电气测量技术 基础知识

疏忽误差：测量人员 疏忽造成
系统误差

遵循一定的规律，在测量过程中保持不变的误 差。
基本误差：由仪表结 构造成的误差 系统误差 附加误差：偏离规定的 工作条件造成的误差
随机误差

由一些偶发原因引起的误差，例如电磁场微变、热起 伏、空气扰动、大地微振等。
一般都比较小，工程上的测量可以不予考虑。只有
用游丝产生反作用力矩的装置
阻尼力矩装置

为了缩短可动部分摆动的时间以利于 尽快读数，仪表中还必须有产生阻尼 力矩的装置。

电工指示仪表中常用的阻尼力矩有空
气阻尼器和磁感应阻尼器两种。
阻尼力矩特点

阻尼力矩Mz只在仪表可动部分运动时才 能产生。Mz的大小与运动速度成正比， 方向与可动部分的运动方向相反。当可 动部分在平衡位置静止时，Mz＝0。

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。

常用方法 二、比较测量法

特点：凡在测量过程中需要度量器的直接参 与，并通过比较仪表来确定被测量数值的方
法叫做比较测量法。

适用范围：适用于
测量要求准确度较高

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
举例：42C3-A 设计序号为3的磁电系电流表 ，形状代号42可在产品目 录查得其外形尺寸和安装开孔尺寸。
2. 便携式指示仪表型号的识别
用途号（国际通用符号） 设计序号（数字） 系列代号（汉语拼音字母）
例如,型号T19—V就表示一块设计序号为19的便携式电磁系电压表。
3. 电能表型号的识别
D
D
862
常见的安装式仪表
便 携 式 仪 表
比较式仪表comparative

instrument
比较式仪表的特点：在测量过程中，通过被 测量与同类标准量进行比较，然后根据比较 结果才能确定被测量的大小。

比较式仪表分类：直流比较仪表和交流比较 仪表。直流电桥和电位差计属于直流比较仪 表，交流电桥属于交流比较仪表。
测量机构的主要装置
转动力矩装置 反作用力矩装置
阻尼力矩装置
读数装置
支撑装置
转动力矩装置

产生转动力矩的装置都由固定部分和 可动部分组成。

转动力矩M的大小与被测量x及指针偏
转角α成某种函数关系。
反作用力矩装置

反作用力矩Mf一般由游丝产生。其方向 总是与转动力矩的方向相反，大小在游 丝的弹性范围内与指针偏转角α成正比。
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。
补充材料

电动系仪表 由固定线圈的磁场与一个或数个可动线圈中的电流相 互作用而工作的仪表。 可用于测量直流也可以测量交流，或交直流两用。 准确度高于电磁系。
补充材料

感应系仪表 由固定电磁铁产生的交流磁场与由其他电磁铁在可
动导电元件中的感应电流相互作用工作的一类仪表。
过载能力强；受外磁场的应响小；因为它与电流频率
的场合。
比较测量法的分类



零值法：在测量过程中，通过改变标准量，使 其与被测量相等（即两者差值为零），从而确 定被测量数值的方法叫零值法。如用电桥测量 电阻就属于这种方法。 差值法：利用被测量与标准量的差值作用于测 量仪表，从而确定被测量数值的方法，叫差值 法。如用不平衡电桥测量电阻就属于这种方法。 代替法：在测量过程中，用已知标准量代替被 测量，若维持仪表原来的读数不变，则被测量 必等于已知标准量，这种测量方法叫做代替法。
磁电系仪表
按工作原理分
电磁系仪表 电动系仪表
感应系仪表
模拟 指示 仪表 按使用方法分 按准确度等级分 按被测量名称分 按使用条件分 安装式和便携式两类 有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0级 有电流表、电压表、功率表、电能表等 分A、B、C三组仪表
A组： 工作环境为0～+40℃， 相对湿度在85%以下 B组： 工作环境为-20～+50℃，相对湿度在85%以下 C组： 工作环境为-40～+60℃，相对湿度在98%以下
安装反射镜的表盘
反射镜
支撑装置

测量机构中的可动部分要随被测量大 小而偏转，就必须有支撑装置。

常见的支撑方式有以下两种： 轴尖轴承支撑方式
张丝弹片支撑方式
轴尖轴承支撑方式
张丝弹片支撑方式
二、数字仪表的组成
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
绝对误差

仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的 差值，叫做绝对误差。 △＝Ax－A0
将上式变形可得
在计算△值时，通常可用标准表的指示值作为被 测量的实际值。
A0＝Ax－△＝Ax+（－△）＝Ax +C 上式中的C＝－△称为仪表的校正值。
［例］
用一只标准电压表来校验甲、乙两只电压表，当
标准表的指示值为220V时，甲、乙两表的读数分别为
3．准确度等级的符号
4．端钮及调零器的符号
5．工作位置的符号
6．电流种类的符号
7．绝缘强度的符号
识别电流表的表盘上的符号
上面仪表面板上的型号符号及图形符号的含 义是什么？
课堂作业
电工仪表按结构和用途的不同，分为哪几类？ 各自的特点是什么？ 电工指示仪表按工作原理分为哪几类？画出 各自的标志图形符号。 解释下列电工仪表型号的含义： 45T1－cosj T62－V DS36 DT12 D3－Hz DD862
数字脉冲经 译码加到显 示器
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第三节
来自百度文库
测量方法的分类

实践证明，测量结果准确与否，除了与所使
用的电工仪表有关之外，还与所选择的测量
方法有关。

所谓电气测量就是把被测的电量、磁量或电
参数与同类标准量(即度量器)进行比较，从
而确定被测量大小的过程。

在测量过程中,由于采用仪器仪表的不同,也就

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第二节
电工仪表的组成
一、模拟指示仪表的组成
被测量y
测量线路
过渡量x x=f (y)
指针偏转角α
测量机构
α=F(x)=φ(y)
作用是把不同的被 测电量按一定比例 转换成能被测量机 构接受的过渡电量
作用是把过渡电量 转换成仪表可动部 分的机械偏转角
测量机构是整个仪表的核心

为使仪表指针的偏转角能够正确反映被测量 的数值，要求偏转角一定要与被测电量（过 渡电量）保持一定的函数关系。
数字式电压表
智能仪表intelligent instrument

智能仪表的特点：利用微处理器的控制和计算功 能，这种仪器可实现程控、记忆、自动校正、自 诊断故障、数据处理和分析运算等功能。 智能仪表的分类：智能仪表一般分为两大类：一 类是带微处理器的智能仪器；另一类是自动测试 系统。 典型仪表：数字式存储示波器
设计序号（数字）
D－单相 S－三相 T－三相四线 X－无功
电能表
例如,型号DD862就表示一块设计序号为862的单相电能表。
三、电工仪表的标志

不同的电工仪表具有不同的技术特性，为方便
选择和使用仪表，规定用不同的符号来表示这
些技术特性，并标注在仪表的面板上，这些图
形符号叫做仪表的标志。
2.仪表工作原理的图形符号
及电感L有关，准确度受影响比较低，所以只适用于
工频 。
补充材料

整流系仪表 由磁电系仪表的测量机构和整流电路组合而成的仪 表称为整流系仪表。 利用整流电路中的整流器件（二极管）的单向导电 性，把正弦交流电量变成直流电量，这样就可以利 用磁电系测量机构对交流电量进行测量 。
上述内容第二章中将详细介绍
220.5V和219V，求甲、乙两表的绝对误差。 解：代入绝对误差的定义式得 甲表的绝对误差 △1＝Ax1－A0 ＝220.5－220＝0.5V 乙表的绝对误差 △2＝Ax2－A0 ＝219－220＝－1V
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
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



在精密实验时才需要进行计算。
疏忽误差

又见“疏失误差”。是由于测量者在测量过程中的粗 心和疏忽造成的。如读数错误或记录错误等。这样的 测量结果是不可取的。
二、测量误差的表示方法
绝对误差 absolute error 相对误差 relative error 引用误差 quoted error
备注：有些教材上未提及引用误差


缺点：设备复杂，价格较高，操作麻烦。
举例：电桥测量电阻。
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第四节
测量误差及其表示方法
备注：物理、化学等多学科都有涉及
一、误差定义及分类
指测量的结果与被测量的真实值（实际值）之间存 在的差异 。 根据测量误差的性质及产生的原因，可分为：
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


数字式存储示波器
二、电工指示仪表的型号
安装式指示仪表的型号
便携式指示仪表的型号
电能表的型号
1. 安装式指示仪表型号的识别
用途号（国际通用符号） 设计序号（数字）
系列代号（汉语拼音字母）
形状第二位代号（数字“0”可省略） 形状第一位代号（数字）
形状第一位代号：按仪表面板形状最大尺寸编制 形状第二位代号：按仪表外壳形状尺寸编制 系列代号：按仪表的工作原理编制 C: 表示磁电系 T: 表示电磁系 D: 表示电动系 G: 表示感应系 L: 表示整流式 Q: 表示静电系 用途号：按被测量编制 如： V: 电压表 A: 电流表 W: 功率表
补充材料

磁电系仪表
由可动线圈中的电流产生的磁场与固定永久磁铁磁场 相互作用而工作的一类仪表。 它广泛地应用于直流电流和直流电压的测量。与整流 元件配合，可以用于交流电流与电压的测量，与变 换电路配合，还可以用于功率、频率、相位等其它 电量的测量。
补充材料

电磁系仪表
也是依靠电磁相互作用的原理制成的，但它的磁场是 由被测电流产生的。 它可用于交直流电路中。电磁系仪表结构简单、造价 低廉、过载能力强，但标尺刻度不均匀，易受外磁 场、频率影响 。
电工仪表种类很多,按结构和用途不同,
主要分为指示仪表（模拟指示仪表）、比较
仪表、数字仪表和智能仪表四大类。
指示仪表
indicating instrument
特点：能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转 角，并通过指示器直接指示出被测量的大小，故 又称为直读式仪表。 按工作原理分类 ： 主要有磁电系仪表、电磁系仪 表、电动系仪表和感应系仪表。此外,还有整流系 仪表、铁磁电动系仪表等。 典型仪表：安装式仪表、便携式仪表
第一章
电工仪表与测量的基本知识
第一节 常用电工仪表的分类、型号和标志 第二节 电工仪表的组成 第三节 测量方法的分类 第四节 测量误差及其表示方法 第五节 电工指示仪表的技术要求
第一节
常用电工仪表的分类、型号和标志
一、常用电工仪表的分类
在电工测量中，测量各种电量、磁量及 电路参数的仪器仪表统称为电工仪表。
空气阻尼器
常见阻尼器
磁感应阻尼器
读数装置
读数装置由指示器和刻度盘组成。 指示器分指针式和光标式两种。指针 又分矛形和刀形，如图所示。指针通 常采用铝合金等材料制成，轻而坚固。 光标式指示器可以完全消除视觉误差， 适用于一些高灵敏度和高准确度的仪 表。

仪表的指示器
矛形指针
刀形指针
光标指示器
是说度量器是否直接参与,以及测量结果如何
取得等,因而形成了不同的测量方法。
标准电阻
标准电容
标准电感
常见的标准度量器
常用方法
一、直读法

特点：凡能用直接指示的仪器仪表读取 被测量数值，而无需度量器直接参与的 测量方法，叫做直读法。
适用范围：适用于准确度要求不太高的 场合。

直读法的优缺点

优点：方法简便，读数迅速。