.4-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第4部分:頻率表的特殊要求 ； 34.gb/t 7676.5-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第5部分:相位表、功率因數(shù)表和同步指示器的特殊要求；

21、 35.gb/t 7676.6-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第6部分:電阻表(阻抗表)和電導(dǎo)表的特殊要求；,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（3640）,36.gb/t 7676.7-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第7部分:多功能儀表的特殊要求； 37.gb/t 7676.8-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第8部分:附件的特殊要求； 38.gb/t 7676.9-1998 直接作用模擬指示電測量儀表及其附件 第9部分:推薦的試驗(yàn)方法； 39.gb/t 17563-1998 可程控測量設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字接口的標(biāo)準(zhǔn)代碼、格式、協(xié)議和公共命令； 40.gb/t 178

22、60.1-1999 電測量儀器 x-t記錄儀 第1部分:定義和要求；,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（4145）,41.gb/t 17860.2-1999 電測量儀器 x-t記錄儀 第2部分:推薦的附加試驗(yàn)方法； 42.gb/t 17882-1999 2和3級靜止式交流無功電度表 gb/t 17883-1999 0.2s和0.5s級靜止式交流有功電度表； 43.gb/t 17884-1999 費(fèi)率和負(fù)荷控制用電子式紋波控制接收機(jī)； 44.gb/t 1242-2000 安裝式指示和記錄電測量儀表的尺寸； 45.gb/t 18216.1-2000 交流1 000 v和直流1 500 v以下低壓配電系統(tǒng)電氣安

23、全 防護(hù)檢測的試驗(yàn)、測量或監(jiān)控設(shè)備 第1部分:通用要求；,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（4651）,46.gb/t 11150-2001 電能表檢驗(yàn)裝置； 47.gb/t 18460.1-2001 ic卡預(yù)付費(fèi)售電系統(tǒng) 第1部分:總則； 48.gb/t 18460.2-2001 ic卡預(yù)付費(fèi)售電系統(tǒng) 第2部分:ic卡及其管理； 49.gb/t 18460.3-2001 ic卡預(yù)付費(fèi)售電系統(tǒng) 第3部分:預(yù)付費(fèi)電度表； 50.gb/t 15284-2002 多費(fèi)率電能表 特殊要求； 51.gb/t 17215-2002 1級和2級靜止式交流有功電能表；,五十七項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)目錄（5257）,52.gb/t 1

24、8216.2-2002 交流1000v和直流1500v以下低壓配電系統(tǒng)電氣安全 防護(hù)檢測的試驗(yàn)、測量或監(jiān)控設(shè)備 第2部分:絕緣電阻； 53.gb/t 776-1976 電氣測量指示儀表通用技術(shù)條件； 54.gb/t 6592-1996 電工和電子測量設(shè)備性能表示； 55.gb/t 9317-1988 脈沖信號發(fā)生器技術(shù)條件； 56. gb/t 9318-1988 脈沖信號發(fā)生器測試方法 57. gb/t 13978-1992 數(shù)字多用表通用技術(shù)條件,第三節(jié) 電工儀表的組成和基本原理,一、模擬指示儀表的組成,電工指示儀表主要由測量機(jī)構(gòu)和測量線路兩部分組成。 測量機(jī)構(gòu)是儀表的核心，由固定部分和可動

25、部分組成。,電工指示儀表的測量機(jī)構(gòu),測量機(jī)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(jī)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(yuǎn)距離讀數(shù)。小型安裝式儀表

26、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(gè)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)度尺下面還安裝一塊反射鏡，如圖所示。當(dāng)看到指針和指針在鏡中的影像重合時(shí)才能讀數(shù)。這樣做的目的是為了消除視覺誤差。,刻度盤（表盤）,安裝反射鏡的表盤,5支撐裝置,測量機(jī)構(gòu)中的可動部分要隨被測量大小而偏轉(zhuǎn)，就必須有支撐裝置。常見的支撐方式有兩種。一種是軸尖軸承支撐方式，一種是張絲彈片支撐方式。許多檢流計(jì)都采用了張絲彈片支撐方式。,a）軸尖軸承支撐裝置 b）張絲彈片支撐方式 支撐裝置示意圖,

27、二、數(shù)字儀表的組成,通過a/d 轉(zhuǎn)換 將電壓轉(zhuǎn)換為 數(shù)字脈沖,由于a/d 轉(zhuǎn)換的對象必須是電壓,所以需要測量線路將被測量轉(zhuǎn)換為電壓,數(shù)字脈沖經(jīng)譯碼加到顯示器,第四節(jié) 測量誤差及其表示方法,一、測量誤差的分類,二、測量誤差的表示方法 1. 絕對誤差 用測量值與被測量真值之間的差值所表示的誤差稱為絕對誤差。 例 測量兩個(gè)電壓，實(shí)際值u1=100v，u2=20v， 儀表的示值分別為ux1=101v，ux2=21v。其絕對誤差分別為： u1=ux1 -u1= 101-100 = +1v u2 =ux2 -u2= 21-20 = +1v,很顯然，雖然二者的絕對誤差相同，但是二者測量的精確度卻相差甚遠(yuǎn)，因

28、此有必要引入相對誤差的概念。 2.相對誤差 定義： 絕對誤差與被測量實(shí)際值之比的百分?jǐn)?shù)稱為相對誤差，即：,例 用一電壓表測量200v電壓時(shí)，其絕對誤差為+1v；用另一電壓表測量另一電壓讀數(shù)為20v時(shí)，其絕對誤差為+1v。求它們的相對誤差。 解：,3. 引用誤差 以絕對誤差與儀表上量限的比值所表示的誤差稱為引用誤差，其中絕對誤差若取可能出現(xiàn)的最大值則稱為最大引用誤差，可以用來評價(jià)儀表性能,即儀表的準(zhǔn)確度等級。,例 檢定一個(gè)滿刻度為5a的1.5級電流表，若在 2.0a刻度處的絕對誤差最大， ，問此 電流表準(zhǔn)確度是否合理？ 解：此電流表的最大引用誤差 因?yàn)?.0%1.5%，即該表的的基本誤差超 出1

29、.5級表的允許值，所以該表的準(zhǔn)確度不合格。 但該表最大引用誤差小于2.5級表的允許值，若其 他性能合格，可作為2.5級表使用。,4.正確度、精密度、準(zhǔn)確度 正確度:表征系統(tǒng)誤差的大小。 精密度:指在多次精密測量中，測量讀數(shù)重復(fù)一致的程度，表征即隨機(jī)誤差的大小。 準(zhǔn)確度:表示測量中系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩者的綜合影響，系統(tǒng)誤差小稱之為正確度高，隨機(jī)誤差小稱之為精密度高，準(zhǔn)確度高則是指系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都比較小。指既“正確”又“精密”的測量?？梢姕?zhǔn)確度可以表示測量結(jié)果與被測真值的一致程度。,第五節(jié) 工程上最大測量誤差的估計(jì)及系統(tǒng)誤差的消除,若直接測量所用儀表的準(zhǔn)確度為 k ，則直接測量可能出現(xiàn)的相對誤

30、差最大值不會超過 k 值。,一、直接測量方式的最大誤差,最大絕對誤差：,最大相對誤差：,直接測量:測量結(jié)果中的誤差即是所使用儀表本身的基本誤差?？梢愿鶕?jù)儀表的準(zhǔn)確度等級計(jì)算，指示儀表的準(zhǔn)確度等級用最大引用誤差表示。,例 校驗(yàn)一只量限為150v的電壓表，發(fā)現(xiàn)50v處的誤差最大，其值m=1v，求該表的準(zhǔn)確度等級。 解 因此準(zhǔn)確度等級k為1.0級。 例 用1.5級、量限為30a的電流表測量某電流時(shí)，其讀數(shù)為10a，試求測量可能出現(xiàn)的最大相對誤差為多少？ 解 由式（1-4）可得，該表的最大絕對誤差為 由式(1-2)可得，該表測量的最大相對誤差為 由此可知，測量結(jié)果的準(zhǔn)確度（最大相對誤差）和儀表的準(zhǔn) 確

31、度是不同的兩個(gè)概念，不能把儀表的準(zhǔn)確度與測量的準(zhǔn)確 度看成是一回事。,例 在上例中，若改用0.5級、100a的電流表，如果其讀數(shù)仍然為10a，則此時(shí)的最大相對誤差又為多少？ 解 該表的最大絕對誤差為 測得10a時(shí)，其最大相對誤差為 由此可見，儀表的準(zhǔn)確度雖然提高了，但測量結(jié)果的誤差 反而增大了。這是因?yàn)閮x表準(zhǔn)確度一定時(shí)，量限越大的儀表 其最大絕對誤差越大。所以，不能只片面追求儀表的準(zhǔn)確度 等級，還應(yīng)根據(jù)對測量的要求，合理選擇儀表量程，測量時(shí) 使被測量盡量大于量限的1/2或2/3以上，才能使儀表的準(zhǔn)確 度得以充分發(fā)揮，測量的準(zhǔn)確度才能得到比較滿意的結(jié)果。,二、間接測量方式的最大誤差,1、被測量y

32、為n個(gè)中間量之和 設(shè)x1 , x2 , x3為被測量有關(guān)的中間量，被測量y為x1 , x2 , x3之和，1, 2, 3為測量中間量可能產(chǎn)生的相對誤差則y可能產(chǎn)生的相對誤差為： 最大誤差出現(xiàn)在各中間量的相對誤差符號相同時(shí)，即：,2.被測量y為兩個(gè)中間量之差 若被測量y為中間量x1，x2之差， 1, 2為測量每個(gè)中間量可能產(chǎn)生的誤差，則被測量可能產(chǎn)生的相對誤差為： 最大誤差不僅與各中間量的相對誤差有關(guān)，而且與中間量之差有關(guān)，差越小，被測量 y 的相對誤差就越大。例如在并聯(lián)電路中，用測到的總電流與一個(gè)支路電流去求得另一支路的電流，這種方法不可取。,3.若被測量為若干中間量之積或商 若被測量y為若干中間量 xn1 , xm2 , xp3 ,之積或商1, 2, 3為測量中間量可能產(chǎn)生的相對誤差，則y可能產(chǎn)生的相對誤差為： 最不利情況發(fā)生在符號相同時(shí)，即：,從制造角度： 改進(jìn)儀表結(jié)構(gòu)和制造工藝，如減少轉(zhuǎn)動部分的摩擦，加強(qiáng)對外界電磁場的屏蔽等。這也是消除系統(tǒng)誤差最根本的辦法。 從使用角度； 使用者無法改變儀表的結(jié)構(gòu)，只能在使用中采用比較法、正負(fù)誤差補(bǔ)償法等來減小誤差，例如測量后將儀表調(diào)轉(zhuǎn) 180，重測一次，用兩次測量平均值作為測量值，以消除地磁的影響，或利用校正值求得被測量的真值。,三、