1-3常用电工仪表的误差分类教案

常用电工仪表的测量与误差分析一．实验目的1．掌握系统误差和随机误差的概念2．学会分析系统误差和随机误差的方法二．实验原理（一）测量方法根据获得测量结果的方法不同，测量可以分为两大类：直接测量和间接测量。

1．直接测量法直接测量法是指被测量与其单位量作比较，被测量的大小可以直接从测量的结果得出。

例如：用电压表测量电压，读数即为被测电压值，这就是直接测量法。

直接测量法又分直接读数法和比较法两种。

上述用电压表测量电压，就是直接读数法，被测量可直接从指针指示的表面刻度读出。

这种测量方法的设备简单，操作方便，但其准确度较低，测量误差主要来源于仪表本身的误差，误差最小约可达±0.05%。

比较法是指测量时将被测量与标准量进行比较，通过比较确定被测量的值。

例如用电位差计测量电压源的电压，就是将被测电压源的电压与已知标准电压源的电压相比较，并从指零仪表确定其作用互相抵消后，即可以刻度盘读得被测电压源的电压值。

比较法的优点是准确度和灵敏度都比较高，测量误差主要决定于标准量的精度和指零仪表的灵敏度，误差最小约可达±0.001%，比较法的缺点是设备复杂，价格昂贵，操作麻烦，仅适用于较精密的测量。

2．间接测量法间接测量法是指测量时测出与被测量有关的量，然后通过被测量与这些量的关系式，计算得出被测量。

例如用伏安法测量电阻，首先测得被测电阻上的电压和电流，再利用欧姆定律求得被测电阻值。

间接测量法的测量误差较大，它是各个测量仪表和各次测量中误差的综合。

（二）测量误差测量中，无论采用什么样的仪表，仪器和测量方法，都会使测量结果与被测量的真实值（即实际值或简称真值）之间存在着差异，这就是测量误差。

测量误差可分为三类，即系统误差，偶然误差和疏忽误差。

1．系统误差系统误差的特点是测量结果总是向某一方向偏离，相对于真实值总是偏大或偏小，具有一定的规律性，根据其产生的原因可分为：仪表误差，理论或方法误差，个人误差。

（1）仪表误差仪表在规定的正常工作条件下使用（仪表使用在规定的温度、湿度，规定的安置方式，没有外界电磁场的干扰等），由于仪表本身结构和制造工艺上的不完善所引起的误差，叫做仪表的基本误差。

电工仪表与测量教案一、教学目标1. 了解电工仪表的基本概念、分类和作用。

2. 掌握各种电工仪表的测量原理、使用方法和注意事项。

3. 能够正确选择和使用电工仪表，进行电路参数的测量。

4. 培养学生的动手操作能力和实验技能。

二、教学内容1. 电工仪表的基本概念、分类和作用。

2. 电压表、电流表、万用表、电能表等常用电工仪表的使用方法。

3. 测量误差的概念和减小方法。

4. 电工仪表的维护和保养。

5. 实际操作练习：使用电工仪表进行电路参数的测量。

三、教学方法1. 采用讲授法，讲解电工仪表的基本概念、分类和作用。

2. 采用演示法，展示各种电工仪表的使用方法和测量过程。

3. 采用实验法，让学生亲自动手操作电工仪表，进行电路参数的测量。

4. 采用讨论法，让学生探讨测量误差的概念和减小方法。

四、教学准备1. 电工仪表实物：电压表、电流表、万用表、电能表等。

2. 实验器材：电线、灯泡、电源、开关等。

3. 教学PPT。

五、教学过程1. 导入新课：介绍电工仪表在电工技术和电气工程中的应用。

2. 讲解电工仪表的基本概念、分类和作用。

3. 演示各种电工仪表的使用方法和测量过程。

4. 讲解测量误差的概念和减小方法。

5. 讲解电工仪表的维护和保养。

6. 实际操作练习：学生分组，使用电工仪表进行电路参数的测量。

7. 总结本节课的主要内容和知识点。

8. 布置课后作业：让学生复习本节课的内容，并进行实际操作练习。

六、教学评估1. 课后收集学生的课后作业，检查学生对电工仪表的基本概念、使用方法和测量误差的掌握情况。

2. 在课堂上随机抽取学生进行电工仪表的实际操作演示，评估学生的操作技能和理解程度。

3. 针对学生的操作过程和测量结果，进行分析和评价，给出改进意见。

七、教学拓展1. 介绍电工仪表在实际工程中的应用案例，让学生了解电工仪表在电气工程中的重要性。

2. 讲解电工仪表的智能化发展，如数字式电工仪表、虚拟电工仪表等。

3. 引导学生关注电工仪表的最新技术动态，培养学生的学习兴趣和持续学习的能力。

一、复习1、电子测量的特点二、新授1、绝对误差〔1〕定义：被测量的测量值X与其真值Ao之差，称为绝对误差。

用Δ x表示ΔX=X－Ao用C表示C＝－ΔX＝A－XA＝X+C2、相对误差定义：绝对误差与被测量的真值之比，称为相对误差γAo＝ΔX/Ao×100%〔1〕实际相对误差〔用实际值代替真值〕γA＝ΔX/A×100%〔2〕示值相对误差〔用示值代替实际值〕γx＝ΔX/X×100%〔3〕引用误差γm=ΔX/Am×100%〔4〕最大引用误差γmm＝ΔXm/Am×100%〔5〕仪表的准确度±K%＝ΔXmax/Am×100%〔6〕测量结果的准确度〔相对误差〕γ＝±K%×Am/X准确度等级有0.10.20.5 1.0 1.5 2.5 5.0共七级3、例题分析例1：两个电压的测量值分别是103V、12V，实际值分别是100V、10V试分别求出测量的绝对误差和相对误差。

解：ΔU1＝U1X－U1＝103V－100V＝3VΔU2＝U2X－U1＝12V－10V＝2V〔｜ΔU1｜>｜ΔU2｜说明U1的测量结果偏离实际值的程度大〕γU1＝ΔU1/U1×100%＝3%γU2＝ΔU2/U2×100%＝20%〔｜γU1｜<｜γU2｜说明U2的测量结果准确度低于U1〕例2：某被测电压为8V，用1.5级10V量程的电压表测量，可能产生的最大相对误差为多少？解：〔略〕四、小结在分析时―――首先―――然后―――最后―――。

五、作业：习题1－75、6课时一、复习1、什么是绝对误差、相对误差2、什么是引用误差、仪表的准确度二、新授1、测量误差的来源〔1〕仪器误差〔3〕影响误差〔4〕人身误差2、测量误差的分类〔1〕系统误差在确定的测试条件下，误差的数值保持恒定或在条件改变时按一定规律变化的误差。

〔2〕随机误差〔偶然误差〕在相同条件下屡次测量同一值时，每次测量结果出现无规律的随机变化的误差。

教案首页教学活动教案首页教学活动3.引用误差γm工程中，一般采用引用误差来反映仪表的准确程度。

绝对误差Δ与仪表量程（最大读数）A m比值的百分数，称为引用误差γm。

引用误差实际上就是仪表在最大读数时的相对误差，即满刻度相对误差。

三、仪表的准确度测量值不同时，仪表的绝对误差多少会有些变化，因而对应的引用误差也会随之发生变化。

所以，国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。

也就是说，仪表的最大绝对误差Δm 与仪表量程A m比值的百分数，称为仪表的准确度。

显然，最大引用误差越小，仪表的基本误差越小，准确度越高。

根据国家标准规定，我国生产的电工仪表的准确度共分 7 级。

举例说明。

在一般情况下，测量结果的准确度（即最大相对误差）并不等于仪表的准确度，只有当被测量正好等于仪表量程时，两者才会相等。

实际测量时，为保证测量结果的准确性，不仅要考虑仪表的准确度，还要选择合适的量程。

例如，电工指示仪表在测量时要使仪表指针处在满刻度的后三分之一段。

【课堂小结】1.电工仪表的误差分哪几类。

2.误差的表示方法有哪几种？适用场合。

提示：根据公式，讲清楚仪表准确度唯一性的原因。

提示：测量220V的电压，选择250V量程的电压表，而不选择450V量程的电压表的原因。

简答扼要回顾本次课所学的知识要点，突出本次课的知识重点和难学生听讲，作笔记。

有问题可以现教案首页教学活动教案首页教学活动教案首页教学活动教案首页教学活动。

电工仪表及测量教案在教学过程中，应该强调误差和准确度的区别和重要性。

二．误差的表示方法30分误差可以通过三种方式表示：绝对误差、相对误差和百分比误差。

绝对误差是指仪表测量结果与真实值之间的差值，相对误差是指绝对误差与真实值之比，百分比误差是指相对误差乘以100%。

三．准确度的表示方法30分准确度可以用等级表示，也可以用误差限表示。

等级表示是指仪表的准确度等级，误差限表示是指仪表的最大允许误差。

课堂小结在实际应用中，仪表的误差和准确度是非常重要的，需要掌握其分类和表示方法。

课外作业题册的相关内容。

课堂练通过实际操作，让学生更好地理解误差和准确度的概念和应用。

组织教学在教学过程中，可以结合实际应用场景，让学生更好地理解误差和准确度的重要性。

复提问可以通过提问的方式，让学生回顾和巩固所学知识，同时也可以发现和解决学生的疑惑。

教学过程：导入】（5分钟）教师简单介绍本节课的主要内容：测量误差及消除方法。

提问学生：在实际测量中，为什么会出现误差？有哪些因素会影响测量结果？讲授】（30分钟）1.测量误差的分类（10分钟）教师解释测量误差的概念，并将其分为基本误差和附加误差两类。

基本误差是由于仪表结构、工艺等方面不完善而产生的误差，而附加误差则是由于仪表偏离规定的工作条件而产生的误差。

2.测量误差的表示方法（10分钟）教师介绍绝对误差、相对误差和引用误差三种表示方法，并解释它们的含义。

绝对误差是指仪表指示值与被测量实际值之间的差值，相对误差是绝对误差与被测量实际值比值的百分数，而引用误差则是根据国家标准规定的最大绝对误差与仪表量程比值的百分数。

3.消除误差的方法（10分钟）教师介绍消除误差的方法，包括调整仪表、校准仪表、增加滤波器等。

教师提醒学生，在实际应用中，应该根据具体情况选择合适的消除误差的方法。

练】（10分钟）教师出一些简单的练题，让学生巩固所学知识。

小结】（5分钟）教师简单总结本节课的主要内容，并强调学生需要理解测量误差的分类、表示方法和消除方法。

教表4—1课题：§1-2 电工指示仪表的误差和准确度本次授课的目的与要求：通过对电工指示仪表误差和准确度知识的学习，使学生掌握仪表误差、准确度概念；掌握误差的分类；掌握绝对误差和相对误差的计算；并且可以根据准确度等级计算相对误差。

在学习过程中，使用分组练习的方法培养学生的团队意识及竞争意识。

新课难点、重点与解决措施：难点：误差的表示方法和应用重点：仪表准确度的概念及其使用措施：步步深入、环环相扣课堂类型：讲授课教具与挂图：万用表、PPT课件、投影仪、黑板等课时授课计划付页教表4 —2第 1 页课时授课计划付页第 2 页课时授课计划付页第 3 页课时授课计划付页教表4 —2第 1 页课时授课计划付页教表4 —2第 1 页课时授课计划付页教表4 —2第 1 页课时授课计划付页教表4 —2第 1 页课时授课计划付页教表4 —2第 1 页课时授课计划付页教表4 —2第 1 页课时授课计划付页教表4 —2第 1 页教表4 — 3巩固新课要点:1、误差是测量结果与被测量实际值之间的差值，准确度是指仪表的测量结果与实际值的接近程度。

2、按产生误差的原因分，仪表误差分为两类：基本误差和附加误差。

基本误差是由于仪表本身产生的，可以减小，不能消除。

附加误差是由于偏离了正常工作条件导致的，可以设法消除。

3、误差有三种表示方法，适用于不同的场合。

在工程中，一般用引用误差反映仪表的准确程度。

国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。

4、为保证为保证测量结果的准确性，不仅要考虑仪表的准确度，还要选择合适的量程，通常测量时要使仪表指针处于满刻度的后三分之一段。

课外作业或复习题: 习题册三、四任课教师:审阅2013年 8 月 20 日20年月日本课小结与改进措施:小结：运用多媒体与板书相结合的教学方式，通过引言问题的逐步讲解得到答案以及对例题的求解示范和练习，使学生深入理解误差、准确度等概念，掌握相关计算方法。

一、教学目标1. 让学生了解电工仪表的基本概念、分类和作用。

2. 使学生掌握电工仪表的读数方法和使用技巧。

3. 培养学生对电工仪表的维护和保养意识。

二、教学内容1. 电工仪表的概念与分类1.1 电工仪表的定义1.2 电工仪表的分类1.3 电工仪表的作用2. 电工仪表的读数方法2.1 模拟仪表的读数方法2.2 数字仪表的读数方法3. 电工仪表的使用技巧3.1 电工仪表的选择3.2 电工仪表的使用注意事项3.3 电工仪表的测量误差分析4. 电工仪表的维护与保养4.1 电工仪表的维护方法4.2 电工仪表的保养措施三、教学重点与难点1. 教学重点：1.1 电工仪表的基本概念、分类和作用。

1.2 电工仪表的读数方法和使用技巧。

1.3 电工仪表的维护和保养方法。

2. 教学难点：2.1 电工仪表的读数方法。

2.2 电工仪表的使用技巧。

四、教学方法与手段1. 教学方法：1.1 讲授法：讲解电工仪表的基本概念、分类和作用。

1.2 演示法：展示电工仪表的读数方法和使用技巧。

1.3 实践法：学生动手操作，掌握电工仪表的使用。

2. 教学手段：2.1 投影仪：展示电工仪表的图像和示例。

2.2 电工仪表实物：让学生直观了解电工仪表的结构和功能。

五、教学过程1. 导入新课：介绍电工仪表在电工技术领域的重要性，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解电工仪表的基本概念、分类和作用，让学生了解电工仪表的基本知识。

3. 讲解电工仪表的读数方法，并通过示例进行演示，使学生掌握读数技巧。

4. 讲解电工仪表的使用技巧，包括选择、使用注意事项和测量误差分析，培养学生正确使用电工仪表的能力。

5. 讲解电工仪表的维护与保养方法，提高学生对电工仪表的关爱意识。

6. 课堂练习：让学生动手操作电工仪表，巩固所学知识。

7. 总结与评价：对学生的学习情况进行点评，指出优点和不足，鼓励学生继续努力。

8. 布置作业：让学生课后复习电工仪表的知识，为下一节课做好准备。

电工仪表与测量电工仪表与测量的基本知识第一节一、常用电工仪表的分类、组成与误差定义：用来测量各种电量、磁量及电路参数的仪器、仪表统称为电工仪表。

（一）分类电工仪表的分类：（按结构和用途分类）指示仪表、比较仪表、数字仪表一）指示仪表：、定义：能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通过指示器直接显示出被测量的大小，故又称为直读式仪表。

、分类：（）按工作原理分类：有电磁系仪表、磁电系仪表、电动系仪表、感应系仪表等。

（）按被测量分类：有电流表、电压表、功率表、电能表、相位表等（）按使用方法分类：有安装式、便携式。

安装式仪表：固定安装在开关板或电器设备面板上的仪表，又称面板式仪表。

准确度不高，广泛用于发电厂、配电所的运行监视和测量中。

便携式仪表：可以携带的仪表，准确度较高，广泛用于电气实验、精密测量及仪表检定中。

（）按准确度等级分类：有、、、、、、共个等级。

（）按使用条件分类：有、、三组类型。

组仪表适用于环境温度为；类仪表适用于—；组仪表适用于—。

相对湿度条件均为范围内。

（）按被测电流种类分类：有直流仪表、交流仪表以及交、直流两用仪表。

二）比较仪表：在测量过程中，通过被测量与同类标准量进行比较，根据比较结果确定被测量的大小。

分直流比较仪表和交流比较仪表。

例直流单臂电桥、双臂电桥，交流电桥。

三）数字仪表：采用数字测量技术，以数字的形式直接显示出被测量的大小。

有数字电压表、数字万用表、数字频率表等。

（二）电工指示仪表的组成电工指示仪表的任务就是要把被测电量、磁量或电参数转换为仪表可动部分的机械偏转角，转换过程中两者保持一定的函数关系，从而用指针偏转角的大小来反映被测量的数值。

为实现上述转换，电工指示仪表必须具有测量机构和测量线路两部分组成。

．．测量机构转换成仪表可动部分的机械偏转角。

（或过渡量）测量机构的作用是将被测量测量机构是电工指示仪表的核心。

．测量线路测量线路的作用是把各种被测量按一定的比例转换为能被测量机构所能接受的过渡量。

实验一 基本电工仪表的使用及测量误差的计算一、实验目的1. 熟悉实验台上各类电源及各类测量仪表的布局和使用方法。

2. 掌握指针式电压表、电流表内阻的测量方法。

3. 熟悉电工仪表测量误差的计算方法。

二、原理说明1. 为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态。

这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。

而实际使用的指针式电工仪表都不能满足上述要求。

因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差。

误差的大小与仪表本身内阻的大小密切相关。

只要测出仪表的内阻，即可计算出由其产生的测量误差。

以下介绍几种测量指针式仪表内阻的方法。

2. 用“分流法”测量电流表的内阻如图1-1所示。

A 为被测内阻(R A )的直流电流 表。

测量时先断开开关S ，调节电流源的输出电流I 使A 表指针满偏转。

然后合上开关S ，并保持I 值不 变，调节电阻箱R B 的阻值，使电流表的指针指在1/2满偏转位置，此时有I A ＝I S ＝I/2∴ R A ＝R B ∥R 1 可调电流源R 1为固定电阻器之值，R B 可由电阻箱的刻度盘上读得。

图 1-1 3. 用分压法测量电压表的内阻。

如图1-2所示。

V 为被测内阻(R V )的电压表。

测量时先将开关S 闭合，调节直流稳压电源的 输出电压，使电压表V 的指针为满偏转。

然后 断开开关S ，调节R B 使电压表V 的指示值减半。

此时有：R V ＝R B ＋R 1电压表的灵敏度为：S ＝R V /U (Ω/V) 。

式中U 为电压表满偏时的电压值。

4. 仪表内阻引起的测量误差（通常称之为方 可调稳压源 法误差， 而仪表本身结构引起的误差称为仪表基 图 1-2 本误差）的计算。

VR R V BSR 1+++_R A I AR BR 1I S+_A S（1）以图1-3所示电路为例，R 1上的电压为 R 1 1U R1＝─── U ，若R 1＝R 2，则 U R1＝─ U 。

实验一 基本电工仪表使用及测量误差分析一、实验目的1. 掌握电压表、电流表等使用方法。

2. 会测定电压表、电流表准确度。

3. 学会减少电表对测量结果的影响及测量误差的计祘。

二、实验原理用电工测量仪表测量一个电量时，仪表的指示值Ax 与被测量的实际值Ao 之间，不可避免地存在一定的误差，它可用两种形式表示：绝对误差：△＝Ax －Ao 相对误差：ν＝oA ∆×100% 用仪表测量会影响测量误差的因素很多（可参阅“附录一”或相关书籍），下面仅讨论其中的两个主要因素及处理方法。

1． 仪表准确度对测量误差的影响：仪表准确度关系到测量误差的大小。

目前，我国直读式电工测量仪表准确度分为0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5和5.0七个等级。

这些数字表示仪表在正常工作条件下进行测量时产生的最大相对误差的百分数。

仪表准确度等级通常标在仪表面板上。

仪表使用过程中应定期进行校验，最简单的校验方法是比较法。

按仪表校验规定，必须选取比被校表的准确度等级至少高2级的仪表作为标准表，校验可用图1－1所示电路。

图1－1 比较法校验电路在仪表的整个刻度范围内，逐点比较被校表与标准表的差值△，根据△最大值的绝对值m ∆与被校表量程Am 之比的百分数%100mm m A ∆=ν，可以确定被校表的准确度等级。

如测得结果%1.2=νm，则被校表的准确度等级νn 为2.5级。

例：有一准确度为2.5级的电压表，其量程为100V ，在正常工作条件下，可产生的最大绝对误差（即：由于仪表本身结构的不精确所产生的基本误差）为：m n U U ⨯=∆ν＝±2.5％×100＝±2.5（V ）对于量程相同的仪表，νn越小，所产生的U ∆就越小。

恒压源被测表恒压源被测表(a)校验电压表(b)校验电流表另外，用上述电压表分别测量实际值U 为5V 和100V 的电压时，测量结果的相对误差分别为：%5.2%1001005.2%50%10055.2%1008020±=⨯±=±=⨯±=⨯∆=ννU U可见，在选用仪表量程时，被测量程值愈接近仪表满量程值，相对测量误差越小。