常用仪表的结构和测量原理共46页
电气常用仪器仪表
精心整理电气常用仪器仪表第一节电工仪表概述电工仪表是用于测量电压、电流、电能、电功率等电量和电阻、电感、电容等电路参数的仪表，在电气设备安全、经济、合理运行的监测与故障检修中起着十分重要的作用。
电工仪表的结构性能及使用方法会影响电工测量的精确度，电工必须能合理选用电工仪表，而且要了解常用电工仪表的基本工作原理及使用方法。
―、电工仪表的分类及符号常用电工仪表有：直读指示仪表，它把电量直接转换成指针偏转角，如指针式万用表；比较仪表，它与标准器比较，并读取二者比值，如直流电桥；它显示二个相关量的变化关系，如示波器；数字仪表，它把模拟量转换成数字量直接显示，如数字万用表。
常用电工仪表按其结构特点及工作原理分类：有磁电式、电磁式、电动式、感应式、整流式、静电式和数字式等。
为了表示常用电工仪表的技术性能，在电工仪表的表盘上有许多符号，如被测量单位的符号、工作原理符号、电流种类符号、准确度等级符号、工作位置符号和绝缘强度符号等。
以1T1-A型交流电流表为例，其表盘左下角符号：1为电流种类符号，~为交流；2是仪表工作原理符号，图示符号为电磁式；3为防外磁场等级符号，为皿级；4是绝缘强度等级符号，仪表绝缘可经受2KV1min耐压试验；5表示B组仪表；6为工作位置符号，丄表示盘面应位于垂直方向；7是仪表准确度等级1.5。
所以测量结果的精确度,不仅与仪表的准确度等级有关,而且与它的量程也有关。
因此，通常选择量程时应尽可能使读数占满刻度三分之二以上。
第二节万用表万用表是一种多功能、多量程的便携式电工仪表，一般的万用表可以测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等。
有些万用表还可测量电容、功率、晶体管共射极直流放大系数hFE等。
所以万用表是电工必备的仪表之一。
万用表可分为指针式万用表和数字式万用表。
一、指针式万用表的结构和工作原理1．指针式万用表的结构指针式万用表的型式很多,但基本结构是类似的。
指针式万用表的结构主要由表头、转换开关、测量线路、面板等组成。
仪表原理
仪表原理测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。
流量计是工业测量中重要的仪表之一。
随着工业生产的发展，对流量测量的准确度和范围的要求越来越高，流量测量技术日新月异。
为了适应各种用途，各种类型的流量计相继问世。
目前已投入使用的流量计已超过100种。
从不同的角度出发，流量计有不同的分类方法。
常用的分类方法有两种，一是按流量计采用的测量原理进行归纳分类，二是按流量计的结构原理进行分类。
按测量原理分类（1）力学原理:属于此类原理的仪表有利用伯努利定理的差压式、转子式;利用动量定理的冲量式、可动管式;利用牛顿第二定律的直接质量式;利用流体动量原理的靶式;利用角动量定理的涡轮式;利用流体振荡原理的旋涡式、涡街式;利用总静压力差的皮托管式以及容积式和堰、槽式等等。
(2)电学原理:用于此类原理的仪表有电磁式、差动电容式、电感式、应变电阻式等。
(3)声学原理:利用声学原理进行流量测量的有超声波式.声学式(冲击波式)等。
(4)热学原理:利用热学原理测量流量的有热量式、直接量热式、间接量热式等。
(5)光学原理:激光式、光电式等是属于此类原理的仪表。
(6)原于物理原理:核磁共振式、核幅射式等是属于此类原理的仪表。
(7)其它原理:有标记原理(示踪原理、核磁共振原理)、相关原理等按流量计结构原理分类按当前流量计产品的实际情况，根据流量计的结构原理，大致上可归纳为以下几种类型:（1）容积式流量计容积式流量计相当于一个标准容积的容器，它接连不断地对流动介质进行度量。
流量越大，度量的次数越多，输出的频率越高。
容积式流量计的原理比较简单，适于测量高粘度、低雷诺数的流体。
根据回转体形状不同，目前生产的产品分:适于测量液体流量的椭圆齿轮流量计、腰轮流量计(罗茨流量计)、旋转活塞和刮板式流量计;适于测量气体流量的伺服式容积流量计、皮膜式和转简流量计等。
(2)叶轮式流量计叶轮式流量计的工作原理是将叶轮置于被测流体中，受流体流动的冲击而旋转，以叶轮旋转的快慢来反映流量的大小。
现场仪表分类及各类仪表工作原理
现场仪表分类及各类仪表工作原理按照检测测量功能的不同，可以分为温度检测仪表、流量检测仪表、液位检测仪表和压力检测仪表。
1、温度检测仪表：按工作原理分膨胀式、热电阻、热电偶及辐射式；按测量方式分接触（双金属温度计、压力式温度计、热电阻、热电偶）和非接触（光学高温计、辐射高温计、红外测温（硫磺制硫炉）两类。
2、压力检测仪表：主要有应变式、霍尔式、电感式、压电式、压阻式、电容式。
常见有压力表、压力变送器等。
3、流量检测仪表：分节流式流量计（孔板、喷嘴、文丘里）、容积式流量计（转子式、刮板式、活塞式）、流体振动式流量计、电磁流量计、超声波流量计、转子流量计、质量流量计。
4、液位计检测仪表：分恒浮力式（浮球式、磁翻板、浮子钢带）和变浮力式液位计（浮筒液位计）。
差压式液位计（双法兰液位计）、电容式液位计（射频导纳）、超声波液位计（雷达）、放射性液位计（中子料位计）。
一、差压仪表的工作原理：节流式测量流量的方法是以能量守恒定律和流体流动连续性定律为基础的，充满管道的流体，当它们流过节流装置时，流体在节流装置处形成局部收缩，从而流速增加，静压力降低。
在节流装置前后产生了压差，流量越大压差也就越大，在一定的条件下，流量的平方与差压成正比。
二、质量流量计工作原理：科里奥利质量流量计,是利用流体在直线运动的同时处于一旋转系中，产生与质量流量成正比的科里奥利力原理制成的一种直接式质量流量仪表。
振荡驱动器放在直管部分的中间位置，当管中流体以一定速度流动时，由于驱动器作用，使管子分开或靠近, 当驱动器使管子分开时，在振点前的流体中产生的科里奥利力与振动力方向相反，减慢管子的运动速度；而在振点之后管中流体产生的科氏力与振动方向相同，加快管子的运动速度。
当驱动器使管子靠近时，则产生相反的结果。
传感器1、传感器2可测得两处管子运动的相位差，由此得到测量管中流体的质量流量，传感器将模拟信号传给转换单元处理，经质量、密度计算和温度修正后，得出正确值。
万用表的结构和工作原理.
R1
50 500 103
12100
1.21
R5 1.82 K
I2=50 mA时的分流电阻 R2 9R1 10.9
I3=5 mA时的分流电阻 R3 90 R1 10 R2 109
I4=0.5 mA时的分流电阻 R4 10 R3 1.09 K
⑶测量直流电压原理电路 分压电阻计算
R3
I I3
Rp
I 0.01I1
RP
100 R1
R3 90 R1 10 R2
所以 R R5 10.9K
同理 R4 10 R3 根据MF30所给参数， I g 41.4A, Rg R' 2514
可算出I=50mA时 R p 12100 K
所以对应I1=500mA时的分流电阻
⑵计算各档分流阻值
根据KCL及Βιβλιοθήκη 联特点可得式I i R pi IRP
其中R p为I=50μA时闭路分流电阻的总和，即
Rp R1 R2 R3 R4 R5 R
则
R1
I I1
Rp
R2 9R1
I
I
R1 R2 I 2 Rp 0.1I1 RP 10 R1
R1
R2
2.欧姆表
⑴欧姆电路图及工作原理
流过被测电阻的电流
I U R RX
当 RX =0时，电流表偏转最大，为使不同档的 电阻在短路时都能满偏，RW3调零电位器，称为欧姆调零
当 RX =R时，电流表偏转为满偏时的一半，此时R值称为欧姆中心值。
RX
RX
⑵欧姆表量程的扩大程
由欧姆表的刻度特性可知，欧姆标尺的有效使用范围一般只在 1 ~10倍欧姆中心值的刻度
电气测量仪表的结构、原理及用途
电气测量仪表的结构、原理及用途电气测量仪表可分为两大类，即电测量指示仪表和比较仪器。
电测量指示仪表又称为直读仪表，其特点是直接将被测电量转换为可动部分的偏转角位移，并通过指示器在标尺上显示被测电量的大小。
比较仪器用于比较法测量，它包括各类交直流电桥等测量仪器。
一、磁电系仪表1、结构简图2、作用原理线圈置于永久磁铁的气隙磁场中，电流通过时产生扭转力矩，当与游丝的反向转矩平衡时，指针的偏转角大小与被测电流的大小成正比。
3、用途用途最广，可作电流表、电压表、万用表等。
二、电磁系仪表1、结构简图2、作用原理被测电流通过固定线圈时，固定铁片与可动铁片同时被磁化，呈现同一极性，同性相斥，产生正比于两种铁片磁性强弱的转动力矩。
磁性强弱正比于通入固定线圈的被测电流，指针偏转角与被测电流的平方成正比。
3、用途主要用于安装在配电板上，做变化不大的电压、电流指示。
三、电动系仪表1、结构简图2、作用原理固定线圈和可动线圈分别通入电流，由于载流导体磁场间的相互作用产生力矩。
指针的偏转角度与两个线圈中电流的乘积成正比。
3、用途用于功率表、频率表、相位表、交直流电压和电流表。
四、铁磁电动系仪表1、结构简图2、作用原理固定线圈制成电磁铁形式，可动线圈增加一个铁芯，从而增加了仪表的偏转力矩。
由于铁芯的磁滞和涡流影响，降低了仪表的准确度。
3、用途用于功率表、功率因数表、频率表。
五、感应系仪表1、结构简图2、作用原理当电压线圈和电流线圈通过被测电路的交变电流时，两线圈分别产生交变磁通。
铝盘在交变磁通的作用下，感应产生涡流。
此涡流与交变磁通相互作用产生电磁力，引起活动部分转动。
3、用途主要用于电度表。
六、磁电系比率表1、结构简图2、作用原理磁电系比率表由两个绕向相反，且在空间互成角度的可动线圈及可动线圈内带缺口的环形铁芯、永久磁铁和指针组成。
磁电系比率表没有反作用力矩的游丝，故平时指针可停留在标度尺的任何位置。
3、用途用于兆欧表、相位表、频率表。
史上最全现场仪表工作原理，不会修，也不至于伤害了仪表！
史上最全现场仪表工作原理，不会修，也不至于伤害了仪表！掌握各类现场仪表的笨办法就是先掌握各种现场仪表的工作原理，不会修，也不至于伤害了仪表！1、磁翻板液位计原理：连通器原理，根据浮力原理和磁性耦合作用研发而成，当被测容器中的液位升降时，浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到磁翻柱指示面板，使红白翻柱翻转180°，当液位上升时翻柱由白色转为红色，当液位下降时翻柱由红色转为白色，面板上红白交界处为容器内液位的实际高度，从而实现液位显示。
2、浮球液位计浮球液位计结构主要基于浮力和静磁场原理设计生产的。
带有磁体的浮球（简称浮球）在被测介质中的位置受浮力作用影响：液位的变化导致磁性浮子位置的变化。
浮球中的磁体和传感器（磁簧开关）作用，使串连入电路的元件（如定值电阻）的数量发生变化，进而使仪表电路系统的电学量发生改变。
也就是使磁性浮子位置的变化引起电学量的变化。
通过检测电学量的变化来反映容器内液位的情况。
3、钢带液位计它是利用力学平衡原理设计制作的。
当液位改变时，原有的力学平衡在浮子受浮力的扰动下，将通过钢带的移动达到新的平衡。
液位检测装置（浮子）根据液位的情况带动钢带移动，位移传动系统通过钢带的移动策动传动销转动，进而作用于计数器来显示液位的情况。
4、雷达液位计雷达液位计是基于时间行程原理的测量仪表，雷达波以光速运行，运行时间可以通过电子部件被转换成物位信号。
探头发出高频脉冲并沿缆式探头传播，当脉冲遇到物料表面时反射回来被仪表内的接收器接收，并将距离信号转化为物位信号。
5、磁致伸缩液位计磁致伸缩液位计的传感器工作时，传感器的电路部分将在波导丝上激励出脉冲电流，该电流沿波导丝传播时会在波导丝的周围产生脉冲电流磁场。
在磁致伸缩液位计的传感器测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的变化而上下移动。
在浮子内部有一组永久磁环。
当脉冲电流磁场与浮子产生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改变从而使得由磁致伸缩材料做成的波导丝在浮子所在的位置产生一个扭转波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回并由检出机构检出。
仪表分类及各类仪表工作原理
胀系数不同的金属牢固地粘合在一起，其 一端固定，另一端通过传动机构和指针相 连。当温度变化时，由于膨胀系数不同， 双金属片产生角位移，带动指针指示相应 温度，这便是双金属温度计的工作原理。
电感式、压电式、压阻式、电容式。常见 有压力表、压力变送器等。
3、流量检测仪表：分节流式流量计（孔板、 喷嘴、文丘里）、容积式流量计（转子式、 刮板式、活塞式）、流体振动式流量计、 电磁流量计、超声波流量计、转子流量计、 质量流量计。
4、液位计检测仪表：分恒浮力式（浮球式、 磁翻板、浮子钢带）和变浮力式液位计 （浮筒液位计）。差压式液位计（双法兰
的作用下上升，这时作用在转子上的力有 三个：流体对转子的动压力（向上）、转 子在流体中的浮力（向上）和转子自身的 重力（向下）。 流量计垂直安装时，转 子重心与锥管管轴会相重合，作用在转子 上的三个力都平行于管轴。当这三个力达 到平衡时，转子就平稳地浮在锥管内某一 位置上。此时，重力=动压力+浮力。对于 给定的转子流量计，转子大小和形状己经 确定，因此它在流体中的浮力和自身重力 都是已知的常量，唯有流体对浮子的动压
按照检测测量功能的不同，可以分为温度 检测仪表、流量检测仪表、液位检测仪表 和压力检测仪表。
1、温度检测仪表：按工作原理分膨胀式、 热电阻、热电偶及辐射式；按测量方式分 接触（双金属温度计、压力式温度计、热 电阻、热电偶）和非接触（光学高温计、 辐射高温计、红外测温（硫磺制硫炉）两 类。
2、压力检测仪表：主要有应变式、霍尔式、
力是随来流流速的大小而变化的。因此当 来流流速变大或变小时，转子将作向上或 向下的移动，相应位置的流动截面积也发 生变化，直到流速变成平衡时对应的速度， 转子就在新的位置上稳定。
电工常用仪表及使用
外附功率 变换器
三相有功 功率表
44L1-W 59L1-W
2.5外附功率 变换器三相无 Nhomakorabea 功率表
44Li-Var 59Li-Var
2.5
同上
电压: 0~75~150~300(V),0～150~250~500(V), 0~150~300~600(V) 电流: 0~0.5~1(A),0~1~2(A),0~5~10(A),0~10~20(A)
–制动元件主要指卡着铝盘装设的永久磁铁。
–积算机构包括铝盘转轴上的蜗杆及蜗轮、计数器 等元件。
电能表接线
单相跳入式
单相顺入式
单相表接线
电能表接线
三相直入式
三相电流 互感接入式
三相经电流（压） 互感器接入
三相电能表接线
万用电表
万用表结构及工作原理
• 万用表是电工测量中常用的多用途、多量 程的可携式仪表。 • 它可以测量直流电流、直流电压、交流电 压、电阻等电量，比较好的万用表还可以 测量交流电流、电功率、电感量、电容量 等。 • 万用表是电工必备的仪表之一。
测量电压、电流时注意事项
• 要有人监护，如测量人不懂测量技术，监护 人有权制止测量工作。 • 测量时人身不得触及表笔的金属部分，以保 证测量的准确性和安全。 • 测量高电压或大电流时，在测量线内拨动转 换开关，若不知被测量有多大时，应将量限 拨至最高档，然后逐步向低量限档转换。 • 注意被测量的极性，以免损坏。
常用电工仪表
电工仪表种类
• 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。 • 按照测量方法，电工仪表主要分为直读指 示仪表、比较式仪表、图示仪表和数字仪 表。 • 按所测电流的种类不同，分为直流表、交 流表和交直两用表。 • 按精确度等级，电工仪表分为0.1、0.2、 0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等七级。