电工测量基本知识
电工测量仪表(1)
A、标准表
B、实验室 C、工程测量 D、工业测量
二、电工测量的基本知识
（一）电工测量的主要对象
电工测量的对象主要是反映电和磁特征的物理量；反 映电路特征的物理量；反映电和磁变化规律的非电量。 （二）电工测量的特点 1．测量仪器的准确度、灵敏度更高，测量范围更宽 2．应用了电子技术，电工测量技术向着快速测量、小型 化、数字化、多功能、高准确度、高灵敏度、高可靠性 等方面发展。
理论（方法）误差：由于测量方法、测量所依据的理 论公式的近似，或实验条件不能达到理论公式所规定的要 求等而引起的误差；
个人误差：由于测试人员的自身生理或心理特点造成 的误差。
（2）偶然误差
由于人的感官灵敏度和仪器精密度有限，周围环境的 干扰以及随测量而来的其它不可预测的偶然因素造成的误 差。 （3）疏失误差
50.5V，试求上述值的绝对误差和相对误差。
解：甲表
绝对误差: A1 221 220 1V； 相对误差: 1＝1 220 100 % 0.45%
乙表
绝对误差: A2 217 220 3V 相对误差： 2 3 220 100 % 1.36%
丙表
绝对误差: A3 50.5 50 0.5V 相对误差： 3 0.5 50 100 % 1%
疏失误差严重歪曲了测量结果，因此包含有疏失误差 的测量结果应该抛弃。
1．严重歪曲测量结果的误差叫（ D ） 。
A．绝对误差 B．系统误差 C．偶然误差 D．疏失误差
2.采用增加重复测量次数的方法可以消除（ B ）对测量结果的影响。
A．系统误差 B．偶然误差 C．疏失误差 D．基本误差
3．疏失误差可以通过（ C ）的方法来消除。
1．测量误差的分类
电工仪表与测量(基础)
【结论三】：在测量不同大小的被测量时，不能简单地用
绝对误差△来判断测量结果的准确程度。实际测量中， 相对误差不仅常用来表示测量结果的准确程度，而且便 于在测量不同大小的被测量时，对其测量结果的准确程 度进行比较。
第6单元
电工仪表与测量
【结论四】：引用误差实际上就是仪表在最大 读数时的相对误差，即满度相对误差。因为绝 对误差基本不变，仪表量程也不变，故引用误 差可用来表示一只仪表的准确程度。
间接测量
组合测量
第6单元
电工仪表与测量
测 量 方 法
直读法 比较法
利用仪表直接读取测量数据。 将被测量与度量器放在比较仪器上进 行比较，从而求得被测量的数值。 比较仪表指零时，从度量器读出 被测量的数值 从比较仪求得差值，根据度量器数 值和比较差值，求得被测量的数值。 将已知量与被测量先后置于同一测 量装置中，若两次测量装置都处于 相同状态，可认为被测量等于已知 量，再从已知量读出被测量值。
疏忽误差
疏忽误差：测量人员疏忽造成
第6单元
电工仪表与测量
1、系统误差产生原因及消除办法
• ①.仪表本身结构造成的误差:这种误差可通过改善材料 性能与制造工艺来消除.例如摩擦误差,是仪表的可动部 分采用转轴式结构必然会产生的一种误差.只要改善转轴 材料或采用悬丝结构或选用数字显示形式代替.误差就可 以减小或消除。 • ②.外界干扰造成的误差:如电磁干扰,地磁干扰.可以在 结构上采用屏蔽法、或在测量方法上采取比较法、正负 误差补偿法，减少或消除干扰所造成的影响。例如测量 后将仪表调转 180°，重测一次，用两次测量平均值作 为测量值，以消除地磁的影响，或利用校正值求得被测 量的真值。 • ③.环境条件变化造成的误差:只要改善环境条件，例如 使用空调,或在内部结构中进行补偿,例如电阻温度的的 正负补偿，都能使误差得以减少或消除。
电工测量基本基础知识
第一章概述1.1测量的概念测量是以确定被测对象量值为目的的全部操作。
通常测量结果的量值由两部分组成：数值（大小及符号）和相应的单位名称。
1. 2测量的分类测量可从不同的角度岀发进行分类。
1.2.1从获得测量结果的不同方式分类，可分为直接测量法、间接测量法和组合测量法。
1.2.1.1直接测量法一一从测量仪器上直接得到被测量呈:值的测虽方法，直接测量的特点是简便。
此时，测量目的与测量对象是一致。
例如用电压表测量电压、用电桥测量电阻值等。
1.2.1.2间接测量法一一通过测量与被测量有函数关系的其它量，才能得到被测量量值的测量方法。
例如用伏安法测量电阻。
当被测量不能直接测量，或测量很复杂，或采用间接测量比采用直接测量能获得更准确的结果时，采用间接测量。
间接测量时，测量目的和测量对象是不一致的。
1.2.1.3组合测量法一一在测量中，若被测虽:有多个，而且它们和可直接（或间接）测量的物理量有一左的函数关系，通过联立求解各函数关系来确定被测量的数值，这种测量方式称为组合测量法。
例如，图1-1所示电路中测左线性有源一端口网络等效参数屉1、Ug。
调尺.为尺时得到厶，5 调E为尺时得到厶，U25+R/=%.5 +解联立方程组可求得测量屁q、Uoc的数值。
图1-1求等效参数心，41.2.2根据获得测量结果的数值的方法不同，分为直读测量法和比较测量法。
1.2. 2.1直读测呈:法（直读法）一一直接根据仪表（仪器）的读数来确左测量结果的方法。
测量过程中，度量器不直接参与作用。
例如用电流表测疑电流、用功率表测量功率等。
直读测量法的特点是设备简单，操作简便，缺点是测量准确度不高。
1.2. 2.2比较测呈:法一一测量过程中被测量与标准量（又称度量器）直接进行比较而获得测量结果的方法。
例如用电桥测电阻，测量中作为标准量的标准电阻参与比较。
比较测量法的特点是测量准确，灵敏度高，适用于精密测量。
但测屋操作过程比较麻烦，相应的测量仪器较贵。
电工仪表与测量基本知识
能量（功、热） 焦［耳］
J
功率（辐射通量） 瓦［特］
W
国际单位制（SI）的导出单位
电荷量 电位（电压、电动势） 电容 电阻 电导 磁通量 磁通量密度磁感应强度 电感
库［仑］ 0C 伏［特］ V 法［拉］ F 欧［姆］ Ω 西［门子］ S 韦［伯］ Wb 特［斯拉］ TH 亨［利］ H
✓ 生产发展离不开测量
农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产生了长度、 面积、容积和重量的测量；掌握季节和节候，出现了原 始的时间测量器具，并有了天文测量。现代化的工业生 产中，处处离不开测量。例如，一个大型钢铁厂需要约2 万个测量点。
✓ 在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量
例如，每种新设计的飞机，需要测试飞机高速飞行中受 气流冲击作用下的性能，通过风洞试验测定机身、机翼 的受力和振动分布情况，以验证和改进设计。
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
术。
四、单位和单位制
部分电工仪表图片
部分电工仪表图片
电气测量仪器的发展的阶段
1. 20世纪50年代以前，机械式的模拟指示仪器 （如指针式万用表、晶体管电压表等）；
2. 20世纪50年代左右，电子式的模拟指示仪器 （如数字式电压表、数字频率计等）；
3. 20世纪70年代初，智能仪器； 4. 20世纪80年代以后，虚拟仪器（检测技术与
二、测量的定义
1.狭义测量的定义
电工测量基本知识
电工测量基本知识自然界中的物理量，都可以使用特定的工具来进行测量。
测量各种电量的仪器仪表，统称为电工测量仪表。
电工测量仪表种类繁多，最常见的是测量基本电量的仪表。
电工仪表依据测量方法、仪表结构、仪表用途来分，有很多种。
概括来说，电工仪表用来测量电路中的电流、电压、电功率、电功、功率因数、电量的频率{电阻、绝缘状况等物理量。
由此就有用各种被测物理量冠名的仪表，如电流表、电压表等。
其中一些电量要在后续课程中介绍。
本书简单介绍电工应用中最常用的仪表——万用表。
万用表是一种便携式仪表。
由于其能够测量交流、直流电压或电流参数：以及电路中的电阻等；被称为万用表。
根据万用表内部结构、工作原理的不同，可以把万用表分为：机械指针式万用表(简称机械表)笼和电子数显式万用表(简称电子表)两类。
本节重点介绍机械表。
一、习题1．电流是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。
2．电阻是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。
3．电压是用来表示_________的物理量，常用的单位是_________。
4．分别用公式来表示下面各组量之间的关系：(1) 电量、电流、时间(2) 电流、电压、电阻(3) 电功、电功率、时间5．电流通过导体的发热现象叫__________，发热的多少与_________的平方成正比，与电阻的阻值成_________，与时间成正比，这个关系写成公式是__________。
6．导体中电流的方向规定是__________的方向。
电流方向与电子流方向___________。
7．简单描述电路各组成部分的作用。
8．画图表示电路的3种状态。
9．镍铬电炉丝的电阻率是1.1×610-Ω·m，炉丝截面积0.62mm。
如果将电炉接在220 V的电源上，使炉丝通过3 A的电流，应选用多长的电炉丝?10．有两只灯泡，一只110 V 110 W，另一只110 V 60 W，试问哪只灯泡的电阻大?若将两只灯泡串联接在220 V 的线路中，是否可以正常使用，通电后有什么现象。
电工测量基本知识
例7：用万用表 测量一只干电池 的电压如图所示， 则绝对误差、示 值相对误差分别 为多少？
随机误差
它反映了测量值离散性的大小。随机误差是测量 过程中许多独立的、微小的、偶然的因素引起的综合 结果。
存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误 差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不 能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服
引用误差:绝对误差与仪表量程的比值
n A A m10 % 0Am Axa xA A 0 mi n10 % 0
nmAm aA xmAm
10% 0
in
仪表的精度等级S
1.0% nm1.0%
则仪表的精度等级为1.0级 电测量仪表的精度等级有： 0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、
2.5级、5.0级
解：求被测电流的 值实 ：际 A0 Ax c 0.020.780.76mA
求绝对误差： AAxA00.78 0.76 0.0m 2 A
例2：
假设你分别在三家商店购买100kg大米、 10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg， 你对哪个商店意见最大，为什么？
相对误差：绝对误差与被测量的真值的比值
例6：用2.5V量程测 量同一只1.5V干电 池的电压，绝对误 差、示值相对误差 分别为多少？与例5 比较，用哪个量程 测量该电池更好一 些？
测量误差的分类：
随机误差、粗大误差和系统误差
随机误差 ： 又称偶然误差，在相同条件下，多次测量同一 量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化 粗大误差： 粗大误差是指在一定条件下测量结果显著地偏 离其实际值所对应的误差 系统误差： 在相同条件下，多次重复测量同一量时，误差 保持为常数或按一定规律变化
电气测量技术 基础知识
相对误差
绝对误差△与被测量实际值A0比值的百分 数，叫做相对误差γ，即
100 % A0
一般情况下实际值A0难以确定，而仪表的 指示值Ax≈A0，故可用以下公式计算
100 % Ax
［例］
已知甲表测量200V电压时△l＝+2V，乙 表测量10V电压时△2＝+1V，试比较两表的相 对误差。 解：甲表相对误差为
1 2 1 100 % 100 % 1% A01 200
典型仪表：比较式直流电桥
比 较 式 直 流 电 桥
第五章 电路参数的测量中讲
数字仪表digital instrument
数字仪表的特点：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。 数字仪表的分类：常用的有数字式电压表、 数字式万用表、数字式频率表等。
典型仪表：数字式电压表
曹冲称象
曹冲（196—208），字仓舒，谥号邓哀王，东汉末年 沛(pèi)国谯(qiáo)(今安徽毫(bó)州市)人。是曹操的 三儿子，由曹操的小妾环夫人所生。曹冲从小聪明仁 爱，与众不同，深受曹操喜爱。建安十三年（公元208 年），曹冲病重不治而去世，年仅十三岁。
比较测量法的优缺点
优点：准确度高。
缺点：由于仪表接入被测电路后，会使电路工 作状态发生变化，因而这种测量方法的准确度 较低。
举例：电流表测量电流，电压表测量电压，功 率表测量功率等。
电工测量基本基础知识
第一篇 电工测量的基本知识第一章 概 述1.1 测量的概念测量是以确定被测对象量值为目的的全部操作。
通常测量结果的量值由两部分组成：数值（大小及符号）和相应的单位名称。
1.2 测量的分类测量可从不同的角度出发进行分类。
1.2.1 从获得测量结果的不同方式分类，可分为直接测量法、间接测量法和组合测量法。
1.2.1.1 直接测量法——从测量仪器上直接得到被测量量值的测量方法，直接测量的特点是简便。
此时，测量目的与测量对象是一致。
例如用电压表测量电压、用电桥测量电阻值等。
1.2.1.2 间接测量法——通过测量与被测量有函数关系的其它量，才能得到被测量量值的测量方法。
例如用伏安法测量电阻。
当被测量不能直接测量，或测量很复杂，或采用间接测量比采用直接测量能获得更准确的结果时，采用间接测量。
间接测量时，测量目的和测量对象是不一致的。
1.2.1.3 组合测量法——在测量中，若被测量有多个，而且它们和可直接（或间接）测量的物理量有一定的函数关系，通过联立求解各函数关系来确定被测量的数值，这种测量方式称为组合测量法。
例如，图1-1所示电路中测定线性有源一端口网络等效参数R eq 、U OC 。
调R L 为R 1时得到I 1，U 1 调R L 为R 2时得到I 2，U 2得⎪⎩⎪⎨⎧=+=+oc eq oc eq U I R U U I R U 2211解联立方程组可求得测量R eq 、U oc 的数值。
1.2.2 根据获得测量结果的数值的方法不同，分为直读测量法和比较测量法。
1.2.2.1 直读测量法（直读法）——直接根据仪表（仪器）的读数来确定测量结果的方法。
测量过程中，度量器不直接参与作用。
例如用电流表测量电流、用功率表测量功率等。
直读测量法的特点是设备简单，操作简便，缺点是测量准确度不高。
1.2.2.2 比较测量法——测量过程中被测量与标准量（又称度量器）直接进行比较而获得测量结果的方法。
例如用电桥测电阻，测量中作为标准量的标准电阻参与比较。
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求绝对误差： AAxA00.78 0.760.0m 2 A
例2：
假设你分别在三家商店购买100kg大米、 10kg苹果、1kg巧克力，发现均缺少约0.5kg， 你对哪个商店意见最大，为什么？
相对误差：绝对误差与被测量的真值的比值
2、测量误差及分类
测量误差的基本概念
误差公理:一切测量都具有误差，误差自始至终存在 于所有科学实验之中
客观真值:被测量本身所具有的真正值称之为真值 ❖三角形内角之和等于180度
约定真值:由国家设立各种尽可能维持不变的实物标准 （或基准），以法令的形式指定其所体现的量值作为计 量单位的约定值
❖水的沸点为100℃ 指示值:由测量器具指示的被测量值称为测量器具的指示值
从正态分布规律。
随机误差的正态分布规律
次 数 统 计
长度相对测量值
粗大误差
产生原因：测量人员的粗心大意及电子测量 仪器受到突然而强大的干扰所引起的。如测 错、读错、记错、外界过电压尖峰干扰等造 成的误差。
处理：就数值大小而言，粗大误差明显超过 正常条件下的误差。当发现粗大误差时，应 予以剔除。
系统误差：
电工测量关键： ➢ 测量方法的选择； ➢ 数据的分析和处理； ➢ 测量设备的选用。
1、电工测量方法
一种是直接测量法，即用电工仪表直接测出被测量 的大小，所用的仪表称为直读式仪表；
另一种是比较测量法，即把被测量与“较量仪器” 中的已知标准量进行比较而确定未知量的大小。
还有一种是间接测量法，即根据被测量和其它量的 函数关系，先测得其它量，然后按函数式把被测量 计算出来的一种方法叫间接测量法。
标称值:计量或测量器具上标注的量值。
测量误差的来源
测量误差：测量值与真值之间的差值
测量误差的来源： ❖工具误差 ❖环境误差 ❖方法误差 ❖人员误差
测量误差的表示：
➢ 绝对误差 ➢ 相对误差 ➢ 引用误差
绝对误差：被测量的示值与其真值之差。
A Ax A0 A——测量结果的绝对误差 Ax ——示值 A0 ——被测测量的真值， 标通 准常 表的指示值代
Am
Ax
s
例3：某指针式万 用表的面板如图所 示，问：用它来测 量直流、交流（~） 电压时，可能产生 的最大引用误差分 别为多少？
例4：某1.5级电压表，量程为300V， 当测量值别为60V、150V、200V时， 试求这些测量值的最大绝对误差和 示值相对误差。
解：最大绝对误差为：Um 3001.0% 3V 示值相对误差为：
系统误差反映了测量值偏离真值的程度。 凡误差的数值固定或按一定规律变化者，均属 于系统误差。
系统误差是有规律性的，因此可以通过实 验的方法或引入修正值的方法计算修正，也可 以重新调整测量仪表的有关部件予以消除。
系统误差的消除和减小
（1）从产生系统误差的来源上考虑 （2）利用特殊的测量方法消除系统误差 交换法；代替法；对称测量法；补偿法
03 A A 0 1% 0 0 1 0 .0 5 .5 1% 0 0 1% 00
引用误差:绝对误差与仪表量程的比值
n A A m10 % 0 A m Axa xA A 0 mi n10 % 0
nmAm axA mAmin10% 0
仪表的精度等级S
u1
Um U1 100%
3 60
100% 5%
u2
Um U2 100%
3 150
100%
2%
u3
Um U3 100%
3 200
100%
1.5%
例5：用指针式万用 表的10V量程测量一 只1.5V干电池的电压， 示值如图所示，问： 选择该量程合理吗？ 此时的绝对误差和示 值相对误差分别为多 少？
被测量可表示为：
A 0A x A A x c
修正值C：与绝对误差大小相等，方向相反的量： C=-∆A 绝对误差愈小，说明指示值越接近真值，测量越准确。
例1：某电流表的量程为1mA。通过检定知其 修正值为-0.02mA。用该电流表测量某一电流， 示值为0.78mA，问被测电流的实际值和测量 中存在的绝对误差各位多少？
0 A A 010 % 0 A xA 0A 010 % 0
x A A x10% 0 AxA xA010% 0
0 1 A A 0 1% 0 0 10 0 .5 0 .5 0 1% 0 0 .5% 0 02 A A 0 1% 0 0 10 .0 5 0 .5 1% 0 0 5 .2% 6
例6：用2.5V量程测 量同一只1.5V干电 池的电压，绝对误 差、示值相对误差 分别为多少？与例5 比较，用哪个量程 测量该电池更好一 些？
测量误差的分类：
随机误差、粗大误差和系统误差
随机误差 ： 又称偶然误差，在相同条件下，多次测量同一 量时，其误差的大小和符号以不可预见的方式变化 粗大误差： 粗大误差是指在一定条件下测量结果显著地偏 离其实际值所对应的误差 系统误差： 在相同条件下，多次重复测量同一量时，误差 保持为常数或按一定规律变化
1.4 电工测量基本知识
测量：是指人们用实验的方法，借助于一定的仪
器或设备，将被测量与同性质的单位标准量进行 比较，并确测量结果：数值大小(包括符号）和测量单位
测量过程包括：比较、示差、平衡和读数
电工测量
电工测量：借助于测量设备，将被测量的电量与 作为测量单位的同类标准进行比较，从而确定 被测电量的过程。
1.0% nm1.0%
则仪表的精度等级为1.0级 电测量仪表的精度等级有： 0.1级、0.2级、0.5级、1.0级、1.5级、
2.5级、5.0级
仪表使用时所产生的最大可能误差：
某指针式电压表的精度为2.5级，用它来测量电压时 可能产生的最大引用误差为2.5%。
Am Am s
x
例7：用万用表 测量一只干电池 的电压如图所示， 则绝对误差、示 值相对误差分别 为多少？
随机误差
它反映了测量值离散性的大小。随机误差是测量 过程中许多独立的、微小的、偶然的因素引起的综合 结果。
存在随机误差的测量结果中，虽然单个测量值误 差的出现是随机的，既不能用实验的方法消除，也不 能修正，但是就误差的整体而言，多数随机误差都服
作业
P333：2、9、12、13