电工测量基本知识
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。
电工测量
电工测量电工测量的过程,是将被测的电量或磁量与同类标准量相比较的过程,根据比较的方法不同,测量的方法也不一样,所以在测量中除了应正确选择仪表和正确使用仪表之外,还要掌握正确的测量方法.电工仪表基本知识一.电工仪表种类(1)按照工作原理,电工仪表分为磁电式,电磁式,电动式,感应式等仪表.磁电式仪表由固定的永久磁铁,可转动的线圈的转轴,游丝,指针,机械调零机构等组成.线圈位于永久磁铁的极靴之间。
当线圈中流过直流电流时，线圈在永久磁铁的磁场中受力，并带动指针，转轴克服游丝的反作用力而偏转。
当电磁作用力与反作用力平衡时，指针停留在某一确定位置，刻度盘上给出一相应的读数。
机械调零机构用于校正零位误差，在没有测量讯号时借以将仪表指针调到指向零位。
磁电式仪表的灵敏度和准确度较高，刻度盘分度均匀。
磁电式仪表必须加上整流器才能用于交流测量，而且过载能力较小。
磁电式仪表多用来制作携带式电压表，电流表等表计。
电磁式仪表由固定的线圈，可转动的铁芯及转轴，游丝，指针，机械调零机构等组成。
铁芯位于线圈的空腔内。
当线圈中流过电流时，线圈产生的磁场使铁芯磁化。
铁芯磁化后受到磁场力的作用并带动指针偏转。
电磁式仪表过载能力强，可直接用于直流和交流测量。
电磁式仪表的精度较低；刻度盘分度不均匀；容易受到外磁场干扰，结构上应有抗干扰设计。
电磁式仪表常用来制作配电柜用电压表，电流表等表计。
电动式仪表由固定的线圈，可转动线圈及转轴，游丝，指针，机械调零机构等组成。
当两个线圈中都流过电流时，可转动线圈受力并带动指针偏转。
电动式仪表可直接用于交，直流测量；精度较高。
电动式仪表制作电压表或电流表时，刻度盘分度不均匀（制作功率表时，刻度盘分度均匀）；结构上也应有抗干扰设计。
电动式仪表常用来制作功率表。
功率因数表等设计。
感应式仪表由固定的开口电磁铁，永久磁铁，可转动铝盘及转轴，计数器等组成。
当电磁铁线圈中流过电流时，铝盘力产生涡流，涡流与磁场互相作用使铝盘受力转动，计数器计数。
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。
电工仪表及测量的基本知识
第一章电工仪表及测量的基本知识在电能的生产、传输、分配和使用等各个环节中，都需要通过电工仪表对系统的运行状态(如电能质量、负荷情况等)加以监测，从而保证系统安全而又经济地运行，所以人们常把电工仪表和测量称作电力工业的眼睛和脉搏。
电工仪表和测量技术是从事电气工作的技术人员必须掌握的一门学科。
本章主要介绍电工仪表及测量的基本知识。
第一节电工仪表的基本原理与组成进行电量或磁量测量所需的仪器仪表，统称电工仪表。
一、电工仪表的分类电工仪表仪器种类繁多，按其结构、原理和用途大致可分为下而几类。
1．电测量指示仪表电测量指示仪表又称为直读仪表。
这种仪表的特点是先将被测量转换为可动部分的角位移，然后通过可动部分的指示器在标尺上的位置直接读出被测量的值，如交直流电压表、电流表、功率表都属于这种仪表。
指示仪表又可分为以下几种类型:(1)按仪表工作原理，可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系、热电系、整流系、电子系等。
(2)按用途，可分为电流表、电压表、功率表、电能表、功率因数表、频率表、相位表、欧姆表、兆欧表及万用表等。
(3)按被测电流的种类，可分为直流表、交流表及交直流两用表等。
(4)按使用环境条件，可分为A、A1、B、B1、C5个组。
其中C组环境条件最差。
(5)按使用方式，可分为安装式、便携式等。
(6)按防御外界电场或磁场的性能，可分为I、Ⅱ、Ⅲ、IV 4个等级。
I级仪表在外磁场或外电场的影响下，允许其指示值改变±0.5%；II级仪表允许改变±1.0%；Ⅲ级仪表允许改变±2.5%；IV级仪表允许改变±5.0%。
除上述分类法外，还有其他的分类方法。
2.比较仪器比较仪器用于比较测量，它包括各类交直流电桥、交直流补偿式测量仪器。
比较仪器测量准确度比较高，但操作过程复杂，测量速度较慢。
3.数宇仪表数字仪表也是一种直读式仪表，它的特点是将被测量转换成数字量，再以数字方式显示出测量结果。
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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3
100% 3 100% 2% 150 100% 3 100% 1.5% 200
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？
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。
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
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 从正态分布规律。
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：
解：求被测电流的实际 值： A0 Ax c 0.02 0.78 0.76m A
求绝对误差： A Ax A0 0.78 0.76 0.02mA
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？
引用误差:绝对误差与仪表量程的比值
Ax A0 A n 100% 100% Am Amax Amin
nm
Am 100% Amax Amin
仪表的精度等级S
1.0% n m 1.0%
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
随机误差的正态分布规律
次 数大意及电子测量 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。
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
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： U m 300 1.0% 3V 示值相对误差为： U m 100% 3 u1 100% 5% U 60 1 U m u 2 U U m u 3 U
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，通常 标准表的指示 值代替
相对误差：绝对误差与被测量的真值的比值
Ax A0 A 0 100% 100% A0 A0 Ax A0 A x 100% 100% Ax Ax
01
02
03
A 0.5 100% 100% 0.502% 100 0.5 A0 A 0.5 100% 100% 5.263% 10 0.5 A0 A 0.5 100% 100% 100% 1 0.5 A0
被测量可表示为：
A0 Ax A Ax 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？
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，并确定被测量对标准量的倍数，从而获得 被测量的定量信息。
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。 电工测量关键： 测量方法的选择；
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 Am x s Ax
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？