电工仪表与电气测量 第一章 电工仪表

第一章 电工仪表与电气测量基础
一、电工测量
测量是以确定某一物理量的量值为目的的操作。 电工测量则是将被测的电量或电参数与同类标 准量进行比较，从而确定出被测量大小的过程。 测量结果的量值是由数值和计量单位共同组
成的，没有计量单位的数值是没有任何意义的。
第一章 电工仪表与电气测量基础
二、度量器
在测量中实际使用的标准量是测量单位的 复制体，称为度量器。 分类：按精度和用途的不同，分为基准度量器 和标准度量器。 基准度量器是现代科学技术所能达到的精度 最高的度量器，通常由各国最高的计量部门保存。
第一章 电工仪表与电气测量基础
§1-5 测量结果的数据处理 §1-6 电工指示仪表的基本组成
§1-7 电工指示仪表的技术要求
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第一章 电工仪表与电气测量基础
§1-1 常用电工测量方法
1．建立电工测量的概念。 常用电工测量方法 2．熟悉常见的度量器。 3．掌握常用电工测量方法及各自的适用范围。
第一章 电工仪表与电气测量基础
标准电阻器
标准电感器
标准电容器
常见的标准度量器
第一章 电工仪表与电气测量基础
三、常用电工测量方法
在电工测量中，除了应根据测量对象正确选 择和使用电工仪表外，还要选取合理的测量方 法，掌握正确的操作技能，才能尽可能地提高 测量准确度。
第一章 电工仪表与电气测量基础
1.直接测量法
第一章 电工仪表与电气测量基础
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，并标注在仪表面板的显著位 置上，这些图形符号称为仪表的标志。
第一章 电工仪表与电气测量基础
常用的测量单位的符号
第一章 电工仪表与电气测量基础
仪表工作原理的符号
解：甲表相对误差为
1 2 1 100% 100% 1% A01 200
乙表相对误差为
2 1 2 100% 100% 10% A02 10
第一章 电工仪表与电气测量基础
在测量不同大小的被测量时，不能简单地 用绝对误差Δ来判断测量结果的准确程度。 实际测量中，相对误差不仅常用来表示测
第一章 电工仪表与电气测量基础
本节小结
1．电工测量是将被测的电量或电参数与同类标准量 进行比较，从而确定出被测量大小的过程。 2．在测量中实际使用的标准量是测量单位的复制 体，称为度量器。
3．常用的电工测量方法主要有3种：直接测量法、 间接测量法和比较测量法。
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第一章 电工仪表与电气测量基础
m K% 100% Am
第一章 电工仪表与电气测量基础
K表示仪表的准确度等级，它的百分数表示仪 表在规定条件下的最大引用误差。
最大引用误差越小，仪表的基本误差越小， 准确度越高。 表l—2 仪表的基本误差
准确度 等级 基本误差 （%）
0.1 ±0.1
0.2 ±0.2
0.5 ±0.5
1.0 ±1.0
第一章 电工仪表与电气测量基础
T
19
A
系 列 代
设 计 序
用 途 号
号
号
便携式仪表型号的编制规则
第一章 电工仪表与Baidu Nhomakorabea气测量基础
3.电能表型号的编制规则
（1）系列代号 系列代号中 DD—单相电能表 DS—三相电能表 DX—无功电能表 （2）设计序号
DD
282
系 列 代 号
设 计 序 号
电能表型号的编制规则
指示仪表、比较仪表、数字仪表和智能仪表。
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1. 电工指示仪表
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。 （1）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。
（1）形状第一位代号 （2）形状第二位代号 （3）系列代号 （4）设计序号 （5）用途号
第一章 电工仪表与电气测量基础
2 C 10 A
4
形 状 第 一 位 代 号
形 状 第 二 位 代 号
系
列 代 号
设
计 序 号
用
途
号
安装式仪表型号的编制规则
第一章 电工仪表与电气测量基础
51型、65型、99型仪表
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用直接测量法和间接法测量 晶体管放大器的直流静态工作点
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3.比较测量法
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称为比较测量法。 举例：电桥测量电阻。 （1）零值法（平衡法） （2）差值法 （3）代替法 优点：准确度高。 缺点：设备复杂，价格较高，操作麻烦。 适用范围：适用于测量要求准确度较高的场合。
凡能用直接指示的仪器仪表读取被测量值，而 无需度量器直接参与的测量方法，称为直接测量法。 举例：电流表测量电流，电压表测量电压， 功率表测量功率等。 优点：操作简便、读数迅速。 缺点：准确度较低。 适用范围：适用于准确度要求不太高的场合。
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2.间接测量法
测量时先测出与被测量有关的电量，然后通 过计算求得被测量数值的方法，称为间接测量法。 例如，伏安法测量电阻；通过测量晶体三极 管发射极电压求得放大器静态工作点IC的方法。 优点：在准确度要求不高的一些特殊场合应 用十分方便。 缺点：准确度低，误差较大。 适用范围：在准确度要求不高的特殊场合。
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准确度等级的符号
电流种类的符号
第一章 电工仪表与电气测量基础
绝缘强度的符号
放置位置的符号
第一章 电工仪表与电气测量基础
按外界条件分组的符号
第一章 电工仪表与电气测量基础
续表
第一章 电工仪表与电气测量基础
端钮的符号
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想一想 仪表面板上的型号符号及图形符号的含义是什么？
一、仪表误差及分类
仪表在正常工作条件下，由于仪表本身的结构、 制造工艺等方面的不完善而产生的误差称为基本 误差。基本误差是仪表本身所固有的误差，一般 无法消除。 仪表因为偏离了规定的工作条件而产生的误差 称为附加误差。附加误差实际上是一种因外界工 作条件改变而造成的额外误差，一般可以设法消 除。
第一章 电工仪表与电气测量基础
1.5 ±1.5
2.5 ±2.5
5.0 ±5.0
第一章 电工仪表与电气测量基础
若已知仪表量程，可求出不同准确度等级仪 表所允许的最大绝对误差△m，即
K Am m 100
［例1－3］用准确度等级为5.0级、量程为 500V的电压表，分别测量50V和500V的电压。求 其相对误差各为多少?
§1-2 常用电工仪表的分类、型号及标志
1．熟悉常用电工仪表的分类方法。 常用电工测量方法 2．掌握识别电工指示仪表型号的方法。 3．初步识别电工指示仪表的标志。
第一章 电工仪表与电气测量基础
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。
按结构和用途不同，电工仪表主要分为4类：
乙两表的读数分别为220.6V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 乙表的绝对误差
△1＝AX1－A0 ＝220.6－220＝+0.6V △2＝AX2－A0 ＝219－220＝－1V
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2.相对误差
绝对误差△与被测量实际值A0比值的百分数， 称为相对误差γ，即 100% A0
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比较式直流电桥
第一章 电工仪表与电气测量基础
3. 电工数字仪表
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。
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
第一章 电工仪表与电气测量基础
数字式电压表
第一章 电工仪表与电气测量基础
第一章 电工仪表与电气测量基础
本节小结
电工指示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4大类。
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第一章 电工仪表与电气测量基础
§1-3 电工仪表的误差和准确度
1．了解仪表误差的分类及产生原因。 2．熟悉误差的表示方法及适用场合。 3．熟悉准确度的概念，掌握准确度数字的含义。
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（2）按使用方法分类 安装式仪表、便携式仪表。 （3）按被测电流种类分类 直流仪表、交流仪表和交直流仪表。
安装式仪表
便携式仪表
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2. 电工比较仪表
在测量过程中，通过被测量与同类标准量 进行比较，然后根据比较结果才能确定被测量 的大小。
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。 典型仪表：比较式直流电桥
第一章 电工仪表与电气测量基础
在电工测量中，无论哪种电工仪表，也不 论其质量多高，它的测量结果与被测量的实际 值之间总会存在一定的差值，这个差值称为误 差。 准确度是指仪表的测量结果与实际值的接 近程度。 可见，仪表的准确度越高，误差越小。误差 值的大小可以用来反映仪表本身的准确程度。
第一章 电工仪表与电气测量基础
量结果的准确程度，而且便于在测量不同大小
的被测量时，对其测量结果的准确程度进行比 较。
第一章 电工仪表与电气测量基础
3.引用误差
绝对误差△与仪表量程（最大读数）Am比值的 百分数，称为引用误差γm，即
m
100% Am
工程中，一般采用引用误差来反映仪表的准确 程度。
第一章 电工仪表与电气测量基础
△＝AX－A0
上式中的C＝－△称为仪表的校正值。
第一章 电工仪表与电气测量基础
实际中在测量同一被测量时，我们可以用绝对 误差的绝对值 来比较不同仪表的准确程度， 越小的仪表越准确。
第一章 电工仪表与电气测量基础
【例1－1】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、
第一章 电工仪表与电气测量基础
在电能的生产、传输、 变配以及使用过程中，必 须通过各种电工仪表对电 能的质量及负载运行情况 进行测量，并对测量结果 进行分析，以保证供电、 用电设备和线路可靠、安 全、经济地运行。
第一章 电工仪表与电气测量基础
§1-1常用电工测量方法 §1-2 常用电工仪表的分类、型号及标志 §1-3 电工仪表的误差和准确度 §1-4 测量误差及消除方法
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
第一章 电工仪表与电气测量基础
实际测量中，相对误差不仅常用来表示测量 结果的准确程度，而且便于在测量不同大小的被 测量时，对其测量结果的准确程度进行比较。
第一章 电工仪表与电气测量基础
【例 1-2】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。
二、误差的表示方法
误差的表示方法通常分为三种：绝对误
差、相对误差和引用误差。三者的定义各不
相同，各自适用于不同的场合。
第一章 电工仪表与电气测量基础
1. 绝对误差
仪表的指示值Ax与被测量实际值A0之间的 差值，称为绝对误差。 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。 将上式变形可得 A0＝AX－△＝AX+（－△）＝AX +C
4. 电工智能仪表
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 电工仪表与电气测量基础
数字式存储示波器
第一章 电工仪表与电气测量基础
二、电工指示仪表的型号 1.安装式指示仪表型号的编制规则
44型仪表
85型、69型仪表
第一章 电工仪表与电气测量基础
42型、46型仪表
51型广角度仪表
62型仪表
第一章 电工仪表与电气测量基础
2.便携式指示仪表型号的编制规则
便携式仪表没有形状代号，其他编制规则与 安装式仪表相同。
便携式仪表与安装式仪表的区别：系列号前面 是否有数字。无数字表示便携式仪表，有数字表示 安装式仪表。 购买安装式仪表时，一定要选择形状代号符合 要求的仪表。
引用误差实际上就是仪表在最大读数时的 相对误差，即满度相对误差。因为绝对误差△ 基本不变，仪表量程Am也不变，故引用误差γm 可以用来表示一块仪表的准确程度。
第一章 电工仪表与电气测量基础
三、仪表的准确度
国家标准中规定：以最大引用误差来表示仪 表的准确度。 仪表的最大绝对误差△m与仪表量程Am比值 的百分数，称为仪表的准确度（±K％）。即