最新-项目一电气测量的基本知识qxy-课件.ppt

1、下下 页页上上 页页电气测量技术邱兴云邱兴云下下 页页上上 页页 项目一项目一 电气测量的基本知识电气测量的基本知识项目四项目四 直流电阻的测量直流电阻的测量 项目二项目二 直流电压和电流的测量直流电压和电流的测量项目五项目五 功率的测量功率的测量项目六项目六 交流参数的测量交流参数的测量 项目八项目八 磁场的测量磁场的测量 项目三项目三 交流电压和电流的测量交流电压和电流的测量项目七项目七 频率和相位的测量频率和相位的测量下下 页页上上 页页项目一项目一 电气测量的基本知识电气测量的基本知识下下 页页上上 页页一、电工仪表的分类一、电工仪表的分类 根据被测量的种类分类：根据被测量的种类分类：

2、电压表、电流表、功率表、电能表电压表、电流表、功率表、电能表 频率表、相位表、电阻表等频率表、相位表、电阻表等根据被测量是否随时间的变化而变化分类：根据被测量是否随时间的变化而变化分类：直流表、交流表、交直流两用表直流表、交流表、交直流两用表 根据使用方式分类：根据使用方式分类：便携式、安装式便携式、安装式 根据仪表的测量方式分类：根据仪表的测量方式分类：直读式仪表和比较式仪表直读式仪表和比较式仪表根据仪表的工作原理分类：根据仪表的工作原理分类：模拟指示仪表和数字仪表模拟指示仪表和数字仪表下下 页页上上 页页一、电工仪表的分类一、电工仪表的分类 1直读式仪表直读式仪表 被测量通过仪表的测量电路

3、和测量机构，直接反映在仪表的指示机构上。被测量通过仪表的测量电路和测量机构，直接反映在仪表的指示机构上。这种仪表称为直读式仪表，它本身不包含标准量，而是事先与标准量比较这种仪表称为直读式仪表，它本身不包含标准量，而是事先与标准量比较再进行刻度，如电压表、电流表等。再进行刻度，如电压表、电流表等。优点：使用方便、造价低、测量省时。优点：使用方便、造价低、测量省时。缺点：准确度较低。缺点：准确度较低。2比较式仪表比较式仪表 用标准量与被测量直接进行比较而获得测量结果，这种仪表称为比较式仪用标准量与被测量直接进行比较而获得测量结果，这种仪表称为比较式仪表。显然，比较式仪表本身必须包含标准量，电桥、电

4、位差计都属于此类仪表。显然，比较式仪表本身必须包含标准量，电桥、电位差计都属于此类仪表。表。优点：准确度高。优点：准确度高。缺点：造价高、测量费时。缺点：造价高、测量费时。下下 页页上上 页页二、电工仪表的组成和基本原理二、电工仪表的组成和基本原理1、模拟指示仪表的组成、模拟指示仪表的组成被测量被测量 y过渡电量过渡电量 x=f(y)指针偏转角指针偏转角=F(x)=(y)测量线路测量线路测量机构测量机构下下 页页上上 页页模拟指示仪表中的三大部件模拟指示仪表中的三大部件1.产生转动力矩的装置产生转动力矩的装置：利用电磁力的有磁电式、电磁式、利用电磁力的有磁电式、电磁式、电动式、感应式、振动式等

5、。利用电荷作用力的有静电动式、感应式、振动式等。利用电荷作用力的有静电式等。电式等。2.产生反作用力矩的装置：产生反作用力矩的装置：主要有游丝、悬丝等。主要有游丝、悬丝等。3.产生阻尼力矩的装置产生阻尼力矩的装置：可以利用电磁阻尼、空气阻尼、可以利用电磁阻尼、空气阻尼、油阻尼等。油阻尼等。下下 页页上上 页页二、数字仪表的组成二、数字仪表的组成 被测量被测量 x电压电压 U 测量线路测量线路A/D 转换转换数字显示数字显示器器下下 页页上上 页页一、一、测量方法测量方法直接测量直接测量间接测量间接测量组合测量组合测量指被测量与中间量的函数式中还有其指被测量与中间量的函数式中还有其他未知数，须通

6、过改变测量条件，得他未知数，须通过改变测量条件，得出不同条件下的关系方程组，然后解出不同条件下的关系方程组，然后解联立方程组求出被测量的数值。联立方程组求出被测量的数值。指要利用某种中间量与被测量之间的函指要利用某种中间量与被测量之间的函数关系，先测出中间量，再算出被测量。数关系，先测出中间量，再算出被测量。例如用伏安法测电阻。例如用伏安法测电阻。指仪表读出值就是被测的电磁量，例如指仪表读出值就是被测的电磁量，例如用电流表测量电流，用电压表测量电压。用电流表测量电流，用电压表测量电压。1.1.测量方式分类测量方式分类 下下 页页上上 页页2.2.测量方法分类测量方法分类测量方法测量方法直读法直

7、读法比较法比较法利用仪表直接读取测量数据。利用仪表直接读取测量数据。零值法零值法较差法较差法替代法替代法将已知量与被测量先后置于同一测将已知量与被测量先后置于同一测量装置中，若两次测量装置都处于量装置中，若两次测量装置都处于相同状态，可认为被测量等于已知相同状态，可认为被测量等于已知量，再从已知量读出被测量值。量，再从已知量读出被测量值。从比较仪求得差值，根据度量器数从比较仪求得差值，根据度量器数值和比较差值，求得被测量的数值。值和比较差值，求得被测量的数值。比较仪表指零时，从度量器读出比较仪表指零时，从度量器读出被测量的数值被测量的数值将被测量与度量器放在比较仪器上进行将被测量与度量器放在比

8、较仪器上进行比较，从而求得被测量的数值。比较，从而求得被测量的数值。下下 页页上上 页页二、二、测量误差测量误差 1 1、测量误差的分类、测量误差的分类测量误差测量误差 分类分类 系统误差系统误差 基本误差：由仪表结构造基本误差：由仪表结构造成的误差成的误差附加误差：偏离规定的工作附加误差：偏离规定的工作条件造成的误差条件造成的误差随机误差：偶发随机误差：偶发原因引起大小方原因引起大小方向都不确定的误向都不确定的误差差疏忽误差：测量疏忽误差：测量人员疏忽造成人员疏忽造成 下下 页页上上 页页 2.系统系统误差的表示方法误差的表示方法 a.绝对误差绝对误差 用测量值与被测量真值之间的差值所表示的

9、误差称用测量值与被测量真值之间的差值所表示的误差称为绝对误差。为绝对误差。b b.相对误差相对误差绝对误差绝对误差与被测量真值之比，称为相对误差。与被测量真值之比，称为相对误差。0AAX%1000A%100 XA或写成下下 页页上上 页页 c c.引用误差引用误差 以绝对误差以绝对误差与仪表上量限的比值所表示与仪表上量限的比值所表示的误差称为引用误差，其中绝对误差若取可能的误差称为引用误差，其中绝对误差若取可能出现的最大值则称为最大引用误差，可以用来出现的最大值则称为最大引用误差，可以用来评价仪表性能评价仪表性能,即仪表的准确度等级。即仪表的准确度等级。%100 mmmA 2.2.系统误差的表

10、示方法系统误差的表示方法下下 页页上上 页页 d.正确度、精密度、准确度正确度、精密度、准确度 正确度正确度:表征系统误差的大小。表征系统误差的大小。精密度精密度:指在多次精密测量中，测量读数重复一致指在多次精密测量中，测量读数重复一致的程度，表征即随机误差的大小。的程度，表征即随机误差的大小。准确度准确度:表示测量中系统误差和随机误差两者的综表示测量中系统误差和随机误差两者的综合影响，系统误差小称之为正确度高，随机误差小称合影响，系统误差小称之为正确度高，随机误差小称之为精密度高，准确度高则是指系统误差和随机误差之为精密度高，准确度高则是指系统误差和随机误差都比较小。指既都比较小。指既“正确

11、正确”又又“精密精密”的测量。可见准确度的测量。可见准确度可以表示测量结果与被测真值的一致程度。可以表示测量结果与被测真值的一致程度。2.2.系统误差的表示方法系统误差的表示方法下下 页页上上 页页 3.3.偶然误差的表示方法偶然误差的表示方法 偶然误差一般用精密度表示，精密度用剩余误差计算，有三种表示方法：a均方根误差（标准差）均方根误差（标准差）一系列测量结果的均方根误差为一系列测量结果的均方根误差为 2111niidnxn贝塞尔公式 均方根误差表示对同一被测量进行多次测量所得结果的分散性，也称为测量列中单次测量的标准偏差。对同一被测量进行多次测量时，测量列算术平均值的标准偏差为下下 页页

12、上上 页页 3.3.偶然误差的表示方法偶然误差的表示方法b或然误差或然误差当当 时，或然误差为时，或然误差为 c算术平均误差算术平均误差当当 时，时，326785.0n1(1)niidn nn547979.0下下 页页上上 页页 4.4.测量误差的估计及系统误差的消除测量误差的估计及系统误差的消除a.直接测量方式的最大误差直接测量方式的最大误差若直接测量所用仪表的准确度为若直接测量所用仪表的准确度为K K ，则直接测，则直接测量可能出现的相对误差最大值不会超过量可能出现的相对误差最大值不会超过K K值。值。%100%mmmAK(1)测量误差的估计测量误差的估计下下 页页上上 页页 4.4.测量

13、误差的估计及系统误差的消除测量误差的估计及系统误差的消除 b.间接测量方式的最大误差间接测量方式的最大误差 若被测量为若被测量为n n个中间量之和个中间量之和332211321321321321 ，yxyxyxyxyxyx。yxyxyxyyyx、x、xnyy、即之时量的相对误差符号相同最大误差出现在各中间可能产生的相对误差为则生的相对误差测量每个中间量可能产为之和个中间量为若被测量(1)测量误差的估计测量误差的估计下下 页页上上 页页 4.4.测量误差的估计及系统误差的消除测量误差的估计及系统误差的消除 若被测量为两个中间量之差若被测量为两个中间量之差221212112 121 y xxxxx

14、x，、xxyy、的相对误差为所产生则被测量对误差个中间量可能产生的相为测量每之差为中间量若被测量 最大误差不仅与各中间量的相对误差有关，而且与中间量之差有关，差越小，被测量 y 的相对误差就越大。例如在并联电路中，用测到的总电流与一个支路电流去求得另一支路的电流，这种方法不可取。(1)测量误差的估计测量误差的估计下下 页页上上 页页 4.4.测量误差的估计及系统误差的消除测量误差的估计及系统误差的消除若被测量为若干中间量之积或商若被测量为若干中间量之积或商321332211321321321 。dddd 、)pmnxxpxxmxxnyyy，、x、xxm、（n、x、xxyypmn即相同时最不利情

15、况发生在符号的相对误差为则被测量误差中间量可能产生的相对为测量每个的指数为之积或商为若干中间量若被测量(1)测量误差的估计测量误差的估计下下 页页上上 页页 4.4.测量误差的估计及系统误差的消除测量误差的估计及系统误差的消除 从制造角度从制造角度：改进仪表结构和制造工艺，如减少转动部分的摩擦，改进仪表结构和制造工艺，如减少转动部分的摩擦，加强对外界电磁场的屏蔽等。这也是消除系统误差最根本加强对外界电磁场的屏蔽等。这也是消除系统误差最根本的办法。的办法。从使用角度从使用角度：使用者无法改变仪表的结构，只能在使用中采用比较使用者无法改变仪表的结构，只能在使用中采用比较法、正负误差补偿法等来减小误

16、差，例如测量后将仪表调法、正负误差补偿法等来减小误差，例如测量后将仪表调转转 180 180，重测一次，用两次测量平均值作为测量值，以，重测一次，用两次测量平均值作为测量值，以消除地磁的影响，或利用校正值求得被测量的真值。消除地磁的影响，或利用校正值求得被测量的真值。(2)系统误差的消除系统误差的消除下下 页页上上 页页 随机误差的特点随机误差的特点 随机误差是由一些偶发原因引起的误差，随机误差是由一些偶发原因引起的误差，例如电磁场微变、热起伏、空气扰动、大地微例如电磁场微变、热起伏、空气扰动、大地微振等。在一组测量数据列中，随机误差通常呈振等。在一组测量数据列中，随机误差通常呈正则分布，表现

17、为有界性、单峰性和正负误差正则分布，表现为有界性、单峰性和正负误差出现几率相等的特点。出现几率相等的特点。随机误差值一般都比较小，工程上的测量随机误差值一般都比较小，工程上的测量可以不予考虑。只有在精密实验时才需要进行可以不予考虑。只有在精密实验时才需要进行计算。计算。计算前首先要进行多次测量，取得大量数计算前首先要进行多次测量，取得大量数据，然后按以下步骤进行。据，然后按以下步骤进行。下下 页页上上 页页 二、计算步骤二、计算步骤 第一步第一步：先从多次测量值中求得其算术平均值。nAnAAAAAniin 1321 第二步第二步：求出每次测量值的剩余误差，并且只 有测量列的剩余误差总和为 0

18、时，才说明所计算的算术平均值是正确的。否则必须重算0 1niiiAA要满足下下 页页上上 页页 第三步第三步：用贝塞尔公式求出标准差的估计值：用贝塞尔公式求出标准差的估计值 第四步第四步：三倍标准差的估计值称为极限误差，应检查测：三倍标准差的估计值称为极限误差，应检查测量列中的剩余误差，是否有超过极限误差量列中的剩余误差，是否有超过极限误差 的数据，的数据，如有则该项测量值属于坏值应予剔除，然后按以上步骤重如有则该项测量值属于坏值应予剔除，然后按以上步骤重新计算。新计算。第五步第五步：求算术平均值的标准差，并用：求算术平均值的标准差，并用 表示测量结表示测量结果的可信赖程度。果的可信赖程度。1)1121212nAAnnniiniinii3inxx3