检测技术(7)

例：一准确度为2.5级的电压表，其最大量程为50V， 一准确度为2.5级的电压表 其最大量程为50V， 级的电压表， 则可能产生的最大基本误差为 正常情况下, 可认为最大基本误差是不变的, 正常情况下, 可认为最大基本误差是不变的, 所 以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈大。 以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈大。 如用上述电压表来测量实际值为10V的电压时， 如用上述电压表来测量实际值为10V的电压时， 的电压时 在选用仪表 相对误差为 ±1.25 ×100%= ±12.5% 的量程时， 的量程时，一 γ 10 = 10 般应使被测量 测量实际值为40V的电压时 的电压时， 测量实际值为40V的电压时，相对误差为 的值超过仪表 ±1.25 满标值的一半 γ 40 = ×100%= ±3.1% 以上。 以上。 40
电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、 电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、 电能及电路参数等）的大小， 电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方 法外，常用电工测量仪表去测量。 法外，常用电工测量仪表去测量。 电工测量技术的应用主要有以下优点： 电工测量技术的应用主要有以下优点： 1.电工测量仪表的结构简单 使用方便， 电工测量仪表的结构简单， 1.电工测量仪表的结构简单，使用方便，并有 足够的精确度。 足够的精确度。 2.电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测 2.电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测 量的地方，并可实现自动记录。 量的地方，并可实现自动记录。 3.电工测量仪表可实现远距离的测量问题 电工测量仪表可实现远距离的测量问题。 3.电工测量仪表可实现远距离的测量问题。 4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。 4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。 能利用电工测量的方法对非电量进行测量
仪表的最大量程（满标值） 仪表的最大量程（满标值）
目前我国直读式电工测量仪表按照准确度 目前我国直读式电工测量仪表按照准确度分为 按照准确度分为 0.1, 0.2, 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 5.0七级。 5.0七级 七级。 准确度较高（0.1， 0.2， 0.5） 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。 精密测量或校正其他仪表。
1.按照被测量的种类分类 1.按照被测量的种类分类
次 序 被测量的种类 1 2 3 4 5 6 7 电 流 电 压 电功率 电 能 相位差 频 率 电 阻 仪表名称 电流表 毫安表 电压表 千伏表 功率表 千瓦表 电度表 相位表 频率表 欧姆表 兆欧表 符 号 A
mA
V
kV
W
kW kWh
ϕ
f
Ω
MΩ
2.按照工作原理分类 2.按照工作原理分类
型 式 磁电式 符 号 被测量的种类 电流、电压、 电流、电压、 电阻 电流、 电流、电压 电流的种类与频率 直 流 工频和较高频率的交 流 直流和工频交流
整流式
电磁式
电流、 电流、电压
电动式
电流、电压、 电流、电压、电 直流及工频与较高频 功率、功率因数、 功率、功率因数、 率的交流 电能量
3. 按照电流的种类分类（见上表） 按照电流的种类分类（见上表）
4.按照准确度分类 4.按照准确度分类 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。 准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。 准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。
相对额定误差 最大基本误差
∆A) 固定部分 马蹄形永久磁 极掌NS及圆 铁、极掌NS及圆 柱形铁心等。 柱形铁心等。 (2) 可动部分 铝框及线圈， 铝框及线圈，两 根半轴O 根半轴O和O′，螺 旋弹簧及指针。 旋弹簧及指针。
线圈 指针
O' ' 圆柱形 铁心 S
I
N O
永久磁铁
螺旋弹簧
I
极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中 极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的， 产生均匀的辐射方向的磁场。 产生均匀的辐射方向的磁场。
∆U =γ ×Um = ±2.5%×50 = ±1.25V
电工测量仪表上的几种符号 符 号 直 流 交 流 交直流 三相交流 仪表绝缘试验电压2000V 仪表绝缘试验电压 仪表直立放置 仪表水平放置 仪表倾斜60° 仪表倾斜 °度放置 意 义
~ ~
3~或~ ~ 2 kV ↑或¬ →或 ⊥ ∠60 °
R1
R2
R3
R1 A R2
R3
B
７、利用电流电压法间接测量电阻 已经测得，电压U=100V, U=100V,电流 值，已经测得，电压U=100V,电流 I=2.5A,要求电阻的测量误差 I=2.5A,要求电阻的测量误差 ∆(R ) ≤ 0.5Ω 试求电压U与电流I 试求电压U与电流I的测量误差
• 已知有量程为Um＝350V,准确度为1级的 已知有量程为Um 350V,准确度为 Um＝ 准确度为1 电压表一只，电流量程Im 15A， Im＝ 电压表一只，电流量程Im＝15A，准确 度为0.5级的电流表一只，量程为100 0.5级的电流表一只 100欧 度为0.5级的电流表一只，量程为100欧， 兆欧和10兆欧三档，准确度等级为1 10兆欧三档 1兆欧和10兆欧三档，准确度等级为1级 的欧姆表一只，欲测量额定电压为220V, 的欧姆表一只，欲测量额定电压为220V, 额定功率为1000w的某电阻负载R 1000w的某电阻负载 额定功率为1000w的某电阻负载R消耗的 功率，请选择最佳的测量方案（ 功率，请选择最佳的测量方案（如需使 用欧姆表，请选档） 用欧姆表，请选档）
电磁式仪表 1. 结构 主要部分是固定的圆形线圈、 主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固 定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。 定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。
3
圆形线圈 固定铁片 可动铁片 小室 推斥式电磁式仪表
2. 工作原理 线圈通入电流 I →磁场 →固定和可动铁片均被磁 同一端的极性是相同的) 化(同一端的极性是相同的) →可动片因受斥力而带 动指针转动， 动指针转动， 仪表的转动转矩 T = k I ² 弹簧的阻转矩T 成正比， 弹簧的阻转矩 C与指针的偏转角 α 成正比，即 弹簧的阻转矩 TC = k2α 可动部分停止转动， 当 T = TC 时，可动部分停止转动， 即指针的偏转角
直读式仪表测量各种电量的基本原理 利用仪表中通入电流后产生电磁作用， 利用仪表中通入电流后产生电磁作用，使可动部分 受到转矩而发生转动。 受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之间有 T=f (I) 直读式仪表的基本组成部分 1）产生转动转矩 T 的部分 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。 产生阻转矩T 2）产生阻转矩 C 的部分 当阻转矩T 等于转动转矩T 当阻转矩 C等于转动转矩 时，仪表可动部分 平衡在一定的位置。 平衡在一定的位置。 3）阻尼器 能产生制动力（阻尼力）的装置， 能产生制动力（阻尼力）的装置，使仪表可动部 分能迅速静止在平衡位置。 分能迅速静止在平衡位置。
2. 工作原理 (1) 转动转矩T 的产生 转动转矩T 线圈通入电流 I →电磁力 F →线圈受到转矩 T → F 线圈和指针转动， 线圈和指针转动， 线圈受到的转矩 T = k1I S N (2) 阻转矩TC的产生 阻转矩T 在线圈和指针转动时， 在线圈和指针转动时，螺旋 F 弹簧被扭紧而产生阻转矩T 弹簧被扭紧而产生阻转矩TC。 弹簧的T 与指针的偏转角α成正比， 弹簧的TC与指针的偏转角α成正比， TC= k2α 即 当弹簧的阻转矩T与线圈受到的转矩T 当弹簧的阻转矩T与线圈受到的转矩TC达到平 衡时，可动部分停止转动， 衡时，可动部分停止转动，此时有 T = TC
4.用途 4.用途 测量直流电压、直流电流及电阻。 测量直流电压、直流电流及电阻。 5.优点： 优点： 优点 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强； 刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗 电能量小；受外界磁场影响小。 电能量小；受外界磁场影响小。 缺点： 缺点： 只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。 只能测量直流；价格较高；不能承受较大过载。
当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即T 当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即TC= T 时， 可转动部分便停止转动， 可转动部分便停止转动， T = k1I ， TC= k2α 。 即指针的偏转角 k
α=
1
k2
I = kI
结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。 结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。 仪表的标度尺上作均匀刻度。 仪表的标度尺上作均匀刻度。 3. 阻尼作用的产生 当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通， 当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通， 在框内感应出电流，其电流再与磁场作用， 在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生与 转动方向相反的制动力， 转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻尼 作用，快速停止在平衡位置。 作用，快速停止在平衡位置。
k1 2 α = I = kI 2 k2
交流为 有效值
结论: 结论: 指针偏转的角度与直流电流或交流电流 有效值的平方成正比。 有效值的平方成正比。
因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方 成正比，所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的 仪表标度尺上的刻度是不均匀的。 成正比，所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的。 与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力 空气阻尼器。 空气阻尼器。 3. 用途 测量交流电压、交流电流。 测量交流电压、交流电流。 4. 优点： 优点： 构造简单；价格低廉；可用于交直流； 构造简单；价格低廉；可用于交直流；能测量 较大的电流；允许较大的过载。 较大的电流；允许较大的过载。 缺点： 缺点： 刻度不均匀； 刻度不均匀；易受外界磁场及铁片中磁滞和涡 测量交流时）的影响，因此准确度不高。 流（测量交流时）的影响，因此准确度不高。
• 测量系统的静态、动态特性指标主要有 测量系统的静态、