第一章_电气测量基础

什么是测量? 测量是从物理世界来收集信息的一个感知过程!
测什么? 1 电测量:电流、电压、功率、频率、电阻、
电容、电感等。
磁测量：磁场强度、磁通量、磁导率等。
1、测量方式分类(怎么测)
直接测量
指仪表读出值就是被测的电磁量，例 如用电流表测量电流，用电压表测量 电压。
测
指要利用某种中间量与被测量之间的
量 方 式
间接测量 函数关系，先测出中间量，再算出被 测量。例如用伏安法测电阻。
组合测量
指被测量与中间量的函数式中还有其 他未知数，须通过改变测量条件，得 出不同条件下的关系方程组，然后解 联立方程组求出被测量的数值。
2、测量方法(即数据读取方法)分类
测 直读法 利用仪表直接读取测量数据。
量
方 法
以绝对误差Δ与仪表上量限的比值所表示的 误差称为引用误差，其中绝对误差若取可能出 现的最大值则称为最大引用误差，可以用来评 价仪表性能,即仪表的准确度等级。
m
m 100 % Am
4.、正确度、精密度、准确度 正确度：表征系统误差的大小。 精密度：指在多次精密测量中，测量读数重 复一致的程度，表征即随机误差的大小。 准确度：表示测量中系统误差和随机误差两 者的综合影响，系统误差小称之为正确度高， 随机误差小称之为精密度高，准确度高则是指 系统误差和随机误差都比较小。指既“正确” 又“精密”的测量。可见准确度可以表示测量 结果与被测真值的一致程度。
m、x
2
p 3
之积或商（n、
m、、
为
x1、x
、x
2
3
的指数)，
、
1
、
2
3
为测量每个
中间量可能产生的相对误差， 则被测量y的相对误差为
dy n dx1 m dx2 p dx3
y
x1
x2
x3
最不利情况发生在符号相同时。 即
y n1 m 2 p 3
3、系统误差的消除方法
从制造角度：
改进仪表结构和制造工艺，如减少转动部分的 摩擦，加强对外界电磁场的屏蔽等。这也是消除 系统误差最根本的办法。
由于 A/D 转换的对
象必须是电压,所以需 要测量线路将被测量 转换为电压
通过A/D 转换 将电压转换为
数字脉冲
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数字脉冲 经
译码加到 显 示器
第三节 测量误差及其表示方法
一、测量误差的分类
系统误差
测量误差 分类
随机误差：偶发 原因引起大小方 向都不确定的误 差
基本误差：由仪表结构造 成的误差
2008. [3] 靳希，杨尔滨，赵玲 信号处理原理与应用[M].北 京：清华大学出版社，2008. [4] 申忠如 电气测量技术［M］.北京:科学出版社，
2003.
第一章 电气测量基础
• 第一节 电气测量概述 • 第二节 电工仪表的组成和基本原理 • 第三节 测量误差及其分析
第一节 电气测量概述
电气测量技术及信号处理
甘明刚 agan@
• 第1章 电气测量基础 • 第2章 电流与电压的测量 • 第3章 功率和电能的测量 • 第4章 电路参数的测量 • 第5章 测试信号调理技术 • 第6章 测量信号的数字化处理 • 第7章 虚拟测量系统 • 第8章 电气测量系统实验
选用教材：陈立周, 电气测量[M］.北京:机械工业出版 社，2009. 参考书： [1] 图曼斯基(S.Tumanski),电气测量原理与应用[M］. 北京:机械工业出版社，2009. [2]现代电气测量技术[M]. 天津：天津大学出版社，
比较法
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。
零值法 较差法
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。
替代法
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。
y 可能产生的相对误差为
y x1 x2 x3 yyy y
最大误差出现在各中间量的相对误差符号相同之时。 即
y
x1 y
x2 y
x3 y
x1 y
1
x2 y
2
x3 y
3
若被测量为两个中间量之差
若被测量 y 为中间量 x1、x 2 之差， 1、 2 为测量每 个中间量可能产生的相对误差， 则被测量 y所产生
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三、工程上最大测量误差的估计及系统 误差的消除
1、直接测量方式的最大误差
若直接测量所用仪表的准确度为 K ，则直接 测量可能出现的相对误差最大值不会超过 K 值。
K %m
m 100 % Am
2、间接测量方式的最大误差
若被测量为n个中间量之和
若被测量 y 为 n 个中间量 x1、x2、x3 之和 1、 2、 3 为测量每个中间量可能产生的相对误差， 则
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二、模拟指示仪表的组成
模拟指示仪表中的三大部件
1.产生转动力矩的装置：利用电磁力的有磁电式、电磁 式、电动式、感应式、振动式等。利用电荷作用力的 有静电式等。
2.产生反作用力矩的装置：主要有游丝、悬丝等。
3.产生阻尼力矩的装置：可以利用电磁阻尼、空气阻尼、 油阻尼等。
三、数字仪表的组成
第二节 电工仪表的组成和基本原理
1、模拟指示仪表 模拟指示仪表是将被测电磁量转换为可
动部分的角位移，然后根据可动部分指针在 标尺上的位置直接读出被测量的数值。
2、数字仪表 数字仪表是将被测电磁量转换为电压，
再转换为数字量，并以数字方式直接显示。
3、比较仪器 指使用电桥、补偿等方法，将标准度量
器与被测量置于比较仪器中进行比较，从而 求得被测量。这类仪器除需要仪表本体外 （如电桥、电位差计等）还需要检流设备、 度量器等参与。
附加误差：偏离规定的工作 条件造成的误差
疏忽误差：测量 人员疏忽造成
二、测量误差的表示方法
1. 绝对误差
用测量值与被测量真值之间的差值所表 示的误差称为绝对误差。
⊿ AX A0
2.相对误差
绝对误差⊿与被测量真值之比，称为 相对误差。
100 % 或写成 100 %
A0
AX
3. 引用误差
的相对误差为
y
x1
x1 x2
1
x2 x1 x2
2
最大误差不仅与各中间量的相对误差有关，而且 与中间量之差有关，差越小，被测量 y 的相对误差 就越大。例如在并联电路中，用测到的总电流与一个 支路电流去求得另一支路的电流，这种方法不可取。
若被测量为若干中间量之积或商
若被测量
y
为若干中间量
x1n、x