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。数字仪表的准确度高，读数方便，有些仪表还具有自动量程切换和编码输出，便于用计算机进行处理，容易实现自动测量。
电工仪表与测量知识点
1、电工测量的对象：
1.反映电和磁特征的物理量：电流（I）、电压（U）、电功率（P）、电能（W）、磁感应强度（B）等。
2.反映电路特征物理量：电阻（R）、电容（C）、电感（L）等。
3.反映电和磁变化规律的非电量：频率、相位移、功率因数等。
4、电工测量中常用的电学度量器有：标准电池、标准电阻、标准电容、标准电感。
5、电工测量方法的分类：
1.测量方式分类：
直接测量（例如电压表、电流表）；
间接测量（例如伏安法测量电阻）。
2.按度量器参与测量过程的分类方式：
直读法；
比较法（零值法又称平衡法，交差法，替代法）。
6、测量结果（近似值）与被测量的真实值存在的差异，称为测量误差。
7、测量误差分为：系统误差、偶然误差（随机误差）、疏失误差。
系统误差（简单的解释）就是由仪器仪表所引起的误差。
偶然误差受环境因素（温度、湿度、磁场、电场、电源频率等）的偶然变化所引起这种误差。
疏失误差是在测量过程中由于操作、读数、记录和计算等方面的错误所引起的一种明显歪曲测量结果的误差。
8、系统误差消除方法：
1.对度量器及测量仪器进行校正。引入校正值，以消除误差。
2.消除误差的根源。选择合理的测量方法、测量前检查调整仪表零位、采取屏蔽措施来消除外部磁场、电场等各种外界因素造成的影响等。
3.采用特殊的测量方法。
①替代法。②正负消去法。③换位法。
9、偶然误差的消除方法：
可以采用增加重复测量次数的方法来达到。测量次数愈多，测量结果的算术平均值愈趋近于实际值。在工程测量中，由于偶然误差较小，通常可以不予考虑。
10、疏失误差的消除由于疏失误差大多数情况下由测量人员粗心大意、不严谨、责任心不强所造成的测量结果显然错误，并且常常歪曲了测量结果，因此，包含有疏失误差的测量结果是不可信的，应予以抛弃。
11、测量误差的表示方法：分为绝对误差和相对误差。
绝对误差=测量值-真实值（即测量值与真实值之差的绝对值）
电工测量仪器仪表的分类和性能
1. 电工测量仪器仪表的分类
电工仪器仪表分为电工测量指示仪表和较量仪表两大类。在电工测量过程中，不需要
度量器直接参与工作，而能够随时指示出被测量的数值的仪表称为指示仪表，又称为直读仪表。如电压表、电流表、矩形表、电能（度）表、万用表、兆欧表等都是指示仪表。若在电工测量过程中，需要度量器直接参与工作才能确定被测量数值的仪表称为较量仪表，如电桥、电位差计等。
除了这两大类之外，电工仪表还包括数字仪表、记录式仪表、机械示波器等。机械示
波器和记录式仪表的原理和一般电工测量指示仪表相似，只是读数方法不同或附加有记录部分，所以可以看成是电工测量指示仪表的特殊形式。至于扩大量程装置，如分流器、互感器也可以看成是仪表的附件不单独列成一类。
电工测量指示仪表的种类繁多，常用的分类方法有如下几种。
( 1 )按仪表测量机构的结构和工作原理分类，可分为磁电系、电磁系、电动系、感应
系、静电系和整流系等。
( 2 )按使用方式分类，可分为安装式和可携带式等。
( 3 )按仪表的测量对象分类，可分为电流表、电压表、功率表、相位表、电度表、欧
姆表、兆欧表、万用电表等。
( 4 )按仪表所测的电种类分类，可分为直流、交流、交直流两用仪表。
( 5 )按仪表外壳的防护性能，可分普通式、防尘式、气密式、防溅式、防水式、水密
式和隔爆式等。
( 6 )按仪表防御外界磁场或电场的性能分类，可分为四个等级。
各级仪表在外磁场或外电场的影响下，允许其指示值改变量应符合规定。
( 7 )按仪表准确等级分类，可分为七级。
2. 电工测量仪器仪表的性能
电工测量仪器仪表的性能由被测量对象来决定，其测量的对象不同，性能有所区别。
测量对象包括电流、电压、功率、频率、相位、电能、电阻、电容、电感等电参数，以及磁场强度、磁通、磁感应强度、磁滞、涡流损耗、磁导率等参数。随着技术的进步，以集成电路为核心的数字式仪表、以微处理器为核心的智能测量仪表已经获得了高速的发展和应用。这些仪表不仅具有常规仪表的测量和显示功能，而且通常都带有参数设置、界面切换、数据通信等性能。
课题：第1章 电子测量与仪器的基础知识
课时分配：四课时
教学目的要求：
1.明确电子测量的意义、内容、特点和分类。
2.了解电子测量仪器的分类和技术指标。
3.掌握测量误差的表示方法有:绝对误差、相对误差和容许误差。
4.明确测量误差按照性质分为系统误差、随机误差和粗大误差。
5.明确测量误差的来源是多方面的。
6.明确测量结果常用有效数字来表示，应根据实际情况，遵循有效数字位数取舍和有效数字舍入规则进行。
7.了解为了测得准确的结果，一般要进行多次测量，多次测量的算术平均值即测量值。数据处理过程中得到的不确定度具有测量误差的含义，是测量误差的极限值。不确定度越大，置信度越高，丢失真实数据的可能性越小。
教学重点：
1.电子测量的意义、内容、特点和分类。
2.电子测量仪器的分类和技术指标。
3.测量误差的表示方法
4.测量误差的来源分析
5.有效数字及有效数字位数取舍和有效数字舍入规则。
6.测量数据的处理
教学难点：
1.测量误差的表示方法与分类
2.测量误差的来源分析
3.有效数字的处理
教学方法：
演讲法、问题教学法、设计教学法、小组研讨法、辩论法、座谈研讨等
教学过程
导入新课：
测量是应用电子技术常常遇到的问题，本课程以生产实践中普遍使用的通用仪器为典型仪器，介绍测量方法和技术。
新课内容：
1.1电子测量概述 1.1.1电子测量的意义及内容
1. 电子测量的意义
测量的目的就是取得用数值和单位共同表示的被测量的结果，是人们借助于专门的设备，依据一定的理论，通过实验的方法将被测量与已知同类标准量进行比较而取得测量结果。被测量的结果必须是带有单位的有理数，例如，某测量结果为9.3V是正确的，而测得的结果为9.3或193V是错误的。
广义的电子测量是指利用电子技术进行的测量。狭义的电子测量是指对电子技术中各种电参量所进行的测量。
2.电子测量的内容
狭义电子测量的内容主要包括：
