7章常用电工测量仪表PPT课件
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电工仪表与测量的基本知识ppt课件
原理 方法 对象 属性 选择 仪器 被测信息 激励信号 影 响 影响 测量 环境 仪器 系统 决定 方法
测量策 略、算法
被测 对象
参数命令 数据状态
测量 人员
影响
图 1-3
测量的基本要素
2.测量过程——基本要素之间的互动关系
论证阶段
测量的主体（测量人员）根据测试任务的要求、被测对
象的特点、属性，及现有仪器设备状况，拟定合理的测 试方案。
大类。 4.测量仪器系统——量具和仪器
测量仪器系统包括量具、测试仪器、测试系统及附件等
5.测量的主体——测量人员
手动：由测量主体（测量人员）直接参与完成
自动：测量主体交给智能设备（计算机等）完成，但测
量策略、软件算法、程序编写需由测量人员事先设计好。
6.测试技术
测量中所采用的原理、方法和技术措施，总称为测试技
发展趋势
数字化 网络化 智能化 小型化
目
第1章 知识 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章
录
电工仪表与测量的基本
电流与电压的测量 功率与电能的测量 频率与相位的测量 电路参数的的测量 磁的测量 电子电压表 电子示波器 智能仪器与虚拟仪器
第一章 电工仪表与测量的基本知识
SI基本单位的定义
米：光在真空中（1/299792458s）时间间隔内所经过路
径的长度。[第17届国际计量大会（1983）] （1889）和第3届国际计量大会（1901）]
千克：国际千克原器的质量。[第1届国际计量大会 秒：铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应
的辐射的9192631770个周期的持续时间。[第13届国际计 量大会（1967），决议1] 平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作 用力在每米长度上为2×10-7 N，则每根导线中的电流为 1 A。[国际计量委员会（1946）决议2。第9届国际计量 大会（1948）批准]
第七章 常用电工测量仪表
磁电系仪表的测量机构是利用可动线圈在固定永久 磁铁的磁场中受电磁力的作用，产生偏转的原理制成的。 测量机构主要由两部分组成，一是固定的永久磁铁，二 是可活动的通电线圈。下图a所示为磁电系仪表的测量机 构图，其中各部分分别是：1为永久磁铁；2为极掌；3为 圆柱形铁芯；4为可动线圈；5为轴；6为表盘指针；7为 平衡锤；8为游丝。 当被测电流从轴的一侧的游丝流入，经可动线圈再 从轴的另一侧游丝流出，形成一个电流通路时，载流导 体在磁场中受到电磁力的作用，带动仪表指针转动，其 受力如图b所示。在游丝的反作用下，达到力的平衡。线 圈中流过的电流越大，指针偏转的角度越大，从而指示 出被测量的大小，这样的机构只能测量直流量。如果要 测量交流量，则要配以整流电路。 常用的磁电系仪表有磁电系电流表、磁电系电压表
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6、按测量方法分为比较式和直读式两类。 比较式仪表需将被测量与标准量进行比较后才能得
出被测量的数量，常用的比较式仪表有电桥表指针在刻度盘上
直接指示出来，常用的电流表、电压表等均属直读式仪 表。直读式仪表测量过程简单，操作容易，但准确度不 可能太高；比较式仪表的结构较复杂，造价较昂贵，测 量过程也不如直读法简单，但测量的结果较直读式仪表 准确。
低压电工
作业
全国安全生产教育培训教材编审委员会 组织编写
制作 黄邓平
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第七章 常用电工测量仪表
学习要点
1、熟练掌握常用电工仪器、仪表(即电压表、 电流表、万用表、钳形电流表、电能表、兆欧表 、接地电阻测试仪、单臂电桥等)的使用要求，并 能熟练正确使用 2、了解电工仪表的分类、工作原理、仪表误 差和准确度。
指针式仪表的结构及工作原理 电工测量中常用的指针式仪表有磁电式、电动式、电 磁式3种。这些仪表的结构虽然不同，但工作原理却是相 同的，都是利用电磁现象使仪表的可动部分受到电磁转矩 的作用而转动，从而带动指针偏转来指示被测量的大小。 磁电式仪表 直流电流 I 通过可动线圈时，线圈与磁场相互作用使 线圈产生转动力矩，带动指针偏转。指针偏转后扭紧弹簧 游丝，使游丝产生反抗力矩。当反抗力矩和转动力矩相平 衡时，线圈和指针便停止偏转。由于在线圈转动的范围内 磁场均匀分布，因此线圈的转动力矩与电流的大小成正比 。又由于游丝的反抗力矩与线圈的偏转角度成正比，所以 仪表指针的偏转角度与流过线圈的电流的大小成正比。可 跳转到第一页 见磁电式仪表标尺上的刻度是均匀的。
电工仪表与测量PPT
精密度、准确度（正确度） 、精确 度
精密度、准确度（正确度） 、精确 度
(a)图表明数据均值（近似真值）偏离真值Ａ远，且数据的离散性大；前
者说明测量的系统误差大，准确度差；后者说明随机误差大，即精密度 差（重复性差）。 (b)图表明数据的算术平均值偏离真值Ａ近，系统误差小，即准确度好， 而随机误差与（a）差不多，既精密度差。 (c)与(b)相反，数据均值偏离真值Ａ较远，系统误差大，正确度差而数据 又相对密集，随机误差小，说明重复性好，既精密度好。 (d)表明数据相对真值Ａ密集，系统误差小，随机误差也小。即精确度好。
关于误差和准确度的概念进一步
国标标准化组织（ISO）、国际电工委员会（IEC）、国际法制计量组织
（OIML）、国际计量局（（BIPM）、国际纯物理和应用物理联合会（IUPAP）、 国际纯化学和应用化学联合会（IUPC）以及国际临床化学联合会（IFCC）7个 国际组织于1993年修订了《国际通用计量学基本术语》（International Vocabulary of Basic and General Terms in Metrology）(以下简称 《VIM》)。我国国家质量技术监督局于1998年9月发布了JJF1001－1998《通 用计量术语及定义》（以下简称《JJF》国家计量技术规范。在以上两个文本 中，对测量准确度、流量仪器的准确度和准确度等级均有确切的定义和说明。 提出使用这些概念时必须注意的问题。
A0
Δ x100% Am
误差的表示方法3
最大引用误差：仪表在整个量程范围内的最大示值的绝对误差
Δm比仪表量程上限Am ，并用百分数表示。 γmn=
Δm
Am
x100%
关于真值
实际上，真值是难于得到的，实际中，人们通常用两种方法来近
第七章常用电工测量仪表
2.可用摇表来测量（ ）
Ａ 电压转速 Ｂ 电压 Ｃ 电流 Ｄ 绝缘电 阻
3.仪表符号中☆表示（ ）
Ａ注意安全 Ｂ 耐压强度的试验电压 Ｃ 工作环境的等级 Ｄ 准确度
４.仪表符号中 表示（ ）机械反作用的 仪表。
Ａ 电磁式有 Ｂ 电磁式无 Ｃ 磁电式无 Ｄ 磁电式无
6.钳形电流表是（ ）仪表。 A 电磁式 B 感应式 C 整流式 D 电动
第七章 常用电工测量仪表
万用表、兆欧表（摇表）、 钳形电流表、电度表的使用方法
7-1仪表的分类和符号意义
1、按作用原理分，常用的有磁电式、电 磁式、电动式、感应式
2、按用途不同，可分为电压表、电流表、 功率表、电度表
3、按测量方法，可分为直读式和比较式 两种
4、按其准确度可分为0.1、0.2、0.5、1.0、 1.5、2.5、5.0级。
72.用万用表测量二极管的正反向电阻都 是无穷大表示管子已经断路。
40.可以用1KV摇表来测量1KV以下电缆 的绝缘电阻。
50.普通教育2.5级万用表,其测量时的基 本误差在±2.5%范围内。
31.兆欧表在测量前应进行开路和短路检 查，开路和短路时指针应指示的正确位 置（ ）。
A 分别是“∞”和“0” B 分别是“0”和 “∞” C 均为“∞” D 均为“0”
12.摇表输出的电压是 直流电压。（ ）
13.万用表是电压表的一种，可用来测量 交、直流电压。（ ）
14.万用表测电流时应与被测电路串联。 （）
15.万用表测电压时应与被测电路并联。 （）
16.万用表测量交流电压或电流时应注意 极性。 （ ）
17.摇动兆欧表手柄的速度没有具体要求， 可快可慢。（ ）
7-3 摇表
也叫兆欧表 用于测量高电阻和绝缘电阻 内部有一个手摇发电机、一个磁电式无
电工测量仪表 ppt课件
准确度等级 0.1
0.2 0.5
1.0
1.5
2.5
5.0
基本误差（ %）
±0.1
±0.2 ±0.5
±1.0
±1.5 ±2.5 ±5.0
16
电工基础
例题1-2 为了测量三相交流电路中220V的电压，现有几个 电磁系电压表如表所示。在同样条件下，确定哪个表相对误
差更小？
电压表
量程/V
准确度等级
1
250
23
电工基础
3．比较测量法 将被测量与同种类标准量进行比较后才能得出被测量
的数值，这样的测量方法，称为比较测量法。常用比较 测量法分为以下三种： （1）零值法
在测量过程中，通过改变标准量使它和被测量相等， 当两者差值为零时，确定出被测量数值的测量方法叫做零 值法。 （2）差值法
在测量过程中，通过测出被测量与已知量的差值， 从而确定被测量数值的测量方法叫做差值法。
m
A10
Am
0%
例题1-1：假设用电压表测量220V电压，甲表测得结果 221V，乙表测得结果217V；用丙表测量50V电压。结果为
50.5V，试求上述值的绝对误差和相对误差。
解：甲表
绝对误差: A 1222 121 0 V；
相对误差: 1 ＝ 12 2 10 % 0 0 0 .4% 5
14
电工基础
25
电工基础
1．测量误差的分类 根据误差的性质，测量误差分为三类：系统误差、偶然 误差和疏失误差。 （1）系统误差 在相同的测量条件下，多次测量同一个量时，测量结 果向一个方向偏离，其数值恒定或按一定规律变化， 这种误差称为系统误差。它的来源有： 仪器误差：这是由于仪器本身的缺陷而造成的误差； 附加误差：没有按规定条件使用仪器而造成的误差；
第七章 电工仪表与测量
存放于干燥、避光、无震动的场合。
仪表运输及使用时应小心轻放，避免振动，以防轴尖宝石轴承受损而影响指
示。
（四）使用接地电阻测量仪的注意事项
当检流计的灵敏度过高时，可将电位探针插入土壤中浅一些。当检流计的灵敏度不
够时，可沿电位探针和电流探针注水湿润。
当接地极E‘和电流探针C’之间距离大于40m时，电位探针P‘的位置可插在E’、C‘
短路试验将端钮L和E短接，缓
慢摇动手柄，观察指针是否指
在标度尺的“0”位置。
兆欧表的短路试验
测量时兆欧表的操作方法
（四）使用兆欧表的注意事项
测量绝缘电阻必须在被测设备和线路停电的状态下进行。对含有大电容的设备
，测量前应先进行放电，测量后也应及时放电，放电时间不得小于2min，以保
证人身安全。
，使检流计指针处于中心线位置上。当检流计接近平衡时，要加快摇动手柄， 使发电机转速升至额定转速120r／min，同时调节“测量标度盘”，使检流
计指针稳定指在中心线位置。此时即可读取RS的数值。
接地电阻＝倍率×测量标度盘读数（RS）
步骤4 接地电阻测量仪的保养
每次测量完毕后，将探针拔出后擦干净，导线整理好以便下次使用。将仪表
时通电。
通过线圈1的电流Il与气隙磁场相互作用产生转动力矩M1；通过线圈2的电流I2
也与气隙磁场相互作用产生反作用力矩M2，M1与M2方向相反.
由于气隙磁场是不均匀的，所以转动力矩M1不仅与线圈1的电流I1成正比，而
且还与线圈1所处的位置（用指针偏转角α 表示）有关。
兆欧表的工作原理
兆欧表指针的偏转角α 只取决于两个线圈电流的比值，而与其他因素无关。所
中间直线几米以外，其测量误差可忽略不计。
第七章__常用电工仪表
下图所示。
６.2万用表
万用表又叫复用电表，它是一种可测量多种物理量的多量 程便携式仪表。由于它具有测量种类多，测量范围宽，使 用和携带方便，价格低等优点，因此应用十分广泛。
一般万用表都可以测量直流电流、直流电压、交流电压、 直流电阻等，有的万用表还可以测量音频电平、交流电流、
电容、电感以及晶体管的 值等。
3．仪表量程的选择
仪表的准确度只有在合理的量程下才能发挥作用， 这在指示仪表中具有普遍意义。由于测量误差与 仪表的量程有关，如果仪表的量程选择得不合理， 标尺刻度得不到充分利用，即使仪表本身的准确 度很高，测量误差也会很大。
为了充分利用仪表的准确度，应尽量按使用标尺 的后1/4段的原则选择仪表的量程。此段上的测量 误差基本上等于仪表的精度等级，而在标尺中间 位置上的测量误差为仪表准确度的2倍。
如直流电功率和直流电阻等。
1．直接测量 直接测量是指测量时使用直读式指示仪表，由仪 表的读数直接获取被测电流值和电压值。电流表 的测量范围一般在107～102A，电压表的测量范围 一般在103～105V。
当用电流表测量电路中的电流时，应将仪表与被测电路串 联，而用电压表测量电路中的电压时，应将仪表与被测电 路并联，测量直流电流或直流电压时，须区分正负极性， 仪表的正端应接线路的高电位端，负端应接低电位端，如
选择仪表时，对仪表的类型、精度、量程、内阻等的选择 要综合考虑，特别要考虑引起较大误差的因素。除此之外， 还应考虑仪表的使用环境和工作条件。在国家标准中，对 仪表的使用环境和工作条件做了具体的规定，仪表必须在 规定的工作条件下使用。
６.压表除了用于直接测量电路中的电流 和电压外，还可以间接测量其他一些相关物理量，
应尽量避免使用标尺的前1/4段，但要保证仪表的 量程大于被测量的最大值。
６.2万用表
万用表又叫复用电表，它是一种可测量多种物理量的多量 程便携式仪表。由于它具有测量种类多，测量范围宽，使 用和携带方便，价格低等优点，因此应用十分广泛。
一般万用表都可以测量直流电流、直流电压、交流电压、 直流电阻等，有的万用表还可以测量音频电平、交流电流、
电容、电感以及晶体管的 值等。
3．仪表量程的选择
仪表的准确度只有在合理的量程下才能发挥作用， 这在指示仪表中具有普遍意义。由于测量误差与 仪表的量程有关，如果仪表的量程选择得不合理， 标尺刻度得不到充分利用，即使仪表本身的准确 度很高，测量误差也会很大。
为了充分利用仪表的准确度，应尽量按使用标尺 的后1/4段的原则选择仪表的量程。此段上的测量 误差基本上等于仪表的精度等级，而在标尺中间 位置上的测量误差为仪表准确度的2倍。
如直流电功率和直流电阻等。
1．直接测量 直接测量是指测量时使用直读式指示仪表，由仪 表的读数直接获取被测电流值和电压值。电流表 的测量范围一般在107～102A，电压表的测量范围 一般在103～105V。
当用电流表测量电路中的电流时，应将仪表与被测电路串 联，而用电压表测量电路中的电压时，应将仪表与被测电 路并联，测量直流电流或直流电压时，须区分正负极性， 仪表的正端应接线路的高电位端，负端应接低电位端，如
选择仪表时，对仪表的类型、精度、量程、内阻等的选择 要综合考虑，特别要考虑引起较大误差的因素。除此之外， 还应考虑仪表的使用环境和工作条件。在国家标准中，对 仪表的使用环境和工作条件做了具体的规定，仪表必须在 规定的工作条件下使用。
６.压表除了用于直接测量电路中的电流 和电压外，还可以间接测量其他一些相关物理量，
应尽量避免使用标尺的前1/4段，但要保证仪表的 量程大于被测量的最大值。
电工仪表与测量ppt
02
CHAPTER
电流与电压的测量
电流的测量
01
02
03
电流表
用于测量电路中的电流值， 根据电流大小，可以分为 直流电流表和交流电流表。
钳形电流表
一种特殊类型的电流表， 可以直接夹在导线中测量 电流，无需断开电路。
测量方法
在测量电流时，应将电流 表串联在电路中，以避免 对电路造成影响。
电压的测量
功率表的正确使用与维护
正确接线
按照功率表的接线要求，正确接入被测电路，确 保电流和电压的极性正确。
注意事项
在测量大电流或高电压时，应确保功率表与被测 电路隔离，以保障安全。
维护保养
定期对功率表进行检查、清洁和保养，确保其正 常工作。
04
CHAPTER
电能的测量
电能表的原理与结构
总结词
了解电能表的原理与结构是正确使用和维护电能表的 基础。
详细描述
电能表是一种用于测量电能的仪表，其原理基于电磁 感应定律。电能表的结构包括驱动元件、转动元件、 制动元件和辅助元件等部分。驱动元件由电流线圈和 电压线圈组成，用于产生转动力矩；转动元件由铝制 转盘组成，用于传递转动力矩；制动元件由制动片和 制动盘组成，用于限制转盘的旋转速度；辅助元件包 括计度器和指针等，用于显示测量结果。
信号发生器和示波器的正确使用与维护
正确使用
在使用信号发生器和示波器时，应先了解其工作原理和结构 ，并根据测试需求选择合适的参数和设置。使用过程中应注 意安全，避免过载和短路等情况。同时，要保持仪器的清洁 和干燥，避免潮湿和灰尘的影响。
维护保养
为了确保信号发生器和示波器的正常工作和延长使用寿命， 应定期进行维护保养。包括清洁仪器表面、检查接线是否松 动、校准仪器等。对于长期不使用的仪器，应定期通电检查 ，以保证其正常工作。
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范例：
DT-2008数字万用表
分类：
数字式仪表种类很多，常用的有电压表、电流表、万用表、 频率表等。
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二、标记与符号 仪表的表面标记、符号是识别仪表种类，表明仪表
的用途、构造、准确度等级、正常工作条件和环境要求 等的标志。
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三、仪表的误差和准确度等级
1、仪表误差的分类 误差：
准确度较高（0.1， 0.2， 0.5）的仪表常用来进行 精密测量或校正其他仪表。
（2）按使用环境条件分，要分为A、B、C三组类型。
A：0℃ ~ 40℃
B：-20℃ ~ 50℃
C：-40℃~ 60 ℃
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一、电工测量仪表的分类
1、指示仪表 分类：
（3）按外壳防护性能分，可分为普通、防尘、防溅、 防水、水密、气密、隔爆等类型。
测量时仪表的读数和实际值之间的差异称为仪表的误差。
分类：
（1）基本误差 基本误差是在正常工作条件下本身所固有的它是由于结构和制作
而产生的误差。 一般包括活动部件的摩擦误差；活动部件不对称而产生的不平衡
误差；倾斜误差；刻度误差；弹簧变形误差以及内部电磁场误差等。
（2）附加误差 附加误差是仪表受外界条件的影响所引起的误差。 它包括温度附加误差；外磁场和外电场附加误差以及频率附加误
差等。
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三、仪表的误差和准确度等级 2、误差的几种表达形式 （1）绝对误差Δ
指仪表的指示值AX与被测量的实际值A0之间的差值 称为测量的绝对误差。即
Δ= AX - A0 被测量的实际值A0系指范型仪表（精度高的标准表） 的指示值。
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三、仪表的误差和准确度等级
2、误差的几种表达形式 （2）相对误差γ
三、仪表的误差和准确度等级
3、仪表的准确度±Ｋ 仪表的准确度：
由于指示仪表在测量时，绝对误差Δ会多少有些变化， 因而造成的误差也会随之变化，所以，工程上规定以最大 引用误差来表示仪表的准确度。即
仪表最大绝对误差Δm与仪表最大量程数Am比值的百 分数，叫做仪表的准确度。
K Δm 100% Am
因此，被测量值越接近满刻度，最大引用误差越小， 仪表的基本误差也越小，准确度越高。
第七章 常用电工测量仪表
第一节 电工测量仪表的基本知识 第二节 常用电工仪表的工作原理 第三节 电气测量 第四节 常用测量仪表的安全使用
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第一节 电工测量仪表的基本知识
指绝对误差Δ占被测量实际值A0的百分数，即
γ Δ 100% A0
在实际测量中，，常常用仪表的指示值AX代替实际值 A0进行相对误差的近似估算。即
γ Δ 100% Ax
相对误差给出了测量误差的明确概念，用它对不同的 测量误差进行比较很方便，所以它是一种较为常用的测量 误差的表示形式。
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三、仪表的误差和准确度等级
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三、仪表的误差和准确度等级 3、仪表的准确度±Ｋ 选用仪表时注意：
在选用仪表时，除了考虑仪表的准确度以外，还要选 择合适的量限，以提高测量的精度。
前面已经说过，仪表的准确度以最大引用误差来衡量， 而测量精度以该处可能产生的最大误差来衡量。
准确度高的仪表在使用不合理时产生的相对误差可能 会大于准确度低的仪表。
2、误差的几种表达形式 （3）引用误差γm
相对误差可以表示测量结果的准确度，但却不能说明 仪表本身的准确程度。
一般采用引用误差来反映仪表的准确度，即 绝对误差Δ与仪表量程（最大读数） Am的比值的百 分数，即
Δ γm Am 100%
引用误差实际指仪表在最大读数时的相对误差，即满 刻度相对误差。
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三、仪表的误差和准确度等级
3、仪表的准确度±Ｋ 例如：
为了测量20V电压，如果选用准确度为0.5级的，但量限为150V 的电压表，则测量结果中可能出现的最大绝对误差为
Δm=γm Am=±0.5 ％×150=±0.75V
测量20V时的相对误差为
γΔ m10 % 00.7 510 % 03.8%
范例： 44C2-A电表
500型万用表
特点： 结构简单、可靠性高、使用维护方便。
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一、电工测量仪表的分类
1、指示仪表 分类：
指示仪表按准确度等级、使用环境、防护性能、工作 原理等又可分为以下几种。
（1）按准确度等分，可分为0.1、0.2、0.5、1.0、 1.5、2.5、5.0共7个等级。
特点：
准确度高，使用较复杂。
范例：
QJ-23 电桥
QJ-47 电桥
分类：
直流比较仪表和交流比较仪表。 如电位差计和直流电桥属于直流比较仪表，交流电 桥属于交流比较仪表。
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一、电工测量仪表的分类
3、数字仪表 原理：
采用数字测量技术，并以 数码的形式直接显示出被测量 的大小。
特点：
使用方便，准确度高。
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三、仪表的误差和准确度等级
3、仪表的准确度±Ｋ 仪表的准确度等级：
国家标准规定，电工仪表精度分为七个等级 （P50 表3-4）
准确度等级 0.1 0.2 0.5 1.0 1.5 2.5 5.0 基本误差％ ±0.1 ±0.2 ±0.5 ±1.0 ±1.5 ±2.5 ±5.0
0.1、0.2 级仪表作为标准表（又称范型仪表） 0.5、1.0、1.5 级仪表多用于实验室 1.5、2.5、5.0 级仪表则用于电气工程测量
（4）按仪表防御外界磁场或电场影响的性能分，可分 为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四等。
（5）按使用方式分，可分为安装式、便携式等。
（6）按工作原理分，可分为磁电系、电磁系、电动 系、感应系、静电系、整流系等。
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一、电工测量仪表的分类
2、比较仪表 原理：
在测量过程中，通过被测 量与同类标准量进行比较，然 后根据比较结果，才能确定被 测量大小。
一、电工测量仪表的分类 二、标记与符号 三、仪表的误差和准确度等级
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一、电工测量仪表的分类 电气测量仪表的品种、规格繁多，但基本上可以分
为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大类，即电测指示仪表、比较仪表和数字式仪表。
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一、电工测量仪表的分类
1、指示仪表
原理： 能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通
过指示器直接显示出被测量的大小。