電工儀表與測(cè)量(基礎(chǔ))分析課件

維修電工(中級(jí))培訓(xùn)第6單元電工儀表與測(cè)量維修電工(中級(jí))培訓(xùn)第6單元電工儀表與測(cè)量目錄第一節(jié)

電工儀表與測(cè)量基本知識(shí)

一、電工儀表的分類(lèi)、組成與誤差二、常用電工測(cè)量方法及測(cè)量誤差

第二節(jié)

常用測(cè)量機(jī)構(gòu)

一、磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)二、電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)三、電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)四、感應(yīng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)第6單元電工儀表與測(cè)量目錄第一節(jié)電工儀表與測(cè)量基本知識(shí)第6單元電工儀1、指示式儀表

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特點(diǎn)：能將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為儀表可動(dòng)部分的機(jī)械偏轉(zhuǎn)角，并通過(guò)指示器直接指示出被測(cè)量的大小，故又稱為直讀式儀表。

?按工作原理分類(lèi)：主要有磁電系儀表、電磁系儀表、電動(dòng)系儀表和感應(yīng)系儀表。此外，還有整流系儀表、鐵磁電動(dòng)系儀表等。

?典型儀表：安裝式儀表、便攜式儀表2、比較式儀表

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比較儀表的特點(diǎn)：在測(cè)量過(guò)程中，通過(guò)被測(cè)量與同類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，然后根據(jù)比較結(jié)果才能確定被測(cè)量的大小。

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比較儀表分類(lèi)：直流比較儀表和交流比較儀表。直流電橋和電位差計(jì)屬于直流比較儀表，交流電橋?qū)儆诮涣鞅容^儀表。

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典型儀表：比較式直流電橋第一節(jié)

電工儀表與測(cè)量基本知識(shí)一、電工儀表的分類(lèi)1、指示式儀表

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特點(diǎn)：能將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為儀表可動(dòng)部分3、數(shù)字式儀表

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數(shù)字儀表的特點(diǎn)：采用數(shù)字測(cè)量技術(shù)，并以數(shù)碼的形式直接顯示出被測(cè)量的大小。

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數(shù)字儀表的分類(lèi)：常用的有數(shù)字式電壓表、數(shù)字式萬(wàn)用表、數(shù)字式頻率表等。

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典型儀表：數(shù)字式電壓表4、智能儀表

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智能儀表的特點(diǎn)：利用微處理器的控制和計(jì)算功能，這種儀器可實(shí)現(xiàn)程控、記憶、自動(dòng)校正、自診斷故障、數(shù)據(jù)處理和分析運(yùn)算等功能。

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智能儀表的分類(lèi)：智能儀表一般分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是帶微處理器的智能儀器；另一類(lèi)是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

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典型儀表：數(shù)字式存儲(chǔ)示波器

第一節(jié)

電工儀表與測(cè)量基本知識(shí)3、數(shù)字式儀表

?

數(shù)字儀表的特點(diǎn)：采用數(shù)字測(cè)量技術(shù)，并二、電工儀表的組成1、模擬指示儀表的組成二、電工儀表的組成1、模擬指示儀表的組成模擬指示儀表中的三大部件1.產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的裝置：利用電磁力的有磁電式、電磁式、電動(dòng)式、感應(yīng)式、振動(dòng)式等。利用電荷作用力的有靜電式等。2.產(chǎn)生反作用力矩的裝置：主要有游絲、懸絲等。3.產(chǎn)生阻尼力矩的裝置：可以利用電磁阻尼、空氣阻尼、油阻尼等。模擬指示儀表中的三大部件2、數(shù)字儀表的組成

通過(guò)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(duì)象必須是電壓,所以需要測(cè)量線路將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電壓數(shù)字脈沖經(jīng)譯碼加到顯示器測(cè)量線路A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字顯示器電壓U被測(cè)量x2、數(shù)字儀表的組成通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換由于A/D轉(zhuǎn)換（一）儀表的誤差及分類(lèi)1、基本概念：誤差：測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的實(shí)際值之間的差值。準(zhǔn)確度：儀表的測(cè)量結(jié)果與實(shí)際值的接近程度。2、分類(lèi)1）基本誤差儀表在正常工作條件下（指規(guī)定的溫度和放置方式，沒(méi)有外電場(chǎng)和外磁場(chǎng)的干擾等），由于儀表的結(jié)構(gòu)、工藝等方面的不完善而產(chǎn)生的誤差。2）附加誤差儀表因?yàn)槠x了規(guī)定的工作條件（如溫度、頻率、波形的變化超出規(guī)定的條件，工作位置不當(dāng)或存在外電場(chǎng)和外磁場(chǎng)的影響時(shí)）而產(chǎn)生誤差。三、測(cè)量誤差（一）儀表的誤差及分類(lèi)三、測(cè)量誤差【結(jié)論一】：基本誤差是儀表本身所固有的誤差，操作者是不能讓其減少的，而附加誤差實(shí)際上是一種因外界工作條件改變而造成的額外誤差，是可以減少甚至消除的。

電工儀表與測(cè)量(基礎(chǔ))分析課件（二）誤差的表示方法

1、絕對(duì)誤差a、概念：儀表的指示值A(chǔ)X與被測(cè)量實(shí)際值A(chǔ)O之間的差值，叫做絕對(duì)誤差。用△表示。

b、公式：△＝AX

－AO2、相對(duì)誤差a、概念：絕對(duì)誤差△與被測(cè)量實(shí)際值A(chǔ)O比值的百分?jǐn)?shù)，叫做相對(duì)誤差。用γ表示。b、公式：γ=（△/AO)Ⅹ100%

3、引用誤差

a、概念：絕對(duì)誤差△與儀表量程（最大讀數(shù)）Am比值的百分?jǐn)?shù)叫引用誤差。用γm表示。

b、公式：γm＝（△/Am）Ⅹ100%（二）誤差的表示方法

1、絕對(duì)誤差概念延伸：

例題1：用一只標(biāo)準(zhǔn)電壓表來(lái)校驗(yàn)甲、乙兩只電壓表，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)表的指示值為220V時(shí)，甲、乙兩表的讀數(shù)分別為220.5V和219V，求甲、乙兩表的絕對(duì)誤差。解：甲表的絕對(duì)誤差：△1＝AX－AO＝220.5－220＝+0.5V乙表的絕對(duì)誤差：△2＝AX－AO＝219－220＝－1V【結(jié)論二】：絕對(duì)誤差有正負(fù)之分。正誤差說(shuō)明儀表指示值比實(shí)際值大，負(fù)誤差說(shuō)明指示值比實(shí)際值小。實(shí)際上在測(cè)量同一被測(cè)量時(shí)，我們可以用絕對(duì)誤差的絕對(duì)值|△|來(lái)比較不同儀表的準(zhǔn)確程度。|△|越小的儀表越準(zhǔn)確。實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)準(zhǔn)確度較高的儀表一般都給出該表的校正值，以便在測(cè)量過(guò)程中校正被測(cè)量的指示值，從而提高測(cè)量準(zhǔn)確度。概念延伸：概念延伸：例題2：已知甲表測(cè)量200V電壓時(shí)△1＝+2V，乙表測(cè)量10V電壓時(shí)△2＝+1V，試比較兩表的相對(duì)誤差。解：甲表的相對(duì)誤差為：γ1=（△/AO)Ⅹ100%＝（+2/200）Ⅹ100%＝+1%

乙表的相對(duì)誤差為：γ2=（△/AO)Ⅹ100%＝（+1/100）Ⅹ100%＝+10%【結(jié)論三】：在測(cè)量不同大小的被測(cè)量時(shí)，不能簡(jiǎn)單地用絕對(duì)誤差△來(lái)判斷測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度。實(shí)際測(cè)量中，相對(duì)誤差不僅常用來(lái)表示測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度，而且便于在測(cè)量不同大小的被測(cè)量時(shí)，對(duì)其測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確程度進(jìn)行比較。概念延伸：

【結(jié)論四】：引用誤差實(shí)際上就是儀表在最大讀數(shù)時(shí)的相對(duì)誤差，即滿度相對(duì)誤差。因?yàn)榻^對(duì)誤差基本不變，儀表量程也不變，故引用誤差可用來(lái)表示一只儀表的準(zhǔn)確程度。電工儀表與測(cè)量(基礎(chǔ))分析課件（三）儀表的準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度：儀表的最大絕對(duì)誤差△m與儀表量程Am比值的百分比。（±K%）

±K%=(△m/Am)×100%國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定以最大引用誤差來(lái)表示儀表的準(zhǔn)確度。最大引用誤差越小，儀表的基本誤差越小，準(zhǔn)確度越高。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國(guó)生產(chǎn)的電工儀表的準(zhǔn)確度共7級(jí)。（三）儀表的準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度：儀表的最大絕對(duì)誤差△m與儀表量程A電工儀表與測(cè)量(基礎(chǔ))分析課件（四）測(cè)量誤差的分類(lèi)

測(cè)量誤差系統(tǒng)誤差基本誤差：由儀表結(jié)構(gòu)造成的誤差附加誤差：偏離規(guī)定的工作條件造成的誤差隨機(jī)誤差疏忽誤差偶發(fā)原因引起大小方向都不確定的誤差疏忽誤差：測(cè)量人員疏忽造成（四）測(cè)量誤差的分類(lèi) 測(cè)量誤差系統(tǒng)誤差基本誤差：由儀表結(jié)構(gòu)造1、系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.儀表本身結(jié)構(gòu)造成的誤差:這種誤差可通過(guò)改善材料性能與制造工藝來(lái)消除.例如摩擦誤差,是儀表的可動(dòng)部分采用轉(zhuǎn)軸式結(jié)構(gòu)必然會(huì)產(chǎn)生的一種誤差.只要改善轉(zhuǎn)軸材料或采用懸絲結(jié)構(gòu)或選用數(shù)字顯示形式代替.誤差就可以減小或消除。②.外界干擾造成的誤差:如電磁干擾,地磁干擾.可以在結(jié)構(gòu)上采用屏蔽法、或在測(cè)量方法上采取比較法、正負(fù)誤差補(bǔ)償法，減少或消除干擾所造成的影響。例如測(cè)量后將儀表調(diào)轉(zhuǎn)180°，重測(cè)一次，用兩次測(cè)量平均值作為測(cè)量值，以消除地磁的影響，或利用校正值求得被測(cè)量的真值。③.環(huán)境條件變化造成的誤差:只要改善環(huán)境條件，例如使用空調(diào),或在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中進(jìn)行補(bǔ)償,例如電阻溫度的的正負(fù)補(bǔ)償，都能使誤差得以減少或消除。1、系統(tǒng)誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.儀表本身結(jié)構(gòu)造成的誤差:這2、偶然誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.偶然誤差又稱為隨機(jī)誤差，是一種大小和符號(hào)都不確定的誤差，即在同一條件下對(duì)同一被測(cè)量重復(fù)測(cè)量時(shí)，各次測(cè)量結(jié)果都不一致，沒(méi)有確定的變化規(guī)律。產(chǎn)生偶然誤差的原因很多，如溫度、濕度、磁場(chǎng)、電場(chǎng)、電源頻率等；此外，觀測(cè)者本身感官分辨本領(lǐng)的限制，也是偶然誤差的一個(gè)來(lái)源。偶然誤差反映了測(cè)量的精密度，偶然誤差越小，精密度就越高。反之則精密度越低。

系統(tǒng)誤差和偶然誤差是兩類(lèi)性質(zhì)完全不同的誤差。系統(tǒng)誤差反映在一定條件下誤差出現(xiàn)的必然性；而偶然誤差則反映在一定條件下誤差出現(xiàn)的可能性。系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩者對(duì)測(cè)量結(jié)果的綜合影響反映為測(cè)量的準(zhǔn)確度，又稱精確度。2、偶然誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.偶然誤差又稱為隨機(jī)誤差，是②.偶然誤差的消除

與系統(tǒng)誤差不同，對(duì)于偶然誤差，不能用試驗(yàn)的方法加以檢查和消除，只能根據(jù)多次測(cè)量中各種偶然誤差出現(xiàn)的或然率用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法加以處理。理論和實(shí)踐證明，在足夠多次的測(cè)量中，絕對(duì)值相等的正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)(次數(shù))是相同的，而且，小誤差比大誤差出現(xiàn)的機(jī)會(huì)總是更多。

這樣，在足夠多次的測(cè)量中，偶然誤差的算術(shù)平均值必然趨近于零。這是因?yàn)樵谝幌盗袦y(cè)量的偶然誤差總和中，正、負(fù)誤差互相抵消的結(jié)果。由此可知，為了消除偶然誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，可以采用增加重復(fù)測(cè)量次數(shù)的方法來(lái)達(dá)到。測(cè)量次數(shù)愈多，測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值愈趨近于實(shí)際值。所

以，在測(cè)量?jī)x器儀表選定以后，測(cè)量次數(shù)是保證測(cè)量精密度的前提。

在工程測(cè)量中，由于偶然誤差較小，通?？梢圆挥杩紤]。②.偶然誤差的消除

與系統(tǒng)誤差不同，對(duì)于偶然誤差，不能用試驗(yàn)3.疏失誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.疏失誤差疏失誤差是在測(cè)量過(guò)程中由于操作、讀數(shù)、記錄和計(jì)算等方面的錯(cuò)誤所引起的一種明顯歪曲測(cè)量結(jié)果的誤差。例如對(duì)測(cè)量?jī)x表的不正確讀數(shù)，對(duì)觀察結(jié)果的不正確記錄等等。顯然，凡是含有疏失誤差的測(cè)量結(jié)果是應(yīng)該摒棄的。②.疏失誤差的消除由于疏失誤差大多數(shù)情況下由測(cè)量人員粗心大意造成的，所以測(cè)量人員要有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)，加強(qiáng)責(zé)任心。測(cè)量結(jié)果是顯然錯(cuò)誤的，并且常常嚴(yán)重地歪曲了測(cè)量的結(jié)果，因此，包含有疏失誤差的測(cè)量結(jié)果是不可信的，應(yīng)予以拋棄。3.疏失誤差產(chǎn)生原因及消除辦法①.疏失誤差（五）常用電工測(cè)量方式測(cè)量方式直接測(cè)量間接測(cè)量組合測(cè)量指被測(cè)量與中間量的函數(shù)式中還有其他未知數(shù)，須通過(guò)改變測(cè)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(cè)量的數(shù)值。指要利用某種中間量與被測(cè)量之間的函數(shù)關(guān)系，先測(cè)出中間量，再算出被測(cè)量。例如用伏安法測(cè)電阻。指儀表讀出值就是被測(cè)的電磁量，例如用電流表測(cè)量電流，用電壓表測(cè)量電壓。（五）常用電工測(cè)量方式測(cè)量方式直接測(cè)量間接測(cè)量組合測(cè)量指被測(cè)測(cè)量方法直讀法比較法利用儀表直接讀取測(cè)量數(shù)據(jù)。零值法較差法替代法將已知量與被測(cè)量先后置于同一測(cè)量裝置中，若兩次測(cè)量裝置都處于相同狀態(tài)，可認(rèn)為被測(cè)量等于已知量，再?gòu)囊阎孔x出被測(cè)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(cè)量的數(shù)值。比較儀表指零時(shí)，從度量器讀出被測(cè)量的數(shù)值將被測(cè)量與度量器放在比較儀器上進(jìn)行比較，從而求得被測(cè)量的數(shù)值。測(cè)量方法直讀法比較法利用儀表直接讀取測(cè)量數(shù)據(jù)。零值法較差法替第二節(jié)

常用測(cè)量機(jī)構(gòu)

一、磁電式測(cè)量機(jī)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)螺旋彈簧IINS指針永久磁鐵圓柱形鐵心O'O線圈(1)固定部分

馬蹄形永久磁鐵、極掌NS及圓柱形鐵心等。(2)可動(dòng)部分鋁框及線圈，兩根半軸O和O，螺旋彈簧及指針。

極掌與鐵心之間的空氣隙的長(zhǎng)度是均勻的，其中產(chǎn)生均勻的輻射方向的磁場(chǎng)。第二節(jié)常用測(cè)量機(jī)構(gòu)一、磁電式測(cè)量機(jī)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)螺旋彈2.工作原理(1)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T的產(chǎn)生(2)阻轉(zhuǎn)矩TC的產(chǎn)生

在線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋彈簧被扭緊而產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩TC。

線圈通入電流I電磁力F線圈受到的轉(zhuǎn)矩T=k1IFSNF

線圈通入電流

I

電磁力

F線圈受到轉(zhuǎn)矩

T線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)，

彈簧的TC與指針的偏轉(zhuǎn)角

成正比，即TC=k2

當(dāng)彈簧的阻轉(zhuǎn)矩T與線圈受到的轉(zhuǎn)矩TC達(dá)到平衡時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有

T=TC

2.工作原理(1)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T的產(chǎn)生(2)阻轉(zhuǎn)矩TC的

當(dāng)彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡即TC=T時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)部分便停止轉(zhuǎn)動(dòng)，T=k1I，

TC=k2

。儀表的標(biāo)度尺上作均勻刻度。3.阻尼作用的產(chǎn)生

當(dāng)線圈通入電流而發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí)，鋁框切割磁通，在框內(nèi)感應(yīng)出電流，其電流再與磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力，于是可轉(zhuǎn)動(dòng)部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。

即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與流經(jīng)線圈的電流成正比。

當(dāng)彈簧阻轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到平衡即TC=T時(shí)，可轉(zhuǎn)4.用途

5.優(yōu)點(diǎn)：刻度均勻；靈敏度和準(zhǔn)確度高；阻尼強(qiáng)；消耗電能量小；受外界磁場(chǎng)影響小。缺點(diǎn)：只能測(cè)量直流；價(jià)格較高；不能承受較大過(guò)載。

測(cè)量直流電壓、直流電流及電阻。4.用途5.優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量直流電壓、直流電流及電阻。

二、電磁式測(cè)量機(jī)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)

主要部分是固定的圓形線圈、線圈內(nèi)部有固定的鐵片、固定在轉(zhuǎn)軸上的可動(dòng)鐵片。圓形線圈小室312450推斥式電磁式儀表固定鐵片可動(dòng)鐵片二、電磁式測(cè)量機(jī)構(gòu)1.結(jié)構(gòu)主要部分是固定的圓形2.工作原理儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T=kI2彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC

=k2

彈簧的阻轉(zhuǎn)矩TC與指針的偏轉(zhuǎn)角

成正比，即

當(dāng)T=TC

時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，

即指針的偏轉(zhuǎn)角

結(jié)論:

指針偏轉(zhuǎn)的角度與直流電流或交流電流有效值的平方成正比。

線圈通入電流I

磁場(chǎng)線圈通入電流I

磁場(chǎng)

固定和可動(dòng)鐵片均被磁化(同一端的極性是相同的)可動(dòng)片因受斥力而帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)，交流為有效值2.工作原理儀表的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T=kI2彈簧的阻轉(zhuǎn)矩

因指針的偏轉(zhuǎn)角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所以儀表標(biāo)度尺上的刻度是不均勻的。

與軸相聯(lián)的活塞在小室中移動(dòng)產(chǎn)生阻尼力

空氣阻尼器。3.用途

4.優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單；價(jià)格低廉；可用于交直流；能測(cè)量較大的電流；允許較大的過(guò)載。缺點(diǎn)：刻度不均勻；易受外界磁場(chǎng)及鐵片中磁滯和渦流（測(cè)量交流時(shí)）的影響，因此準(zhǔn)確度不高。

測(cè)量交流電壓、交流電流。因指針的偏轉(zhuǎn)角度與直流電流或交流有效值平方成正比，所

三、電動(dòng)式測(cè)量機(jī)構(gòu)

1.結(jié)構(gòu)：有兩個(gè)線圈：固定線