第五章 电气测量技术
电气测量技术22资料
利用特殊的方法消除
替代法
定义：替代法是比较测量法的一种，此方法 是先将被测量Ax接在测量装置上，调节测量 装置处于某一状态，然后用与被测量相同的 同类标准量AN代替Ax，调节AN，使测量装置恢 复原来的状态，于是被测量就等于调整后的 标准量，即Ax=AN。
实例：在电桥上利用替代法测量电阻。
校准和对比法：当怀疑测量结果可能有系统 误差时，可用准确度更高的测量仪器进行重 复测量以发现误差。
改变测量条件法：多数情况下，系统误差为 恒差。若改变测量条件，如改变测量者、测 量方法和测量环境条件等，然后将测量条件 改变前后的数据进行比较，若改变后出现另 一确定的恒差，即可判断存在系统误差。
利用特殊的测量方法消除
实例：补偿法测电阻
利用特殊的测量方法消除
用电流表测量电流，第一次测量后，将电 流表转动180°再测量一次，取两次测量 数据的平均值作为测量结果，这样就可消 除外磁场对仪表读数的影响。
原因：外磁场是恒定不变的，若其中一次 读数偏大，则另一次偏小，取两者的平均 值就会将正负误差予以抵消，从而达到了 消除外磁场对测量结果影响的目的。
利用特殊方法消除-正负误差补偿法
正负误差补偿法
正负误差补偿法就是在不同的测量条件下， 对被测量测量两次，使其中一次测量结果的 误差为正，而使另一次测量结果的误差为负， 取两次测量的平均值作为测量结果。 对于大小恒定的系统误差可消除 应用举例:在补偿法测量电阻的过程中，热电 势的影响可用正负误差补偿法来消除。
迭代自校法
迭代自校法就是利用多次交替测量以逐渐逼近 准确值，从而消除或削弱测量环节带来的误差。
迭代结果影响因素：测量环节的电路元件，特 别是电阻、电容的性能参数会随时间、温度而 变化，从而导致测量误差。
《电气测量技术》课件
总结与展望
电气测量技术在现代社会中起着重要作用，未来随着科技的发展，它将继续 发展并适应新的应用领域。
功率分析仪
用于测量电力系统中的功率因数、功率质量等参数 的仪器。
夹式电流表
用于测量交流电流的一种便携式测量工具。
电气测量技术的实验方法
1
准备实验
选择合适的实验装置和仪器，并设置正确的实验参数。
2
进行实验
依据实验要求进行电气参数的测量和记录。
3
数据分析
对实验数据进行处理和分析，得出结论和建议。
电气测量技术的实例分析
《电气测量技术》PPT课 件
电气测量技术是研究电气量的测量理论和方法的学科，应用广泛涉及各个领 域，包括工业、能源、通信、交通等。
什么是电气测量技术
电气测量技术是一门研究电气量测量的学科，旨在准确测量电流、电压、功率等电气参数，以获得所需的数据 和信息。
电气测量技术的应用领域
工业
电气测量技术在工业生产中用于监测电气设备 的状态和性能，以确保生产过程的安全和效率。
2 电桥原理
用于测量电阻和其他电气参数的平衡电桥，通过比较电流或电压的大小来确定未知量。
3 传感器技术
利用传感器将非电气量转换为电信号，以实现对温度、湿度、压力等参数的测量。
电气测量技术的常用仪器设备
万用表
用于测量电压、电流和电阻等基本电气参数的便携 式仪器。
示波器
用于显示电压波形和信号频率等的测量仪器。
能源
电气测量技术在能源领域中用于度量电力消耗 和监测电网稳定性，以提供可靠的电力供应。
通信
电气测量技术-实验课案
使用说明CSY系列传感器系统实验仪是用于检测仪表类课程教学实验的多功能教学仪器。
其特点是集被测体、各种传感器、信号激励激、处理电路和显示器于一体，可以组成一个完整的测试系统。
通过实验指导书所提供的数十种实验举例，能完成包含光、磁、电、温度、位移、振动、转速等内容的测试实验。
通过这些实验，实验者可对各种不同的传感器及测量电路原理和组成有直观的感性认识，并可在本仪器上举一反三开发出新的实验内容。
实验仪主要由实验工作台、处理电路、信号与显示电路三部分组成。
一、位于仪器顶部的实验工作台部分，左边是一副平行式悬臂梁，梁上装有应变式、热敏式、P-N结温度式、热电式和压电加速度五种传感器。
平行梁上梁的上表面和下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号和表示。
其中六片为金属箔式片（BHF-350）。
横向所贴的两片为温度补偿片，用符号和表示。
片上标有“BY”字样的为半导体式应变片，灵敏系数130。
热电式（热电偶）：串接工作的两个铜一康铜热电偶分别装在上、下梁表面，冷端温度为环境温度。
分度表见实验指导书。
热敏式：上梁表面装有玻璃珠状的半导体热敏电阻MF-51，负温度系数，25℃时阻值为8~10K。
P-N结温度式：根据半导体P-N结温度特性所制成的具有良好线性范围的温度传感器。
压电加速度式：位于悬臂梁右部，由PZT-5双压电晶片，铜质量块和压簧组成，装在透明外壳中。
实验工作台左边是由装于机内的另一副平行梁带动的圆盘式工作台。
圆盘周围一圈所安装有（依逆时针方向）电感式（差动变压器）、电容式、磁电式、霍尔式、电涡流式五种传感器。
电感式（差动变压器）：由初级线圈Li和两个次级线圈L。
绕制而成的空心线圈，圆柱形铁氧体铁芯置于线圈中间，测量范围>10mm。
电容式：由装于圆盘上的一组动片和装于支架上的两组定片组成平行变面积式差动电容，线性范围≥3mm。
磁电式：由一组线圈和动铁（永久磁钢）组成，灵敏度0.4V/m/s。
电气测量技术实验报告（通用7篇）
电气测量技术实验报告电气测量技术实验报告（通用7篇）在人们越来越注重自身素养的今天，我们使用报告的情况越来越多，要注意报告在写作时具有一定的格式。
那么报告应该怎么写才合适呢？下面是小编帮大家整理的电气测量技术实验报告（通用7篇），希望对大家有所帮助。
电气测量技术实验报告1一、实训的性质、目的、意义。
电气控制技术实训是在学习常用低压电器设备、电气控制线路的基本控制环节、典型机床电器控制线路等章节的基础上进行的实践性教学环节。
其目的是培养学生掌握本专业所必须的基本技能和专业知识，通过学习使学生熟悉并掌握各种常用低压电气设备的结构、工作原理及使用按照方法，初步掌握电气控制基本控制的原理、连接规则、故障排除法，学习常用机床的电气控制的线路结构、工作原理、故障分析和排除方法。
通过实训培养学生热爱专业、热爱劳动、吃苦耐劳、刻苦专研的精神。
二、实训的要求1、学习常用低压电器的实际应用，常用电器控制电路的实际应用，各种电动机控制电路的应用；2、对于交流接触器、热继电器、时间继电器、按钮、熔断器、行程开关、低压断路器等常用低压电器具有安装、使用、维修和选择的能力；3、初步掌握常用电气控制电路的安装工艺、接线方法、操作要领、试验规程和故障排除法；4、初步掌握常用机床电气控制电路的`控制要求、电器动作原理、操作步骤、常见故障分析和排除技能。
三、实训内容1、拆装交流接触器，掌握其内部结构、动作原理；短路环的位置、作用；触电的作用和接线位置；测试吸合电压、释放电压及额定电压；简单故障处理。
2、熟悉热继电器、按钮、熔断器、位置开关、低压断路器的结构、原理及安装接线规则，了解其使用方法和技术参数的选择。
3、练习各种基本电气控制线路的接线和操作，如三相异步电动机的点动和连续运转、顺序控制、两地控制、正反转控制、行程控制、y—三角形降压启动控制、能耗制动控制。
4、现场参观、熟悉常用机床的结构、组成、操作和动作情况，了解电器设备的位置和电气控制线路的接线方法。
电子与电气工程中的电气测量与仪器技术
电子与电气工程中的电气测量与仪器技术电气测量与仪器技术是电子与电气工程领域中至关重要的一部分。
它涉及到对电力、电流、电压、电阻等电学量的测量和分析，以及设计和使用各种仪器设备来实现这些测量。
这项技术在电力系统、电子设备、通信网络等领域中起着至关重要的作用。
一、电气测量技术电气测量技术是电子与电气工程中不可或缺的重要环节。
它涉及到对电气信号的测量、分析和处理。
电气测量技术的发展使得我们能够更准确地了解电力系统的工作状态，确保电力设备的安全运行。
1.1 电气测量的基本原理电气测量的基本原理是根据欧姆定律和基尔霍夫定律，通过测量电流、电压和电阻等参数，来推导出电路中的其他参数。
例如，通过测量电流和电阻，可以计算出电压；通过测量电流和电压，可以计算出功率。
1.2 电气测量的常用仪器在电气测量中，常用的仪器有万用表、示波器、电能表等。
万用表是一种多功能的测量仪器，可以测量电流、电压、电阻、电容等多种参数。
示波器可以用来观察电信号的波形和频谱，对电路的工作状态进行分析。
电能表用于测量电能的消耗和产生。
二、仪器技术在电气工程中的应用仪器技术在电气工程中有着广泛的应用。
它不仅可以用于电气测量，还可以用于电力系统的监控、控制和保护。
2.1 电力系统监控与控制电力系统是指由发电厂、输电线路和配电网络组成的系统。
仪器技术可以用于监控电力系统的运行状态，例如测量电压、电流、功率因数等参数，以及监测电力设备的温度、振动等情况。
通过对这些参数的测量和分析，可以及时发现和解决电力系统中的问题，确保电力的稳定供应。
2.2 电力系统保护电力系统保护是指在电力系统发生故障时，通过仪器技术对故障进行检测和处理，以保护电力设备的安全运行。
例如，当电力系统发生短路故障时，保护装置可以通过测量电流的变化，及时切断故障电路，以防止电力设备受损。
2.3 电子设备测试与调试在电子设备的设计和制造过程中，仪器技术也起着至关重要的作用。
通过使用各种测试仪器，可以对电子设备的性能进行测试和调试，以确保其正常工作。
电气测量技术-教案
2013.02.26
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电气测量技术
1、测量
2、测量：被测量 电气参数 电器特性
3、测量：标准量 基准 量具 电学量具
4、测量：测量过程 三个阶段 三要素 测量处理
➢ 测量方法 作业：1）查阅参考资料
2）组建团队，构思 Project。
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电气测量技术
1、应变测量系统的应用
2、应变传感器
R 金属电阻应变片 R
x t
x 2f cos(2ft)
x
1LSB
uref 2n
f
1 2n1
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电气测量技术
应变测量系统设计-参数设计
1、参数设计
传感器
ΔU
调理电路 U0
数据采集系
➢ 应变传感器参数：1000 欧姆
统
➢ 调理电路：单臂桥、差动半桥、差动全桥、电流或电压、有源？
➢ 根据指标：（20000µε、1µε），求调理电路输出电压ΔU
➢ AD 转换位数、极性、转换速度(ADS1118.pdf)
➢ 设计放大电路参数(AD623.pdf)
2、衡量指标
1）静态指标：
➢ 零位（偏置电压 OFFSET）
➢ 灵敏度
➢ 分辨率
➢ 量程与范围
➢ 迟滞
➢ 重复性
➢ 线性度
➢ 准确度
➢ 可靠性
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电气测量技术
➢ 稳定性和影响系数
➢ 随机误差分布特征
➢ 正态 ➢ t 分布 ➢ 均匀分布
➢ 随机变量特征参数
➢ 数学期望 ➢ 方差/标准差
➢ 随机误差的估计
➢ 算术平均值原理 ➢ 标准偏差估计
电气检测技术.优秀课件
3
电气检测技术
传感器的定义
1、传感器是一种装置，能完成检测任务；
2、输出量与某一被测量有对应关系的量，且 具有一定的精度；
3、对应的量的关系包括物理量、光、电气、 化学量、生物量等。
4
结构图：
传感器的组成
电气检ห้องสมุดไป่ตู้技术
1、敏感元件：直接感受被测量，输出与被测量 有确定关系；
2、转换元件：磁芯与电感线圈 3、转换电路：磁芯变化引起转换电路输出变化
例如：温度、物位，振动、位移、速度等。
20
电气检测技术
电位器式数字位移测量仪的原理图
21
电气检测技术
电路特点
1、稳压电源1403提供供桥电压，输出2.5V； 2、传感器接入电桥中，构成桥臂；
3、放大器接成跟随器形式，选用高输入阻抗
的放大器，差动输入阻抗可达 103M ，测量时
电桥阻值变化 ，R可认为外电路开路。
6、分辨率：分辨力用满量程的百分数表示； 传感器输入零点附近分辨力称为阈值(死区)
7、稳定性：温度、时间、抗干扰稳定性； 8、静态误差(精度)； 9、动态特性。
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电气检测技术
4.1 电阻式传感器
功能： 将相关非电量(位移、压力、加速度、流量等) 变换成与电阻阻值相关的电量传感器。
主要类型： 1、线性电位器传感器； 2、非线性电位器传感器； 3、电阻应变传感器； 4、压阻传感器； 5、金属电阻传感器；
Rx x X
Rmax xmax X为电刷相对行程
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电气检测技术
电气检测技术
非线性误差δl ：
l
Ux Uxl 10% 0 Ux
令
Rmax RL
m
可得：
电气测量技术何道清课后答案
电气测量技术何道清课后答案第一题题目：电流变换器的主要功能是什么？答案：电流变换器是一种用来测量高电流的电气测量设备。
它的主要功能是将高电流值转换为更小的电流值，以便于测量和处理。
电流变换器通常由电流互感器和变换装置组成。
通过互感器将高电流绕过变换器，并将其变换为相应的小电流，然后通过变换装置将小电流放大到可测量的范围。
电流变换器在电力系统、工业自动化、电力计量等领域得到广泛应用。
第二题题目：什么是电能表的准确度？答案：电能表的准确度是指电能表在一定条件下测量的电能与被测量电能真实值之间的差异程度。
电能表的准确度一般以百分数表示，例如准确度为±0.5%。
准确度是评价电能表性能的重要指标之一，它直接影响着电能计量的精确度和可靠性。
电能表的准确度受到多种因素的影响，包括电能表本身的质量、测量环境的条件、电能表的使用年限等。
因此，在选择和使用电能表时，准确度是一个需要重视的方面。
第三题题目：介绍电阻温度传感器的原理和应用。
答案：电阻温度传感器是一种测量温度的电气传感器。
它利用电阻值随温度变化的特性来测量物体的温度。
电阻温度传感器主要由电阻元件和传感器外壳组成。
常用的电阻温度传感器有铂电阻温度传感器（PT100）和铜电阻温度传感器（CU50）。
电阻温度传感器工作的基本原理是：电阻元件的电阻值随温度的升高或降低而变化。
铂电阻温度传感器利用铂电阻的温度系数很小的特性，其电阻值随温度变化呈线性关系。
当温度发生变化时，电阻值也随之变化，通过测量电阻值的变化，可以确定物体的温度。
电阻温度传感器的应用非常广泛。
它被广泛应用于工业过程控制、环境监测、气象观测、实验研究等领域。
例如，在工业过程控制中，电阻温度传感器常被用来测量管道、容器、设备等的温度，以实时监控和控制生产过程。
在气象观测中，电阻温度传感器可以被用来测量大气温度，以预测天气变化。
在实验研究中，电阻温度传感器可以用来测量各种物体和介质的温度，以获得实验数据。
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分压原理测量高电压的其他方式
阻容分压
C1 R1 Vi R2 C2
放大器
W ( j )
Z2 Z1 Z 2
R2 1 jC2 R2 R1 R2 1 jC1 R1 1 jC2 R2
电阻分压
R1 Ui R2
+
Uo
R1 R2 Ui Uo R2
16
-
光学电压传感器（OVT）
+
C1
Ui
+
C2
-
UO
-
V
C1 C2 Ui Uo C2
电容式电压互感器原理
13
电容式互感器（CVT）
实际应用CVT主要由电容分压器（包括主电容器C1，分压电 容器C2）、中间变压器（T）、补偿电抗器L、保护装置F及 阻尼器D等元件组成
C1 C11 C12
C2
220/ 3 kV
CVT优点
I1
R1
x1
I1 I0
I2
R2
x2
Ia
Ir
W1
0
W2 Rb
U1
g0
b0
E1
E2
U2
xb
Z1 R1 jx1 Z2 R2 jx2
电压互感器的等值电路图
I1 I1 I 0
8
U1 E1 I1 R1 jx1
Zb Rb jxb
U2 I 2 ( Ra jxb )
电磁式电压互感器测量误差分析
U1
I1 x1
I1 r1 E2
大小不等，相位不重合， 电压互感器存在比差与角差
I1 N1
I2 N2
K12 U 2 与一次电压U1
O
1
比差fu以百分数来表示 角差
m
2
I 0 N1
士5 土10 土20 士40 未规定 25～100 25～100 25～100 25～100
额定负载 额定负载也叫额定容量，是按照其准确度等级制造的容量， 是当二次电压为额定值时，规定允许接人的负载，通常用视 在功率单位VA数表示。在额定二次负载下，电压互感器的误 差应符合其准确度等级的规定
7
电磁式电压互感器测量误差分析
U1
W1
0
W2
V
20
电磁式电流互感器（CT）
I1
R1
x1
B
H I2
R2
x2
I0
Ia
Ir
Rb
U1
E1
g0
b0
E2
U2
xb
B
H
把电阻、漏抗、励磁电流和铁芯损耗移至绕组外面的电流互感器等值电路图
一次绕组阻抗 Z1 二次绕组阻抗 Z2
R1 jx1
Z2换算到一次侧后的阻抗
T 1a 1n 2a 2n da D
N 接载波装置 X
F L
dn
1.造价低（110 kV及以上 产品）； 2.可兼顾电压互感器和电 力线路载波耦合装置中的 耦合电容器两种设备的功 能； 3.能可靠阻尼铁磁谐振； 4.具备优良的瞬变响应特 性等
CVT组成示意图
14
电容式互感器（CVT）
电容式电压互感器实物图
22
电磁式电流互感器（CT）
故
根据能量守恒定律
I1W1=I2W2
I1 W1 I 2 W2
U1I1 = E2I2
U1 为加于一次绕组两端的电压， 它等于反电动势E1 互感器的额定电流比(简称额定
E1I1= E2I2
变比)
而
E1 4.44 fBm SW1 108
E2 4.44 fBm SW2 108
6
电磁式电压互感器技术参数
准确度等级
准确度等级
电压互感器容许误差的极限值
一次绕组电压为一次 额定电压的百分数(%)
误差限值 比差(%) 角差(′)
二次负载为额定 负载的百分数(%)
0.1 0.2 0.5 1 3
80～120 80～120 85～115 85～115 100
士0.1 士0.2 士05 士1.0 士30
I 0 W0 称为励磁安匝，是产生电流互感器误差的根源
26
电磁式电流互感器误差分析
0
B
Ia
Ir
E2
U 2 I 2 R2
I1
I0
j I 2 x2
90 ( )
D C
A I 2
I
F
b
O
j I 2 xb
I 2 Rb
光学电压互感器（Optical Voltage Transducer：OVT）又称为 无源电子式电压传感器，采用的传感机理是晶体的线性电光 效应（Pockels效应）。Pockels效应是指晶体在电场作用下， 透过晶体的光发生双折射，这一双折射快慢轴之间的相位差 与被测电压呈正比关系，将Pockels元件直接连接到被测电压 的两端，经光电变换及相应的信号处理便可求得被测电压。 OVT实现的技术关键是如何提高OVT的温度稳定性、长期运 行的可靠性以及测量的精度。 影响OVT稳定性与可靠性的主要取决于传感晶体和工作光 源的温度特性以及传感头的加工和传光光纤的振动。
IrR1 I a x1 0 3438 ' U1
当负载为Zb时
R I x 1 1 fU 2 R2 cosb 2 x2 sin b 2 100 % K 12 U2 K 12
ZN fU f 0 f 0 f N cosb 0.0291 0 N sin b % Zb
ZN U 0 0 N cosb 34.38 f 0 f N sin b ' Zb
第五章 电气测量技术
本章主要内容
交流电气参量的测量技术： 5.1 交流高电压的测量方法 5.2 交流大电流的测量方法 5.3 频率、周期、相位、有效值（平均值） 及功率的常用测量方法 5.4 电力设备绝缘参数的测量方法
2
5.1 交流高压的测量方法
交流高电压的测量方法
电磁式电压互感器（PT）
电容式互感器（CVT）
E1 W1 KU E2 W2 V 理想电压互感器变比为： U1N E1 W1 电压互感器接入电路原理图 K KU W1—一次绕组匝数；W2—二次绕组匝数 U 2 N E2 W2
5
电磁式电压互感器技术参数
绕组的额定电压及额定变比 一次绕组额定电压是指加于三相电压互感器或三相系统 线间用的单相电压互感器的一次绕组上的线电压，是绕 组能够长期工作的电压，是电网的额定电压 (如10kV， 35kV ，110kV，220kV，330kV，500kV，1000kV等) 二次绕组额定电压是指三相电压互感器和供三相系统线间 用的单相电压互感器二次绕组的长期工作电压，二次电压 U2n的输出范围统一为0-100 (或100/1.732，100/3)V 零序电压绕组的额定电压是指供大电流接地系统用的电压 互感器的零序电压绕组能长期工作的电压，规定为0-l00V
I1 K I2
K1 K f1 100% K
了计算上的方便，比差也可表示为
I 1W2 I 1W1 f1 100% I 1W1
28
电磁式电流互感器误差分析
相角误差简称角差，它是旋转180°后的二次电流相 量与一次电流相量之间的相位差，用符号 1表示 通过作图法求比差角差 以O为圆心，OB为半径，作圆弧交横轴于D点，AD即为相量 I W 与 I W 之间的算术差，即是电流互感器的绝对误差。 再从B点向横坐标引一垂线与横轴交于C点，因 1 角通常很小， 用AC就可以近似地代替AD，于是求得
S2 N I Z2 N
2 2N
额定电压是指一次绕组长期对地能够承受的最大电压(有效 值)，它应不低于所接线路的额定相电压
24
电磁式电流互感器主要技术参数
准确度等级：电流互感器变换电流总是存在着一定的误差， 根据额定工作条件下所产生的变比误差规定了准确度等级
准确度等级 一次电流为额定电流 的百分数(%) 误差限值 比值差(士%) 0.4 0.25 0.20 0.10 0.10 相角值（′） 15 10 8 5 5 25～100 二次负载为额定负载 的百分比数(%)
17
5.2 交流大电流的测量方法
交流大电流的测量方法
电磁式电流互感器（CT） 罗哥夫斯基（Rogowski）线圈 光学电流传感（OCT）
19
电磁式电流互感器（CT）
电磁式电流互感器简称CT（Current Transformer）或TA， 用于交流大电流变为小电流，扩大交流电流表、功率表和 电能表的量程
11
电磁式电压互感器的安装及使用
a)
b) 电压互感器主要安装方式
c)
图（a）用于单相电压的测量。图（b）用于三相电压的测量，图（c）用于线电压的测量
电压互感器在使用的时候要注意二次绕组不许短路
12
电容式互感器（CVT）
电容式电压互感器简称CVT（Capacitor Voltage Transformers），主要利用电容器的分压作用将高电压按 比例转换为低电压
I2
电流互感器的相量图
将折算后的二次电流旋转180°后与一次电流相比较两者 不但大小不等，而且相位不相重合，即存在两种误差， 称为比值误差f1和相位误差