第一章电工仪表与测量

1、：包括基本电学量和电路参数的测量。包括基本电学量和电路参数的测量。：包括基本磁学量和介质磁性参数的测量包括基本磁学量和介质磁性参数的测量。 既包括了传统的机械式和电子式的模拟指示既包括了传统的机械式和电子式的模拟指示仪表，也包括数字显示仪表、智能仪表和虚仪表，也包括数字显示仪表、智能仪表和虚拟仪表拟仪表。 第一节 测量方法的分类 测量的概念测量的概念 电磁测量的概念电磁测量的概念 通过直接或间接的方法，将被测的电磁量与同类通过直接或间接的方法，将被测的电磁量与同类的的标准单位量标准单位量进行比较，以确定被测电磁量的大小。进行比较，以确定被测电磁量的大小。 度量器：度量器：分为分为基准器、标准器

2、和工作量具基准器、标准器和工作量具三种。三种。 一、按测量方式分类 直接测量直接测量（欧姆表测电阻、电桥测电阻）（欧姆表测电阻、电桥测电阻） 间接测量间接测量（伏安法测电阻）（伏安法测电阻） 组合测量组合测量二、按测量方法分类1 1直读法直读法-用电测量指示仪表直接读取测量数据的用电测量指示仪表直接读取测量数据的 方法方法. .特点是没有度量器参与特点是没有度量器参与。 2 2比较法比较法-将被测量与度量器置于比较仪器上进行将被测量与度量器置于比较仪器上进行 比较，从而求得被测量数据的一种方法。比较，从而求得被测量数据的一种方法。 优点：准确度高、灵敏度高。优点：准确度高、灵敏度高。缺点：测量

3、费时，操作麻烦，对设备的要求高。缺点：测量费时，操作麻烦，对设备的要求高。优点：设备简单、操作方便、节省时间，应用广泛。优点：设备简单、操作方便、节省时间，应用广泛。缺点：测量的准确度常受仪表准确度的限制而不够高。缺点：测量的准确度常受仪表准确度的限制而不够高。注意：直读法不等于直接测量注意：直读法不等于直接测量 零值法零值法-被测量与已知量进被测量与已知量进行比较时，两种量对仪器的行比较时，两种量对仪器的作用相消为零的方法作用相消为零的方法 RX=(R2/R3)R4RX=(R2/R3)R4 由于比较中指示仪器只用于指零，所以仪由于比较中指示仪器只用于指零，所以仪表误差并不影响测量结果的准确度

4、表误差并不影响测量结果的准确度 较差法较差法-通过测量已知量与通过测量已知量与被测量的差值，从而求得被被测量的差值，从而求得被测量的一种方法。测量的一种方法。 EX=E0+EX=E0+通常差值通常差值 仅仅是被测量的很小一部分，仅仅是被测量的很小一部分，所以反映到被测值上产生的误差很小所以反映到被测值上产生的误差很小 比较法比较法替代法替代法-将被测量与已知量先后两次接入同一测量装置，如果两次测量中测将被测量与已知量先后两次接入同一测量装置，如果两次测量中测量装置的工作状态能保持相同，则认为替代前接在装置上的待测量，与替代量装置的工作状态能保持相同，则认为替代前接在装置上的待测量，与替代后的已

5、知标准数值完全相等。后的已知标准数值完全相等。 替代法测电阻替代法测电阻测量误差极小，准确度几乎完全取决于标准量本身的误差。测量误差极小，准确度几乎完全取决于标准量本身的误差。 要求：测量条件不能改变要求：测量条件不能改变 第二节 电工仪表的分类 电工仪表分类电工仪表分类 1.1.模拟指示仪表模拟指示仪表 2. 2. 数字仪表数字仪表 3.3.比较仪器比较仪器模拟指示仪表 特点特点是把被测电磁量转换为可动部分的角位移，然后根据是把被测电磁量转换为可动部分的角位移，然后根据可动部分的指针在标尺上的位置直接读出被测量的数值，是一可动部分的指针在标尺上的位置直接读出被测量的数值，是一种种直读式仪表直

6、读式仪表。 按被测对象分类按被测对象分类，可分为交直流电压表、电流表、功率，可分为交直流电压表、电流表、功率表、电度表、频率表、相位表以及各种参数测量仪。表、电度表、频率表、相位表以及各种参数测量仪。 按工作原理分类按工作原理分类，可分为磁电系、电磁系、电动系、感，可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系、振簧系等。应系、静电系、振簧系等。 按外壳防护性能分类按外壳防护性能分类，可分为普通、防尘、防溅、防水、，可分为普通、防尘、防溅、防水、水密、隔爆以及是否具备防御外界磁场或电场影响的性水密、隔爆以及是否具备防御外界磁场或电场影响的性能等分类。能等分类。 按读数装置的结构方式分类按读数装置

7、的结构方式分类，可分为指针式、光指示式、，可分为指针式、光指示式、振簧式、数字转盘式（如电度表）等。振簧式、数字转盘式（如电度表）等。 按使用方式分类按使用方式分类，可分为固定安装式、可携式等。，可分为固定安装式、可携式等。 按准确度等级分类按准确度等级分类，可分为，可分为0.10.1，0.20.2，0.50.5，1.01.0，1.51.5，2.52.5，5.05.0七个等级。七个等级。 数字仪表也是一种数字仪表也是一种直读式仪表直读式仪表，特点特点是是把测量量转换成为把测量量转换成为数字量，然后以数字方式直接显示出被测量的数值数字量，然后以数字方式直接显示出被测量的数值。优点：功能多，测量速

8、度和精度方面超过模拟指示仪表。优点：功能多，测量速度和精度方面超过模拟指示仪表。 缺点：缺乏直观性。缺点：缺乏直观性。 数字仪表 比较仪器比较仪器比较仪器电桥电桥电位差计电位差计直流电桥直流电桥交流电桥交流电桥直流电位差计直流电位差计交流电位差计交流电位差计第三节 测量误差及其消除方法误差：仪器仪表的读数与真值之间总存在着的一定的差值。 （真值：在一定时间和环境下，被测量本身所具有的真实数据。） 一、测量误差的分类一、测量误差的分类1.1.系统误差：系统误差：在相同的测量条件下，多次测量同一个量时，在相同的测量条件下，多次测量同一个量时， 大小和符号保持恒定或按一定规律变化的误差。大小和符号保

9、持恒定或按一定规律变化的误差。 产生原因：产生原因：基本误差：基本误差：仪表在规定的工作条件下由于仪表本身结构不完善而仪表在规定的工作条件下由于仪表本身结构不完善而 产生的一种固有误差产生的一种固有误差 附加误差：附加误差：仪表使用时偏离规定的工作条件而造成的误差仪表使用时偏离规定的工作条件而造成的误差 2 2偶然误差偶然误差（随机误差）（随机误差）：它是由偶发原它是由偶发原因出现的一种大小，方向都不确定的误差。因出现的一种大小，方向都不确定的误差。（无法消除）（无法消除）3 3疏忽误差疏忽误差：在一定条件下，测量值明显在一定条件下，测量值明显偏离实际值时所对应的误差。应予以剔除偏离实际值时所

10、对应的误差。应予以剔除或重新测量。或重新测量。一、测量误差的分类一、测量误差的分类绝对误差绝对误差: :测量值测量值A AX X和被测量和被测量真真值值A A0 0之差。之差。 AX-A0 相对误差相对误差: :绝对误差与被测量的真值绝对误差与被测量的真值A A0 0之比之比 （A A0 0常用实际值常用实际值A AX X代替，此时代替，此时A AX X-A-A0 0）引用误差引用误差: :绝对误差与仪表上的量限的比绝对误差与仪表上的量限的比值所表示的误差。值所表示的误差。 m100%nA 0100%A二、测量误差的表示方法测量误差的表示方法仪表的准确度m 用最大引用误差用最大引用误差 来表示

11、仪表的准确度来表示仪表的准确度 其中其中, ,mm是仪表在不同刻度上的最大绝对误差是仪表在不同刻度上的最大绝对误差 仪表的准确度直接影响测量结果的准确程度仪表的准确度直接影响测量结果的准确程度, ,在选择在选择仪表时既要考虑仪表的准确度等级仪表时既要考虑仪表的准确度等级, ,又要选择合理的又要选择合理的量限量限. .m%Ammm100三、误差的消除方法三、误差的消除方法1.1.系统误差的消除方法系统误差的消除方法 改进仪表的制造工艺，选择质量优良的元改进仪表的制造工艺，选择质量优良的元器件器件, ,加强各种屏蔽措施，防护外界环境加强各种屏蔽措施，防护外界环境对仪表的影响。对仪表的影响。 常用补

12、偿方法有：常用补偿方法有： 修正误差修正误差; ; 实际值修正值测量值实际值修正值测量值 消除误差来源消除误差来源 采用特殊测量方法采用特殊测量方法 正负误差补偿法正负误差补偿法 2 2、偶然误差的消除偶然误差的消除 单峰性单峰性 四个四个 对称性对称性 特性特性 有界性有界性 抵偿性抵偿性 用算术平均值表示被测量的真值用算术平均值表示被测量的真值用算术平均值表示测量结果时，其测量精度可用标准差表示用算术平均值表示测量结果时，其测量精度可用标准差表示3 3疏忽误差的剔除方法疏忽误差的剔除方法凡是其凡是其剩余误差大过均方差剩余误差大过均方差3 3倍倍以上的数据，都认为是属于疏忽误以上的数据，都认

13、为是属于疏忽误差的数据，应于以剔除。差的数据，应于以剔除。011niiAAAn0 xAA第四节第四节 工程上最大测量误差的估计工程上最大测量误差的估计 反映测量结果与真值接近程度的量称为反映测量结果与真值接近程度的量称为精度精度。精度越。精度越高，测量误差愈小。高，测量误差愈小。准确度准确度：反映反映系统误差系统误差大小的程度大小的程度 系统误差越大，准确度就越低。 精密度精密度：反映反映随机误差随机误差大小的程度大小的程度 测量的准确度很高，不一定精密度也很高，反之亦然。 精确度精确度：反映：反映系统误差和随机误差系统误差和随机误差合成大小的程度合成大小的程度 精确度很高，则是指系统误差和偶然误差均很小。 工程测量只注意测量中的准确度，而不考虑精密度。工程测量只注意测量中的准确度，而不考虑精密度。%A%Kmmm100mmA