电磁系仪表在测量中的误差分析
电力院 三表试题答案
一、填空题（每空1分，共20分）。
1. 用比较法检定0.2级直流电压表，若采用标准表为直流数字电压表时，其误差应不大于被检定仪表测量上限允许误差的 五分之一2.电工仪表工作时，可动部分的转矩与被测量的大小成比例。
偏转角越大，反作用力矩越大。
3.电流表，电压表及功率表检定规程规定：0.1级标准表的标度尺长度不得小于 300 mm ，0.2级标准表的标度尺长度不得小于 200 mm 。
4.检定带“定值分流器”和定值附加电阻的仪表，应将仪表和上述附件分开，只检定仪表。
5.有一只标度尺为100分格，量程为10A 的0.1级电流表，在该表的20分格点的最大允许引用误差为 ±0.1% 。
6. 作用在仪表测量机构活动部分的主要力矩有转动力矩、作用力矩、阻尼力矩和摩擦力矩。
7.在电磁系仪表的测量机构中，由于存在动铁片，在直流电路工作时将产生磁滞误差；在交流电路工作时将产生涡流误差。
8.电流表，电压表和功率表检定规程中关于检定结果的数据处理规定：被检表的 最大基本 误差和 最大 变差及实际值（或修正值）的数据都应先进行 计算 和 化整 处理。
二、选择题（每题2分，共10分）1.检定0.1级电工仪表时，被检仪表的供电电源纹波系数应不大于 A 进行。
A.1%B.3%C.5%D.10%2. 一只5A 量程的磁电系电流表，接通交流电流为4A ，频率为50Hz 时，该表的读数是 D 。
A.0VB.4VC.0.707×4VD.在零位处有抖动3测定仪表绝缘强度时，试验装置低压端绕组出现 C ，表明被测试表的绝缘不合格。
A.电压突然上升B.电流突然减小C.电流突然增大D. 电压无输出4.有一只0.2级直流功率表，电压量程150V ，电流量程为2.5A 。
采用固定电压的方法检定时，该电压值的误差应不大于 B 。
A.0.015VB.0.03VC.0.075VD. 0.15V5.对0.2级电工仪表，当工作位置偏离标准位置5°时仪表指示值的该变量不得超过 A 。
误差分析处理
2）有效数字：从左边第一个非零数字到最末一位数字为止 的全部数字称为有效数字。它所隐含的意义是该数据的极 限误差不超过其有效数字末位的半个单位。
3）有效数字位数的确定：测量结果的最末一位与测量不确 定度的位数对齐。
Xi’an Jiaotong
系统误差的消除
❖ 根据不同测量目的，对测量仪器、仪表、测量条件、测量 方法及步骤等进行全面分析，发现系统误差，采用相应的 措施来消除或减弱它。
Xi’an Jiaotong
测量误差基本概念
❖ 准确度——是测量结果中系统误差与随机误差的综合，表示测量结 果与真值的一致程度，由于真值未知，准确度是个定性的概念。
❖ 测量不确定度——表示测量结果不能肯定的程度，或说是表征测量 结果分散性的一个参数。它只涉及测量值，是可以量化的。经常由 被测量算术平均值的标准差、相关量的标定不确定度等联合表示。
1n M A n i1 Ai
1n
(n ) A n i1 Ai
方差
（标准差σ）
2
A
1 n
n
i2
i 1
(n )
ˆ
2
1 n 1
n i1
( Ai
A)2
算术平均值 的标准差
A A/ n
Xi’an Jiaotong
随机测量数据的置信度
▪ 置信度是表征测量结果可信赖程度 的一个参数，用置信区间和置信概 率来表示。
电测量仪表的准确度等级分为7级，指数a 分别为：0.1，0.2，0.5，
1.0，1.5，2.5，5.0。
n
A ×100% Am
A
nm
m ×100% a% Am
Xi’an Jiaotong
测量误差的表示
影响电测仪表测量准确度的原因及防范措施
影响电测仪表测量准确度的原因及防范措施摘要：伴随着科学技术的飞快发展，电测仪表的性能得到显著提升。
可是，针对电测仪表的安装标准也逐渐提高，在具体安装的时候会出现各种误差问题。
因此，操作人员要确保安装流程的严谨性，确保各个环节准确无误，从而将减少人为认识对仪表测量结果的影响。
本文重点分析了电测仪表测量准确度的影响因素，提出了相关的防范措施。
关键词：测量；误差；电测仪表随着科学技术的不断发展，电力能源越来越受到人们的关注和重视。
由于其方便、安全和清洁环保的特性迅速得到广大消费者的青睐，它的普及和广泛应用为人们的生活和生产带来了极大的便利，使其成为人类生产和生活必不可少的主要能源，电力的普及同时也大大推动了社会和经济的快速发展。
电力能源与其他能源相比有着无与伦比的优势，除了电力资源的清洁和环保特性，它还具有较高的稳定性和持续性。
但是，电力能源也存在自身的缺陷，由于其在电力系统中的发挥着重要作用，关乎到电力能源和电力设备应用的安全性，直接影响到社会生活和生产活动的顺利开展。
电测仪表工作人员主要负责通过电工设备来分析和检测电力误差，检查和检测用电设备的工作质量状况，保证用电设备的安全性，因此，对于一名专业的工作人员来说，必须要掌握正确的电测仪表使用方法，科学地降低电测仪表的误差甚至消除疏忽误差，最大化地降低电测仪表测量误差对电力系统安全性的影响。
1电测仪表测量准确度的影响因素1.1设备因素电测仪表往往有其特定的测量范围，因此，在测量工作开始之前，企业需要选择合适的测量仪器，以满足供电系统中需要的测量精准度。
就目前情况而言，很多供电企业在进行电力系统的测量工作中存在很大误区，其常常选择精度高的电测仪表，并且认为这样的测量结果较为准确，而忽视了电力系统的测量精准度要求，这就导致了在实际的测量工作中，电测仪表难以发挥最佳作用，降低了测量工作的工作效率。
1.2温度因素电流电压表由于在设计、制造、工艺上的不足而造成的误差，称为基本误差；当仪表在使用时偏离工作条件而产生的误差称为附加误差。
电工仪表及测量1
1、误差产生的原因：
仪表结构和制作工艺方面的原因引起误差，叫基本误差 仪表在非规定条件下使用而引起的误差，叫附加误差。
2、误差的表达方式：
（1）、绝对误差△A0绝对误差等于仪表测量指示值Ax与 被测量的实际值A0之间的差值，即
△A=Ax-A0
一、电工仪表的概述
绝对误差△A的单位与被测量的单位相同。 △A为正时，测得的值偏大； △A为负时，测得的值偏小
（2）、测量线路。万用表的多种测量功能是通过测量 线路来实现的。测量线路主要由电阻的串并联来构成 分压和分流电路来实现不同的电路。
二、常用的电工仪表
（3）、转换开关。用来选择被测量及量程的开关，使 被测量接入相应的测量线路。 （4）、电源。它是万用表的直流电源，供测量无源电 路时使用。
（5）、外壳。外壳上装有两个接线柱，既可接入导线 也可用表笔插入其孔中作测量用。红线笔接“＋”接线 柱，黑笔接“－”接线柱。
二、常用的电工仪表
3、使用方法：
测量前检查指针是否在零位； 将转换开关转至被测量种类和量程的位置上； 将红表笔插入“+”接线柱，黑表笔接入“—”接线柱。 测电压时将表并接在被测电路两端，测电流时用导线将 万用表串联在被测电路中，还要注意正负极。 测电阻时先估计一下被测量电阻值，然后将转换开关 拨到“Ω”范围的相应量程档上，将表笔短接，转动“Ω 零位调节旋钮”调整零位，然后就可以测量。
解： 绝对误差 △A1=Ax1-A01=201-200=+1(V)
△A2=Ax2-A02=20.5-20=+0.5(V)
相对误差
r1= △A×1 100%= +1 ×100%=+0.5%
A01
200
8.5.4电磁力的虚位移法+-+教学案例5-虚位移法计算电磁力在电磁测量仪表中的应用
虚位移法计算电磁力在电磁测量仪表中的应用卢斌先1、案例说明结合工程电磁场中虚位移计算电磁力方法，讨论了常见直读式电工仪表结构、电磁力产生的原理和电磁力的计算方法。
本案例对于提醒同学在学习后续电气工程课程认真研究其原理，并将已经学过的基础理论知识完美应用到新课程学习中。
2、案例2.1 引言常用电工仪表种类很多。
电气机械式指示仪表是靠指针或光点指在标尺上直接读数，故有时也称为直读式仪表。
常见的直读式电工仪表有磁电系、电磁系、电动系和静电系等。
从结构上看，直读式指示仪表主要包括固定部分和可动部分。
固定部分主要是磁铁或线圈，可动部分主要是磁铁、线圈或软铁片。
在固定部分和可动部分之间的电磁力的作用下，使与可动部分相连的指针发生偏转的力矩称为作用力矩。
为了达到平衡，必须要有产生反作用力矩（控制力矩）的部分。
对于直读式电工仪表来说，产生反作用力矩主要是由游丝、张丝或吊丝等来完成由于电工测量仪表结构复杂，为了简化电磁力计算，主要采用电磁场理论中学习过虚位移法计算电磁力。
M =ﾶAﾶα（1）其中M 为作用力矩（广义力），α为指针偏转角（广义坐标），A 为测量机构总电磁能量。
根据胡克定律反作用力矩可表示为，Mα=Wα（2）其中Mα为反作用力矩，W 为弹性系数，α为指针的偏角。
当作用力矩与反作用力矩相等时测量机构达到平衡，就可读出被测量大小。
2.2 虚位移法在电磁测量仪表中的应用2.2.1磁电系仪表磁电系仪表测量机构结构图如图 1 所示。
当被测直流电流经过游丝流过线圈时，将在空间产生磁场，该磁场与永久磁铁的磁场相互作用产生相互作用的电磁力。
永久磁铁固定不动，图 1 磁电系仪表测量机构结构图（图中：1-永久磁铁；2-极掌；3-铁心；4-铝框；5-线圈；6-游丝；7-指针）而与指针、转轴构成整体的铝框和线圈是可动的。
测量机构总磁场能量包括线圈的自有磁场能量和线圈与永久磁铁间的互有能量，A =1LI 2 +Iψ2（3）其中A 是磁场能量，L 为线圈自感系数，I 为通过线圈的电流，ψ为永久磁铁产生的穿过线圈所围面积的磁链。
《电工仪表与测量》单元二 电流与电压的测量
二、电压互感器
一次接线端子 高压绝缘套管
一二次绕组
铁芯 二次接线端子 图2-22 JDZJ-10Q型 电压互感器外形
一次绕组
U1
二次绕组
U2
PRV1
铁芯
图2-20 电压互感器接线图
1、工作原理
电压互感器一次侧的额定电压U1N与二次侧的额定电压
U2N之比，称为电压互感器的额定变压比，用KTV表示，
四、钳形电流表
1、构成和工作原理 钳形电流表按照用途分为专门测量交流电流的 互感器式钳形电流表和交直流两用的电磁式钳 形电流表两种。
图2-30 互感器式钳形电流表
图2-31 电磁系钳形电流表结构示意图
互感器式钳形电流表由电流互感器和整流 系电流表组成。电流互感器的铁芯呈钳口形状， 当握紧钳形电流表的手柄时，其铁芯张开，将 通有被测电流的导线放入钳口中，松开手柄铁 芯闭合。通有被测电流的导线相当于电流互感 器的一次侧，只有一匝。在二次侧就会产生感 应电流，感应电流送入整流系电流表中进行测 量。如果电流表的标度尺是按一次侧的电流刻 度的，则电流表的读数就是被测导线中的电流 值。
RA
图2-4 直流电流表的组成
2、分流电阻的计算
结论：
对于同一个测量机构，只要并联上不同的 分流电阻，就可以制成不同量程的直流电流表。
二、多量程直流电流表
电流表通常有多个量程，例如万用表的电 流档，有50μA、1mA、10mA、100mA、 500mA等多个量程。
分流器电阻一般采用电阻率较大、电阻温 度系数很小的锰铜制成。当被测电流Ix小于 30A时，可采用内附分流器；当被测电流Ix大 于30A时，可采用外附分流器。
解：先求电压量程扩大倍数m
m=
Ux Ug
技能认证电测仪表中级考试(习题卷8)
技能认证电测仪表中级考试(习题卷8)第1部分：单项选择题，共47题，每题只有一个正确答案,多选或少选均不得分。
1.[单选题]电平值就是被测量对某一同类基准量的()。
A)对数值B)对数值的比值C)比值D)比值的对数值答案:C解析:2.[单选题]检定一台准确度等级2.5级、上限为100A的电流表，发现在50A的示值误差为2A，且为各被检示值中最大，所以电流表检定结果引用误差不大于（）。
A)-2%B)+2%C)-2.5%D)+4%答案:B解析:3.[单选题]常用（）来扩大电磁系电流表的测量量限。
A)串联分流器B)并联分流器C)改变固定线圈匝数D)电流互感器答案:D解析:4.[单选题]将一根电阻值等于R的电阻线对折起来双股使用时，它的电阻等于()。
A)2RB)4RC)R/2D)R/4答案:D解析:5.[单选题]电流互感器的二次绕组额定电流均为5A，当两个二次绕组串联(极性端与非极性端相连)时，二次回路的额定电流为()。
A)10AB)2.5AC)5AD)7.5A答案:C解析:B)刻度一半C)最低档位D)最高档位答案:D解析:7.[单选题]下列哪些设备属于一次设备A)断路器B)继电器C)测量仪表D)控制开关答案:A解析:8.[单选题]关于有功功率和无功功率，错误的说法是()。
A)在RLC电路中，有功功率就是在电阻上消耗的功率B)在纯电感电路中，无功功率的最大值等于电路电压和电流的乘积C)无功功率就是无用的功率D)无功功率有正有负答案:C解析:9.[单选题]DL/T980-2005《数字多用表检定规程》中，直流电压的检定点选取原则：基本量程应选取5个-10个检定点，其他量程选取（）检定点A)1个B)2个C)3个D)4个答案:C解析:10.[单选题]相序是电压或电流三相()的顺序，通常习惯用A(黄)-B(绿)-C(红)表示。
A)功率B)大小C)电位D)相位答案:D解析:11.[单选题]U=0.1mm的修约误差限是()。
电磁流量计的工作原理及故障分析
电磁流量计的工作原理及故障分析一、电磁流量计的工作原理电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律而工作的流量测量仪表。
它能测量具有一定电导率的液体或者液、固混合物的体积流量，常用于检测酸、碱、盐含固体颗粒(或者纤维)液体的流量，这是它优越于其他流量计的特点。
电磁流量计由变送器和转换器组成，电磁流量变送器由磁路系统、测量导管、电极、外壳和干扰信号调整装置等部份组成，它将流量的变化转换成感应电势的变化。
转换器由电子元器件组成，它将微弱的感应电势放大，并转换成统一的标准信号输出，以便进行远传指示、记录、积算和调节。
v=流速A = 管道横截面Q 体积流量 = v * A感应电动势 U = B * L * V ( L = 电极距离， B =磁场强度)二、电磁流量计的特点1.被测介质的管内无可动部件，无突出管内的部件，所以压损很小。
当流量计采取防腐蚀衬里的情况下，可检测具有腐蚀性介质的液体的流量，并能检测含有颗粒、悬浮物的液体的流量，如纸浆、泥浆的流量。
2.检测时与介质的温度、压力、粘度无关。
输出电流 I 与流量F 成线性关系。
仪表刻度值可适应 1 ~ 10m/s 的流速变化，所以使用的流速范围较广。
3.可检测脉动流量，这是优于其他流量计的地方，检测时反应较快。
4.仪表的口径范围大，能从直径 1mm~3m 。
此外测量范围大，其量程比高达 1： 100 ，表的精度能达 0.5 级或者更高。
5.被测介质须是导电的液体，不能检测气体、蒸汽。
此外，结构复杂，成本高。
6.有的流量计还具有双向流量测量功能，能显示正、反向流量，并具备双向电流、频率输出，分别记录、保存。
三、电磁流量计与转换器的安装环境( 1 )传感器应安装在干燥通风的地方，避免潮湿、容易积水受淹的场所，还应尽量避免阳光直射和雨水直接淋浇。
( 2 )应尽可能避免安装在周围环境温度过高的地方。
一体型结构的电磁流量计还受制于电子元器件环境温度，要低些。
( 3 )安装传感器的管道上应无较强的漏电流，应尽可能地远离有强电磁场的设备，如大机电、大变压器等，以免引起电磁场干扰。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电磁系仪表在测量中的误差分析
电磁系仪表在测量中的误差分析,信息科学,
刘大伟约2432字
[摘要]:通过误差计算公式确定了影响各种误差大小的因素，分析了目前电磁系仪表在实际测量中存在的误差及其产生的原因。
提出了在现有条件下如何将电磁系仪表的测量误差降低到最小的解决方法。
[关键词]:电磁系仪表;误差分析 ; 测量
中图分类号:TH7 文献标识码: A 文章编号:1002-6908(2007)0610053-01
1、磁滞误差
电磁系仪表在直流下使用时会产生磁滞误差，这是电磁系仪表的最主要的误差。
当被测量在上升和下降到同一值时，电表所读取的两次读数不同，则这两次读数之差就是磁滞误差(对铀尖支承仪表还包括机械变差)。
一般当被测量下降时电表所读取的数值比被测量上升时为大。
当改变被测量的极性时，则变差将会更大。
这是由于测量机构中的铁心及机构附近的铁磁物质的磁滞作用，即磁化滞后于磁化电流的缘故。
由于影响磁滞误差的因素很多，所以计算磁滞误差是比较困难的。
略去繁杂的推导，磁滞误差γc可按下式计算:式中b-铁心材料的磁化回线宽度(奥) N-铁心的去磁系数 Bmax-铁心中最大的磁感应强度由上式可知，磁滞误差与
400πb,Bmax有关，即与铁心的磁性有关，同时也与铁心去磁系数N即铁心的形状及尺寸有关。
为了减小磁滞误差，适当的选择磁性材料使400πb,Bmax尽可能的小，也就是使铁心材料的磁滞回线宽度b尽可能地小，而仪表指针偏转到上限量时，铁心中的磁感应Bma要尽可能地大，并且在磁化曲线的直线段上。
总之，就是需要采用低矫顽力(高导磁合金的矫顽力H0可降到0.002奥左右)、饱和磁感应大的导磁材料制做铁心;另-方面要将铁心的形状尺寸设计成使去磁系数N比较大。
2、外磁场影响的误差
对于内部磁场较弱的电磁系仪表来说，外磁场影响是很显著的，尤其是张丝支撑的仪表。
为减小它的功率消耗，常常把线圈的安匝数设计得较低，内磁场强度就更弱了，外磁场的影响也更严重了。
当仪表没有防护的情况下，其外磁场影响误差为:2在这种情况下，上述误差是很大的，远远超过国家标准中规定之要求，故一般仪表都要加以防护，防护的方式有两种，即无定位结构和屏蔽结构。
下面只讲屏蔽结构。
磁屏蔽结构就是用铁磁材料制成的屏蔽将测量机构包围起来,外磁场被磁屏蔽所分路，使透过屏蔽进入测量机构的磁场强度大大减弱。
因此，仪表受外界磁场影响而引起的误差被减小。
屏蔽对外磁场的防护能力通常用屏蔽系数Kp来表示，Ky是外磁场强度Hω 与透过屏蔽作用到测量机构上的外磁场强度分量Hi的比值。
屏蔽系数Kp在理论上是可以计算的，但是往往和实际测量的结果相差很大,并不太适用。
因此在设计中一般是通过实验确定屏蔽系数。
在用屏蔽时Hω应用Hi 代替，则外磁场影响误差为:由上式可以看出，当外磁场强度为某一定值时(国家标准中规定外磁场强度为5奥斯特)，为了减小外磁场影响的误差，必须增大屏蔽系数或者提高固定线圈产生的内磁场强度。
在当前，增大屏蔽系数是有可能的，只要选择导磁率高的合金，并增加层数，就能提高屏蔽系数。
故一般都不采用加大内磁场强度的方法来减小这项误差。
3、温度影响的误差
电磁系仪表和其它系列仪表一样都存在着温度影响的误差，其误差表现在电流表和电压表上各不相向，所以下面分别分析。
1(电流表的温度影响误差:当周围环境温度变化时，使线圈电阻变化，由于电流表的固定线圈与负载串联，因而不影响线圈中的电流，对仪表转动力矩也就没有影响。
但是温度变化也使游丝或张丝的弹性系数发生变化，因此引起温度误差。
温度变化前，电流表的平衡方程是:当周围温度升高时，游丝或张丝的弹性变弱，因此，在同一电流作用下仪表指示值将增
大。
如果保持原偏转，则电流应减小ΔI。
将上式两端取自然对数得:然后两边取微分，因对温度而言是不变量，微分为零，故可得而-dI,I为温度误差γt ,dW,W,Bω是产生反作用力矩元件(游丝或张丝)的弹性温度系数。
所以在温度变化θ?时温度误差为:由上式可以看出电磁系安培表的温度误差与产生反作用力矩的弹性元件的弹性温度系数有关，选择Bω小的材料(即所谓恒弹性材料)制造反作用力矩元件，就可以减小电流表的温度误差。
2(电压表的温度误差 :电磁系电压表的线路联接，通常是最简单的，它没有可动线圈，只有固定线圈和附加电阻线圈相串联，其温度误差用下式表示为:式中β0-铜电阻部分温度系数R0-铜电阻R-线路总电阻电压表的温度误差是由于弹件元件的弹件变化和仪表绕组铜线电阻变化引起电流变化所造成的。
由此可知，只要在设计线路时适当的选择月R0/R与
βω，使1/2βω和R0β0,R之间相互补偿，可以减小电压表的温度误差。
4、波形的影响
在交流电路中使用的仪表除了受频率的影响外，还受波形的影响。
通常交流仪表是用交流正弦电流或正弦电压校准的，如果被测量波形不是正弦波形或者是部分的偏离正弦波形，这时仪表将产生测量误差，这种误差就叫做波形影响。
在电磁系仪表中这个误差是由铁心材料的磁化曲线I,f(B)非线性关系、涡流损耗以及与频率有关的阻抗所引起的。
电流表的波形误差主要是由铁心磁性材料的磁化曲线的非线性引起的，在现代仪表的设计和制造中，一般都力求减少涡流损失，所以这方面的影响是很小的，可以忽略不计。
因此，在分析电流表的波形影响时，只考虑铁心材料磁化曲线的非线性影响。
在设计电磁系电流表时适当的选择铁心形状、尺寸及安匝数，可以减少波形影响误差。
电磁系电压表是由一个毫安表加上一个附加电阻组成，因此，电压表的波形影响是铁心材料非线性的影响与波形各次谐波对仪表总阻抗的影响之和，为了减少这个误差，应尽量使仪表线路的时间常数小，才能得到较好的效果。
参考文献:
[1] 庄建源陈惠群《电工仪表与测量》(第三版)教材的特点[J] 现代技能开发 , 2002,(11)
[2] 马智刚冯平叶洪炳电工仪表多媒体辅助教学系统的研制与应用[J] 电气电子教学学报 , 2001,(06)。