电子课件《电工仪表与测量第五版》

电压灵敏度为20kΩ／V，表示测量直流电压， 当指针偏转到满刻度时，取自被测电路的电流 是1V／ 20kΩ＝50μA，在10V挡时电压表内阻 是10× 20kΩ＝ 200kΩ
四、直流磁电系检流计
磁电系检流计是一种专门用来测量微小电流或电压的
高灵敏度仪表，主要用于以直流电工作的电测仪器中作指 零仪使用。
分流电阻一般采用电阻率较大、电阻温度系数很小的锰
铜制成。
当被测电流小于30A时，可采用内附分流器。 当被测电流大于30A时，可采用外附分流器。
电流端钮
电位端钮
外附分流器及其接线
3.多量程直流电流表
开路式分流器
闭路式分流器
三、直流电压表
1.直流电压表的组成
直流电压表的组成
2.分压电阻的计算
第一步：先计算磁电系测量机构的额定电压 UC=IC· RC 第二步：计算电压量程扩大倍数
2.分流电阻的计算
设磁电系测量机构的内阻为RC，满刻度电流为IC，被测电 流为IX，则分流电阻RA的大小可以按下述步骤进行计算。 第一步，先计算电流量程扩大倍数
IX n IC
第二步，计算分流电阻
RA RC n 1
［例］
现有一只内阻为200Ω、满刻度电流为500μA的磁电系测量 机构，由于生产需要，要将其改制成量程为1A的直流电流表， 问应并联多大的分流电阻? 解：先求电流量程扩大倍数 IX 1 n 2000 6 IC 500 10 应并联的分流电阻为 R 200 C R 0 . 1 A n 1 2000 1 答：若要将其改制成量程为1A的直流电流表，应并联一 只0.1Ω的分流电阻。
［例］ 现有一只内阻为500Ω、满刻度电流为100μA的磁电系测量机 构，根据实际需要，要将其改制成50V量程的直流电压表，问应 串联多大的分压电阻？该电压表的总内阻是多少？ 解：先求出测量机构的额定电压 UC=ICRC=100×10－6×500=0.05 V 再求出电压量程扩大倍数 U 50 m 1000 U 0 .05 C 应串联的分压电阻为 RV=（m－1)RC＝（1 000－1）×500=499 500Ω 该电压表的总电阻为 R＝RC+RV＝500＋499 500＝500 000Ω＝500 kΩ

数字式电压表
第一章 基本知识
4.智能仪表
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。
分类：带微处理器的智能仪器；自动测试系统。 典型仪表：数字式存储示波器。
第一章 基本知识
数字式存储示波器
第一章 基本知识
二、电工指示仪表的型号
测量单位的符号
第一章 基本知识
按外界条件分组的符号
第一章 基本知识
上面仪表面板上的型号符号及图形符号的 含义是什么？
第一章 基本知识
思考与练习
1.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？
2.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。
3.解释下列电工仪表型号的含义：
第一章 基本知识
第一节 第四节
第二节 第五节
第三节 第六节
第一章 基本知识
§1-1 常用电工测量方法
1.掌握电工测量的概念。 2.掌握常用电工测量方法。
第一章 基本知识
一、电工测量
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。
所谓电工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。
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。
电工仪表种类很多，按结构和用途不同，主要分为指示 仪表、比较仪表、数字仪表和智能仪表四大类。
第一章 基本知识
1.指示仪表
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。

仪表的准确度
仪表的准确度：在规定使用条件下，仪表最大引用误差绝对值的百分 数；它表示仪表指示值与被测量真值之间接近的程度；即
K%=
GB776-76《电测量指示仪表通用技术条件》给仪表规定了7个等级准
确度。
Δm x100%
Am
仪表准确度等 级
0.1
0.2
基本误差(%) ±0.1 ±0.2
0.5 ±0.5
误差的分类 误差的消除方法 精密度、准确度（正确度） 、精确度概念
误差从性质上分类、特点
误差从性质上可分为三大类，即： 系统误差 随机(偶然)误差 疏失误差（粗大误差、过失误差）
系统误差
系统误差：系统误差是指按一定规律出现的误差；在同一条件下， 多次重复测试同一量时，误差的数值和正负号有较明显的规律。 系统误差通常在测试之前就已经存在，而且在试验过程中，始终 偏离一个方向，在同一试验中其大小和符号相同。例如，电压表 示值的偏差等。
电工仪表与测量PPT
误差的概念
在一定条件下，被测量客观存在的确定值，称为真值。 误差是测量值与真值相差的程度。 误差公理：测量的过程必然存在着误差，误差自始至终存在于一
切科学实验和测量的过程之中。因此研究误差规律，并尽量减小 误差是测量的任务之一。
误差的产生原因
仪器本身；因为任何仪器都有一定的灵敏域和精确度。 环境的变更；如温度，纬度，湿度，电磁场的变化。 实验方法所限；方法不同结果不一样。如抽样调查中的代表性误差
绝对误差：测量值Ax与被测量真值A0之差
Δ= Ax- A0 相对误差：绝对误差Δ与真值A0之比，并用百分数表示。
γ=
引用误差：仪表某一刻度点读数的绝对误差Δ比上仪表量程上限
Δ Am ，并用百分数表示。

第三章 模拟式万用表
四、电阻测量电路
欧姆表测量电阻原理图
第三章 模拟式万用表
I E RX RZ
上式说明，若欧姆表总内阻RZ和电池电动势E保持不变， 则线路中的电流 I 将随被测电阻RX而改变，且I与RX成反 比关系。可见，欧姆表测量电阻的实质是测量电流。
第三章 模拟式万用表
欧姆表量的扩大:
保持电池电压不变，改变分 流电阻值
第三章 模拟式万用表
RC随温度变化
RB不随温度变化 RC随温度变化
RFL不随 温度变化
RFL不随温度变化
第三章 模拟式万用表
二、直流电压测量电路
实质上是一只多量程直流电压表。 采用共用式分压电路。 电路的接入点在50μA直流电流挡。 2500V挡专用一只10MΩ分压电阻。
第三章 模拟式万用表
第三章 模拟式万用表
3 .表头过载限幅保护
由于表头(测量机构)是万用表的核心，为防止表头的烧 毁，MF47型万用表的表头两端并联有正、反向硅二极管 VD3和VD4，保护表头不致因电流过载而损坏。
4.压敏电阻保护
MF47型万用表还采用了压敏电阻作为欧姆挡的过电压保 护。一旦由于使用者操作失误导致高电压进入电阻测量电 路，压敏电阻的阻值迅速降低而将电流予以分流，防止表 头受到过大的瞬时电压而损坏。
第三章 模拟式万用表
思考与练习
1.万用表的工作原理是建立在什么基础之上的？ 2.温度补偿电阻的作用有哪些？ 3.为什么说直流电流挡是万用表的基础挡？ 4.为什么交流10V挡要专用一根标度尺？ 5.欧姆表测电阻的实质是什么？
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第三章 模拟式万用表
§3-3 模拟式万用表的使用 与维修
1.掌握模拟式万用表的使用方法。 2.掌握模拟式万用表常见故障及排除方法。

为保证足够的励磁磁动势，要求电磁系电压表固定线 圈的匝数
尽量多。但是线圈匝数总是有限的，因此电流就不能 太小，这就意
味着分压电阻不能太大。所以，电磁系电压表的内阻 较小，一般只有几十到几百Ω/V，
而其功耗较大，灵敏度较低，故一般不适宜制造低量 程的电磁系电压表。
四、整流系交流电压表
整流系电流表和电压表
用KTV表示，即
K
＝
TV
U1N U 2N
电压互感器的符号 电压互感器接线图
常用电压互感器
JDJ-6、10型 JDZ-3、6、10Q型 JDG4-0.5型
电压互感器的正确使用
要正确接线。将电压互感器的一次侧与 被测电路并联，二次侧与电压表并联。
电压互感器的一次侧、二次侧在运行中 绝对不允许短路。因此，一次侧、二次侧 都要加装熔断器。
电流互感器的铁心和二次侧的一端必须可靠接地。 接在同一互感器上的仪表不能太多。
三、电压互感器
电压互感器实际上就是一个降压变压器，它 能将一次侧的高电压变换成二次侧的低电压。
电压互感器二次侧的额定电压一般为100V。
电压互感器一次侧额定电压U1N与二次侧额
定电压U2N之比，称为电压互感器的额定变压比，
配 电 柜 上 的 交 流 仪 表
一、电磁系测量机构 1、电磁系测量机构的结构
电磁系测量机构主要由固定线圈和可动 软磁铁片组成。这里，游丝的作用只是产 生反作用力矩，而不通过电流。
根据其结构形式的不同，可分为吸引型 和排斥型两类。
吸引型测量机构
排斥型测量机构
磁感应阻尼器原理示意图
吸引型测量机构工作原理
2、使用检流计的注意事项
搬动时必须轻拿轻放。
使用时要按正常工作位置放置。有水准仪者， 使用前要先调整好水平；没有水准仪者也应安放 在水平位置使用。

该挡的分流电阻开路所引起。 接通分流电阻。
第三章 模拟式万用表
思考与练习
1.简述使用模拟式万用表的方法。 2.如何正确选择万用表的测量挡位？ 3.维修万用表的前提是什么？ 4.在R×1挡将两表笔短路，调节欧姆调零器，指针始 终调不到零处，而在其它挡都能调节到零处，这说明什 么问题？如何解决？
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二、模拟式万用表电路图识读及故障排除
1.直流电流挡的故障及排除
找一只准确度较高的毫安表或无故障的万用表作标准 表，与故障表串联后去测量一直流电流。若故障表读 数比标准表大得多，则为分流电阻开路。 若无读数，可将故障表转换开关置于直流电压最低挡 2.5V挡，直接去测量一节新干电池的电压，若仍无读 数，则为表头线路开路；若有读数且指示值大于1.6V， 则为分流电阻开路。
RFL不随 温度变化
RFL不随温度变化
第三章 模拟式万用表
二、直流电压测量电路
实质上是一只多量程直流电压表。 采用共用式分压电路。 电路的接入点在50μA直流电流挡。 2500V挡专用一只10MΩ分压电阻。
第三章 模拟式万用表
500型万用表直流电压测量电路
第三章 模拟式万用表
三、交流电压测量电路
第三章 模拟式万用表
二、测量线路
作用：是把各种不同的被测电量（如电流、电压、电
阻等）转换为磁电系测量机构所能测量的微小直流电流
（即过渡电量）。 使用元器件：主要包括分流电阻、分压电阻、整流元 件、电容器等。
第三章 模拟式万用表
三、转换开关
作用：是把测量线路转换为所需要的测量种类和量程。
一般都采用多层多刀多掷开关。500型万用表的面板上
由磁电系测量机构和整流装置组成的仪表称为整流系 仪表。万用表的交流电压测量电路就是在整流系仪表的 基础上串联分压电阻而成的。

电工仪表与测量第五版教案
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根

３．检查兆欧表
二、直流双臂电桥
§４—３ 兆欧表
常用的兆欧表外形如图4-3-1 和图4-3-2 所示。
一、兆欧表的结构及工作原理
１．兆欧表的结构
２．兆欧表的工作原理
二、ZC25型兆欧表简介
三、兆欧表的选择、使用与维护
１．选择兆欧表
２．兆欧表的接线 兆欧表有三个接线端钮，分别标有L(线路)、E(接地) 和G (屏蔽)，使用时应按测量对象的不同来选用。当测量 电力设备对地的绝缘电阻时，应将L接到被测设备上，并 将E 可靠接地。
模块四 电阻的测量
§４—１ 电阻的测量方案和方法
一、按获取测量结果的方式分类Fra bibliotek二、按所使用的仪表分类
§４—２ 直流电桥
一、直流单臂电桥
１．直流单臂电桥的结构及工作原理
２．QJ23型直流单臂电桥简介
３．直流单臂电桥的使用方法
(１) 使用前先将检流计的锁扣打开，调节调零器使指 针指在零位。
(２) 用万用表欧姆挡估计被测电阻的大致数值。 (３) 根据被测电阻估计值选择适当的比例臂，使比较 臂的四挡电阻都能被充分利用，从而提高测量准确度。 (４) 测量中在接入被测电阻时，应采用较粗、较短的 导线，并将接头拧紧，以减小接线电阻和接触电阻。 (５) 当测量电感线圈的直流电阻时，应先按下电源按 钮，再按下检流计按钮；测量完毕，应先松开检流计按钮， 后松开电源按钮，以免被测线圈产生自感电动势损坏检流 计。 (６) 调节比较臂电阻。 (７) 电桥使用完毕，应先切断电源，然后拆除被测电 阻，最后将检流计锁扣锁上。

模－数转换器，即A／D转换器。A／D转换器是数字式电
压基本表的核心。
第四章 数字式万用表和数字式频率表
CC7106型A/D转换器管脚排列图
第四章 数字式万用表和数字式频率表
TEST——测试端: 该端经内部500Ω电阻接至数字电路的公共端，故亦称 为“数字地”或“逻辑地”。此端可用来检查显示器有 无笔段残缺现象，具体检查方法是：将该端与V+短接后， LCD显示器的全部笔段点亮，显示值应为1888，否则表 示显示器有故障。
1.发光二极管式数码显示器
LED显示器笔段
第四章 数字式万用表和数字式频率表
2.液晶显示器
特点：工作时所需要的驱动电压低（3～10V），工作 电流小（μA级），可以直接用CMOS集成电路驱动。因 此被广泛应用于数字式仪表、电子表和计算器中。 液晶显示器属于无源显示器件。它本身不发光，只能 反射外界光线。液晶显示器必须用交流(频率在30～ 200Hz之间的方波)电压驱动。若采用直流驱动或用直流 成分较大的交流驱动，将会使液晶材料发生电解，出现 气泡而变质。
第四章 数字式万用表和数字式频率表
直流电压测量电路
第四章 数字式万用表和数字式频率表
2.直流电流测量电路
数字式直流电流表是由数字式电压基本表和分流电阻 并联组成的。
数字式直流电流表结构 由于数字式电压基本表的输入阻抗极高，可视为开 路，对电流的分流作用近似等于零。所以，这里的分 流电阻RA只起到将被测电流 I 转换为输入电压的作用。
第四章 数字式万用表和数字式频率表 ［例］ 已知数字式基本表的电压量程为Um＝200mV＝0.2V，若要求 将电流量程扩大为Im＝10A，求分流电阻的值。 解：分流电阻值为
RA U m 0.2 0.02 Ω I m 10

AC/DC转换器 交流电压测量电路
4.电阻测量电路
比例法测电阻的原理
电阻测量电路
5.晶体三极管hFE测量电路
PNP型晶体管测量电路
NPN型晶体管测量电路
对于上述晶体三极管hFE测量电路，由于测量电源提供 的测试电压低，故仅适用于测量小功率晶体管。另外，
该测量电路尽管理论上可测得hFE＝1 999，但hFE值过大会 影响基准电压源的稳定性，故规定被测管的hFE值不宜超 过1 000，最好在500以下。
液晶显示器属于无源显示器件。它本身不发光，只能 反射外界光线。液晶显示器必须用交流(频率在30～ 200Hz之间的方波)电压驱动。若采用直流驱动或用直流 成分较大的交流驱动，将会使液晶材料发生电解，出现 气泡而变质。
液晶显示器
液晶显示器的外形图
液晶显示器的内部接线图
液晶显示器必须用交流(频率在30~200Hz的方波) 电压驱动。若采用直流驱动或用直流成分较大的交 流驱动，将会使液晶材料发生电解，出现气泡而变 质。
测量前，应校对量程开关位置及两表笔所插的插孔， 无误后再进行测量。
测量前若无法估计被测量大小，应先用最高量程挡测 量，再视测量结果选择合适的量程挡。
严禁测量高压或大电流时拨动量程开关，以防止产生 电弧，烧毁开关触点。
由于数字式万用表的频率特性较差，故只能测量45～500Hz 范围内的正弦波电量的有效值。
［例］
已知数字式基本表的电压量程为Um＝200mV＝0.2V，若要求 将电流量程扩大为Im＝10A，求分流电阻的值。 解：分流电阻值为
RA
Um Im
0.20.02Ω
10
3.交流电压测量电路
在数字式万用表中，为提高测量交流信号的灵敏度和准 确度，一般采用先将被测交流电压降压后，经线性AC（交 流）／DC（直流）转换器变换成微小直流电压，再送入电 压基本表中进行显示的方法。

49/52
四、电能表安装要求
➢ 通常要求电能表与配电装置装在一处。安装电能 表木板正面及四面围缘应涂漆防潮。木板应为实 板，且厚度不应小于20mm。木板必须坚实干燥， 不应有裂缝，拼接处要紧密平整。
➢ 电能表应安装在配电装置左方或下方。安装高度 应在0.6～1.8m范围内（表水平中心线距地面尺 寸）。
器两种。
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2、乘法器
• 乘法器是电子式电能表关键，是一个能 将两个互不相关模拟信号进行相乘电子 电路，通常含有两个输入端和一个输出 端，是一个三端网络。
• 乘法器输出信号与两个输入信号乘积成 正比。
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3、U／f 转换器
• U／f 转换器作用是将输入电压（电流） 转换成与之成正比频率输出。在模／数 （A／D）转换中，U／f 转换器是惯用 一个电子电路。
• 当所购电量用完后，表内继电器将自动切断供电回 路。
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2、单相电子式预付费电能表安装方法
• 电能表在出厂前经检验合格并加以铅封，即可 安装使用。
• 安装表底板应固定在坚固耐火墙上，提议安装 高度为1.8m左右。要求环境温度在－25℃～ 70℃，相对湿度不超出85％，且周围空气中无 腐蚀性气体。
• 电能表应按照接线图接线，最好用铜线引入。
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3、单相电子式预付费电能表使用方法
计度器 数码管
IC卡插座
接线盒
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思索与练习
• 电子式电能表主要优点是什么？ • 电子式电能表由哪几部分组成？各部分
作用是什么？ • 简述电子式电能表工作原理。
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电卡内装有集成电路，为预防其静电损坏，电 卡一定要妥善保管，不应放入易产生静电物体中 (如纤维、塑料)，并应注意保持电卡插头清洁。如 电卡丢失应及时到售电部门申请补配。电能表在 运输与装卸过程中应防止受到猛烈冲击。

• 若估测电阻值为几千欧时，比例臂应选×1挡；
估测电阻值为几十欧时，比例臂选×0.01挡；估测
电阻值为几欧时，比例臂选×0.001挡。
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19
第五章 电阻的测量
步骤3 接入被测电阻
• 接入被测电阻 时，应采用较 粗较短的导线 连接，并将接 头拧紧。
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20
第五章 电阻的测量
步骤4 接通电路， 调节电桥比例臂使之平衡
• 注意：
（1）发现电桥电池电压不足 应及时更换，否则将影响 电桥的灵敏度。
（2）当采用外接电源时，必须注意电源的极性。 将电源的正、负极分别接到“+”、“－”端钮，且
不要使外接电源电压超过电桥说明书上的规定值。
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18
第五章 电阻的测量 步骤2 估测被测电阻，选择比例臂
• 选择适当的比例臂，使比 例臂的四挡电阻都能被充 分利用，以获得四位有效 数字的读数。
间接法
先测量与电阻有关的量， 然后通过有关的公式计算 出被测电阻
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伏安法测量电阻
3
第五章 电阻的测量 二、按所使用的仪表分类
测量方法 适用范围
优点
缺点
万用表法 中电阻 直接读数，使用方便 测量误差较大
伏安法
中电阻
能测量工作状态下元器 件的电阻值，尤其适用 于对非线性元件电阻的 测量
测量误差较大， 测量结果需计 算
步骤6 关闭电桥
• 先断开检流计按钮，再断开电源按钮。 然后拆除被测电阻，最后锁上检流计机 械锁扣。
• 对于没有机械锁扣的检流计，应将按钮 “G”按下并锁住。
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第五章 电阻的测量
对于没有机械锁扣的检流计，应将按钮“G”按下 并锁住。
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