测量误差与电测仪表基础知识

第二章测量误差和电测仪表基础

电气工程及其自动化教研室12/25/20221本章讲述主要内容▲误差的概念▲消除误差的基本方法▲测量结果的有效数字▲测量仪表的基本原理▲磁电式仪表12/25/202221测量与误差测量：被测量与同类单位基准进行比较，取得用数值和单位表示被测量值的结果。表示为：A=x/x0x为被测值，x0为基准。误差：测量值与真值存在的一定偏差。按表示方法分类：绝对误差、相对误差、引用误差；按误差的来源分类：系统误差、随机误差、粗大误差。

12/25/20223绝对误差：Δx=x-x0*不同仪表，测同一物体，测得Δx大即该仪表误差大。*不同仪表，测不同物体，则无法比较。相对误差

但对仪表来说，不同仪表量程不同，而在量程内各点相对误差也不一样，也不能比较不同仪表的精度。引用误差

Xm为仪表的量程12/25/20224仪表的定级：通常以最大引用误差来表征仪表的准确度等级，如0.1，0.2，0.5，1.0等等。例1-1检定一个1.5级100mA的电流表，发现在50mA处的误差最大，为1.4mA，其他刻度处的误差均小于1.4mA，问这块表是否合格？

解：引用误差，相对误差（此处相对误差大于引用误差）12/25/20225仪表选用

若某仪表的准确度等级是S，满刻度量程是Xm，被测量的真值为x0，测量的绝对误差为Δx，在仪表合格的情况下，有：由式1－6可见，当一个仪表的等级S选定后，测量中绝对误差的最大值与仪表满刻度量程Xm成正比，因此，所选的满刻度量程不应比被测量大得太多。在式1－7中，由于x0总是小于Xm，可见，当仪表等级选定后，X0越接近Xm，测量的相对误差就越小，因此，选用仪表时，量程的选择应使被测量数值尽可能在仪表满刻度的2/3以上。12/25/20226例1－2若要测一个10V左右的电压，手头有两块电压表，其中一块量程为150V，1.5级；另一块量程为15V，2.5级，问选用哪一块较合适？解：比较用不同表可能带来的绝对误差。12/25/20227按误差来源分类系统误差设计仪表时，本身所具有的缺陷带来的，误差保持为常数或按一定的规律变化。随机误差同一被测量多次测量，受各种随机因素（如温度、湿度、电源电压等）影响产生，不可预料。粗大误差由于测量者粗心大意造成。12/25/20228误差的消除系统误差消除1.从设计者上考虑（使用好的方法，新的技术）2.使用者考虑（改变试验方法，如替代法、交换法等等）随机误差消除数学方法（求平均值，方差、标准差）一般情况下，随机误差大都服从正态分布，σ越小，分布曲线越陡，随机误差分散程度越小，保证σ在某个置信区间即可。粗大误差消除：12/25/20229测量结果的有效数字数字规约四舍五入末位大于5进位末位小于5去掉末位等于5偶数原则2.有效数字经过修约后的近似数通常由两部分组成，一部分是可靠数字，另一部分是欠准数字。对这样的数字，从它左面第一个不为零的数字算起，直到右面最后一个数字为止，中间的所以数码都叫有效数字。0.0036，1.00×102，1×102，1.7，1.7012/25/2022103.测量结结果及及其有有效数数字的的取舍舍1)测量结结果的的误差差一般般只需需要一一位到到二位位有效效数字字表示示，而而测量量结果果的表表示，，其最最末位位应与与误差差保留留位数数相对对齐并并截尾尾。如：某某测量量结果果表示示为2.718V，，假设设测量量仪表表误差差为0.15V，则则有效效数字字最多多保留留3位位即可可，取取2.72即可可。2)一一般测测量时时，误误差可可由仪仪表的的仪表表等级级来获获知，，然后后确定定最终终的读读数。。例：0.1级的的仪表表测得得电阻阻为15万万欧姆姆，则则记为为以下下几种种形式式，请请问哪哪些是是不正正确。。A.1500××102ΩB.0.1500MΩC.150000ΩD.15.00×104Ω15万万欧欧姆姆，，误误差差为为150欧欧姆姆12/20/202211电测测仪仪表表基基础础按原原理理、、用用途途分分类类1.指指示示仪仪表表（（模模拟拟仪仪表表））2.积积算算仪仪表表（（与与时时间间累累积积有有关关））电度度表表、、流流量量表表3.较较量量仪仪表表（（基基于于比比较较法法的的仪仪器器））电桥桥、、天天平平4.数数字字仪仪表表12/20/202212电测测指指示示仪仪表表的的一一般般原原理理测量量机机构构的的构构成成：：固定定部部分分（（磁磁铁铁或或线线圈圈））可动动部部分分（（磁磁铁铁或或线线圈圈或或软软铁铁片片））反作作用用力力矩矩装装置置阻尼尼力力矩矩装装置置12/20/202213磁电电系系仪仪表表被测测电电流流通通过过可可动动线线圈圈产产生生磁磁场场与与固固定定磁磁场场相相互互作作用用，，产产生生转转动动力力矩矩。。（（测测直直流流，，交交流流需需要要整整流流处处理理））优点点：：精度度较较高高，，可可做做到到0.5，，0.05级级仪仪表表缺点点：受线线圈圈容容量量限限制制，，不不容容许许较较大大电电流流。。12/20/202214电磁磁系系仪仪表表被测测电电流流通通过过线线圈圈产产生生磁磁场场磁磁化化可可动动铁铁心心，，当当两两铁铁片片磁磁化化极极性性一一致致而而相相互互排排斥斥产产生生力力矩矩。。优点点：：结构构简简单单，，成成本本低低缺点点：：准确确度度低低，，约约1.5到到2.5级级。。12/20/202215电动动系系仪仪表表利用用载载流流的的可可动动线线圈圈和和固固定定线线圈圈相相互互作作用用而而产产生生转转动动力力矩矩的的测测量量机机构构。。优点点：：交直直流流两两用用，，交交流流系系仪仪表表精精度度最最高高，，可可测测功功率率、、相相位位。。缺点点：：灵敏敏度度低低，，抗抗干干扰扰能能力力弱弱12/20/2022