1、第一章第一章 测量与电工仪表的基本知识测量与电工仪表的基本知识第一节第一节 测量基本知识测量基本知识 一、测量的定义 二、测量方法分类 三、测量的单位第二节第二节 电工仪表的分类电工仪表的分类 一、电测量指示仪表 二、比较仪器第三节第三节 电工仪表的组成和基本原理电工仪表的组成和基本原理 一、电测量指示仪表的组成 二、测量机构的组成与原理第四节第四节 电工仪表的误差和准确度电工仪表的误差和准确度 一、电工仪表误差的分类 二、误差的表示方法 三、仪表的准确度第五节第五节 电工仪表的主要技术性能电工仪表的主要技术性能 一、仪表灵敏度和仪表常数 二、仪表误差 三、仪表的阻尼时间 四、仪表的功率损耗第
2、六节第六节 测量误差及其消除方法测量误差及其消除方法 一、系统误差 二、偶然误差 三、疏忽误差（粗差）第七节第七节 工程上最大测量误差的估计工程上最大测量误差的估计 一、直接测量法的最大误差 二、间接测量方式的最大误差第八节第八节 电工仪表的表面标记和型号电工仪表的表面标记和型号 一、电工仪表的表面标记 二、型号思考题思考题第二章第二章 磁电系仪表磁电系仪表 磁电系仪表在电气测量指示仪表中占有极其重要的地位，常用于直流电路中测量直流电压和电流。若附上整流器以后，可以用来测量交流电流和交流电压；与变换器配合，可以测量交流功率、频率、温度、压力等。采用特殊结构时还可以构成检流计，用来测量极其微小的
3、电流(可小到10-10 A)。第一节第一节 测量基本知识测量基本知识 一、磁电系仪表的结构一、磁电系仪表的结构 磁电系仪表根据磁路形式的不同，分为内磁式、外磁式和内外结合式三种结构。外磁式的永久磁铁在可动线圈的外面，主要结构如图2-1(a)所示，它包括固定部分和可动部分：固定部分由永久磁铁、极掌和固定在支架上的圆柱形铁芯构成。可动部分由绕在铝框架上的可动线圈、前后两根半轴、与转轴相连的指针、平衡锤以及游丝所组成。整个可动部分支承在轴承上，线圈位于环形气隙之中。极掌与铁芯之间的空气隙是均匀的，其中产生均匀的辐射方向的磁场。两个游丝的螺旋方向相反，它们的作用是产生反作用力矩并兼作电流引入动圈的引线
4、，游丝的一端与可动线圈相连，另一端固定在支架上。外磁式1-永久磁铁 2-极掌 3-铁芯 4-线圈5-转轴 6-平衡锤 7-指针 8-游丝 内磁式1-永久磁铁 2-磁軛3-极掌 4空气间隙图2-1 磁电系仪表的结构示意图 内磁式是将永久磁铁做成圆柱形并放在动圈之内，它既是磁铁又是铁芯。为了能形成工作气隙，并能在工作气隙中产生一个均匀的磁场，磁场的方向能处处与铁芯的圆柱面垂直，在内磁式的永久磁铁外面要加装一个闭合的导磁环。内磁式的结构紧凑、受外界磁场的影响小。内磁式磁电系磁路系统的结构如图2-1(b)所示。内外结合式在可动线圈的内外部均使用永久磁铁，气隙磁场更强、仪表灵敏度更高、受外界磁场影响更小
5、，但结构复杂，实际用得较少。二、工作原理二、工作原理 磁电系仪表是利用可动线圈中的电流与气隙中磁场相互作用，产生电磁力而使可动部分转动的原理制成的。当线圈中通入电流时，仪表的可动部分要受以下几个力矩的作用。1.1.转动力矩转动力矩 当线圈中有电流流过时，电流的方向如图2-2所示，载流导体在磁场中受到力的作用，线圈的两个边所受力的方向由左手定则可以确定为图2-2的方向，每边所受力的大小为 （式2-1）式中 B 工作气隙中的磁场磁感应强度；线圈有效边长；I 通过线圈的电流；N 线圈的匝数。由于磁力线方向与圆柱面垂直，所以电磁力F的方向与线圈平面垂直，线圈沿顺时针方向转动，其转动力矩为 (式2-2)
6、式中，r为转轴中心到有效边的距离，由于线圈平面的面积S=2lr,所以式（2-2）变为 (式2-3)式中，K是与气隙中磁感应强度、线圈尺寸及匝数有关的常数。由于气隙磁场强度是均匀辐射状的，不管线圈转到什么位置，磁感应强度B均不变；对已制成的仪表，线圈面积S、线圈匝数N都是一定的，所以转动力矩的大小与被测电流成正比，其方向决定于电流流进线圈的方向。BlINF l图2-2 磁电系测量机构产生转动力矩的原理图BLINrFrM2KIBSINM 3.3.阻尼力矩阻尼力矩 磁电系仪表的阻尼力矩属于电磁阻尼力矩，它是由铝框中产生的感应电流和磁场相互作用而产生的，如图2-3所示。当铝框按图中方向转动时，由右手定
7、则可知产生如图示的感应电流，再根据左手定则可知产生如图所示的阻尼力，从而产生阻尼力矩，该阻尼力矩总是反抗铝框运动。指针稳定在平衡位置时，阻尼力矩也就消失了，因此，阻尼力矩在指针偏转的过程中存在，不影响测量结果，但对仪表可动部分起保护作用，可以防止各种原因引起的可动部分的快速摆动，以免损坏轴承及指针等。可动部分的铝框架相当于一个短路匝，在转动时，切割磁力线，铝框架中产生的感应电势为 ，因为铝框架只有1匝，所以感应电势的数值为 ，此电势在铝框架中产生的电流数值为，该电流与流过线圈的电流一样，也要产生转矩 (式2-6)式中：B 磁感应强度 S 铝框架的面积 2.反作用力矩反作用力矩 可动线圈在电磁力
8、的作用下顺时针转动的同时，会受到游丝产生的反作用力矩作用，反作用力矩的大小与游丝形变大小成正比，即与线圈偏转角成正比，即 (式2-4)式中，D为常数，是游丝的反抗力矩系数，其大小由游丝的材料性质、形状和尺寸决定。反抗力矩与偏转角成正比，当转动力矩与反抗力矩大小相等时，指针稳定在平衡点，这时式（2-3）和式（2-4）相等，即 (式2-5)式中，SI为常数，称为测量机构的电流灵敏度，即单位电流所能引起的稳定偏转角。由式（2-5）可知，磁电系仪表指针的偏转角与通过线圈的电流成正比。图2-3 铝框的阻尼作用DM DKI ISIDKdtdedtdBSdtdedtdpdtdRdtdRBSBSiM12 R
9、铝框架的电阻 穿过铝框架的总磁通，P 阻尼系数，由(式2-6)可见，阻尼力矩与运动速度成正比，其方向与运动方向相反，可以阻止可动部分在平衡位置来回摆动。此外，线圈与外电路构成闭合回路时，也能产生阻尼力矩，其原理与上面相相似。三、磁电系仪表的表头参数三、磁电系仪表的表头参数 由于磁电系表头常用来制成电流表和电压表，因此在构成电流表和电压表过程中必须知道表头的量程和表头内阻。表头的量程一般指该表头的满偏电流，即表头的最大直接测量电流Ig。它的范围一般在几十微安到几十毫安之间，设计时流过表头的电流不得超过Ig，否则会损坏表头，其值一般标在表头上，也可由实验方法获得。表头量程越小，其灵敏度越高，即较小
10、的电流可引起指针发生较大的偏转。表头内阻Rg 指表头中的线圈和两个游丝的直流电阻，其值一般标在表头上，也可以由实验方法测得，但不能用万用表的欧姆档或电桥测量表头内阻，因用万用表的欧姆档和电桥测内阻时的工作电流一般在几十毫安以上，该电流大于表头灵敏度，测量时会损坏表头。四、四、磁电系仪表的技术特性磁电系仪表的技术特性 1）准确度高：由于表头本身的磁场很强，受外界磁场的影响小，因此可以制成准确度等级较高的仪表，一般可达0.1级。2）灵敏度高：因为磁电系表头内永久磁铁的磁场很强，线圈内有很小的电流就可以使表头的可动部分偏转。磁电系表头的灵敏度可以达到微安格。由于灵敏度很高，可以制成内阻很高的电压表，
11、也可以制成量程很小的电流表。3）刻度均匀：由式（2-5）可知，偏转角与流入线圈的电流成正比，所以仪表的刻度是均匀的。4）功耗小：因表头灵敏度高（即I小）,所以仪表内消耗的功率很小。5）过载能力小：由于被测电流经过游丝导入可动线圈，电流过大会引起游丝发热使弹性发生变化，产生不允许的误差，甚至可能因过热而烧毁游丝。另外，可动线圈的导线截面小，也不允许流过较大电流。6）只能测量直流：这是因为，如果在磁电系测量机构中直接通入交流电流，则所产生的转动力矩也是交变的，可动部分由于惯性作用而来不及转动。第二节第二节 磁电系电流表磁电系电流表 测量各种电磁量的仪器仪表统称为电工仪表，电工仪表不仅可以用来测量各
12、种电磁量，还可以通过相应的变换器用来测量非电磁量，例如温度、压力、速度等。尽管它应用广泛，品种规格繁多，但基本上可以分为两大类。一、直接接入电路测量电流一、直接接入电路测量电流 磁电系表头的指针偏转角与流过动圈的电流I成正比，所以它本身就是一个电流表。Ig是满刻度电流，Rg是测量机构的内阻，它包括线圈和游丝的电阻。因Ig一般在几十微安到几毫安之间，所以可以作为毫安表或微安表直接接入电路测量电流。用它测几十毫安以上电流时要采用分流电阻扩大量程。二、经分流电阻接入电路测量电流二、经分流电阻接入电路测量电流 因磁电系表头的直接量程很小，若用它测几十毫安以上得较大电流时，要采用分流器扩大量程。1.1.
13、单量程电流表单量程电流表 分流器是扩大电流量程的装置，其电路如图2-4（a）所示，图中RS为分流器电阻，它与表头相并联，当测量电流I时，被测电流I的大部分通过分流电阻，在表头中只有较小的电流流过。根据欧姆定律，可以得到：故 如果用n表示比值I/Ig，则并联分流器（分流电阻Rs）之后电流表量程可扩大n倍。n又称扩流倍数，即 由此算出分流电阻为 (式2-7)sgsgggRRRRIRIIRRRIsgsggssgIIRRRn)1(nRRgs图2-4 直流电流表（a）单量程 （b）多量程 【例2-1】有一只磁电系表头，满偏电流为500微安，内阻为200欧，现在要把它制成量限为1安的电流表，问应选择阻值多
14、大的分流电阻？解：分流系数为 =2000(倍)由式（2-7）可以得出分流电阻为 (欧)2.2.多量程电流表多量程电流表 在一个电流表中，采用不同电阻值的分流电阻，可以制成多量程电流表，如图2-4（b）所示。在这种电路中，对应每个量程在仪表外壳上有一个接线柱，这种接线的缺点是任一个分流电阻的阻值有变化都会影响其它量限，所以调整较麻烦。在一些多用仪表（如万用表）中，也有用转换开关切换量程的。图2-4(b)中各量程的量程扩大倍数分别为 因为Rs3Rs2 Rs1,所以n1 n2 n3。实际中Rg是已知的，n1、n2 和n3是设计值，解上述方程可得Rs3、Rs2 和 Rs1 3.3.外附分流器外附分流器
15、 图2-4中所述分流器都是封装在仪表外壳内的。在实际工作中，当被测电流很大时（如50安培以上），由于分流电阻发热很厉害，将影响测量机构的正常工作，而且它的体积也很大，因此将分流电阻做成单独的装置，称为外附分流器，如图2-5所示。它有两对接线端钮，粗的一对（图中的1端钮）叫电流接头，串接于被测的大电流电路中，细的一对（图中的2端钮）叫电位接头，与测量机构并联。分流器上一般标明额定电流值和额定电压值。例如，一只量限为150安培的磁电系电流表，表明配用“150A、75mV”的分流器，它的标度尺按150安标定。则该表配用“150A、75mV”的分流器时，它的量限就是150安培；如果配用“450A、75
16、mV”的分流器时，它的量程就是450安培，此时，该表的指示数应乘以3，才是实际测得的电流值。图2-5 外附分流器及其接线图(a)外附分流器 (b)分流器的接线1-电流端钮 2-电位端钮 6105001gIIn1.02001200011nRRgS331)(ssgRRRn232)(ssgRRRn133)(ssgRRRn 三三 温度补偿温度补偿 当温度升高后，磁电系电流表的游丝将变软，弹性减小，使线圈偏转角增大，一般每升高10时，仪表指示值约增大0.30.4%；但温度升高也会使永久磁铁磁性减弱，转动力矩减小，使线圈偏转角变小，一般每升高10时，仪表指示值约减小0.20.3%。可见以上两误差符号相反，
17、而且基本能抵消。当温度升高后，动圈电阻Rg随温度变化。一般温度每升高10，铜的电阻要增大4%，导致分流后流过表头的实际电流减小，从而使仪表指示值减小，所以要采取温度补偿措施。当然，如果磁电系仪表没有采用分流器，则流过测量机构的电流即为被测电流，温度变化引起的仪表误差可以忽略不记。图2-6 串联温度补偿电路 图2-7 串并联温度补偿电路 磁电系电流表采用串联温度补偿的电路如图2-6所示，图中Rs是铜质分流电阻，Rt是在线圈支路中串联的温度补偿电阻，Rt是锰铜电阻，其阻值受温度变化影响很小，即温度系数小。因Rt的值比Rg大，故Rg的变化不会使这条支路的总电阻产生大的变化，电流分配将因而基本不变，从
18、而起到了补偿作用。要想温度补偿效果好，Rt应取值增大，而Rt太大又会使动圈支路的电流减小，因此要求表头灵敏度很高。对准确度要求高的仪表，可以采取图2-7所示串并联补偿电路。图2-7 所示的是 串并联温度补偿电路。图2-7中，Rg和R3是铜电阻，R1和R2是锰铜电阻，Rs是用猛铜做成的分流电阻。当温度升高时，R3和 Rg 均增大较多，导致 Ig下降，I2也随之下降，结点c、d之间的电压 Ucd下降，而b、c 点之间的电压Ubc 上升，因此流过线圈的电流Ig 又上升，从而补偿了刚才的下降。同时由于R3 是铜电阻，故这个支路电阻上升快，I3和Ig的分配关系将变化，Ig 会增加，于是又补偿一部分Ig
19、的下降。四、电磁系检流计四、电磁系检流计 磁电系检流计是一种高灵敏度仪表，用来测量极微小的电流或电压（10 安，10 伏或更小）。他们经常在平衡测量电路中被当作指零仪使用，其标尺不注明电压或电流数值，它们仅仅检测电路中是否存在电流，检流计由此得名。1.检流计的结构特点检流计的结构特点 因为检流计需要有高灵敏度，所以在磁电系结构上要采取一些特殊措施：1)去掉起阻尼作用的铝制构架。为了减少空气隙的距离，增加可动线圈匝数，检流计的可动部分没有铝制的框架，检流计的阻尼只能由动圈和外电路闭合后产生。动圈在磁场中运动所产生的感应电动势要通过检流计的外接电路产生感应电流，从而产生相应的阻尼力矩。2)采用悬丝
20、（吊丝或张丝）悬挂动圈，以消除可动轴与轴承之间的摩擦。磁电系检流计的结构如图2-8所示，图中动圈1由悬丝2悬挂起来，悬丝用黄金或紫铜制成以提高灵敏度。悬丝除了产生小的反作用力矩外，还作为把电流引入线圈的引线。动圈的另一电流引线是金属丝3。3)采用光反射的指示装置，进一步提高检流计的灵敏度和改善活动部分的运动特性。光标指示装置如图2-9所示，它是在小镜（见图2-8）一定距离处安装一个标尺，狭窄的光束由小灯经透镜投向小镜，经小镜反射到刻度尺上，形成一条细小的光带，指示出活动部分的偏转大小。当动圈偏转角为 时，反射光束与光源入射光束之间的夹角为,设光点在标尺上的偏转为d时则有：(式2-8)式中，为标
21、度尺与小镜的距离，当很小时可近似认为：（式2-9）检流计的灵敏度可表示为：（式2-10）由上式可知，在电流和偏转角一定的情况下检流计的灵敏度正比于标尺与小镜的距离 ，ldtg2ld2lIlIdS2l图2-8 磁电系检流计结构示意图1-动圈；2-悬丝；3-金属丝；4-小镜；5-极掌图2-9 光标指示装置因此，在实际应用中，为增大，往往采用固定的反射镜使光线多次反射,或将光路系统和标度尺做成单独的部件，安装于检流计的外部。无论采用何种方式，其灵敏度远大于采用机械指针的指针式检流计的灵敏度。2.2.检流计的运动特性及参数检流计的运动特性及参数 1）运动特性：描述检流计可动部分的力学方程式为 （式2-
22、11）式中，J为可动部分的转动惯量，为偏转角，M=KI为转动力矩，M=D 是悬丝提供的反作用力矩，MP 是阻尼力矩。可动线圈转动时，可动线圈产生的感应电动势一般与转动速度成正比，此感应电动势产生一个与通入线圈的电流反方向的感应电流，设检流计内阻为 Rg，外电路电阻为R，则感应电流ip为：（式2-12）此电流与气隙中的恒定磁通相互作用，产生阻碍可动部分运动的阻尼力矩Mp，即 Mp ip 或 （式2-13）这里，P 称为阻尼系数。引入 后，式（2-11）可改写为：（式2-14）上式是一个二阶、常系数、非齐次微分方程式，其特解 是可动部分的稳定偏转角。通过解微分方程可以画出可动部分运动曲线，如图2-
23、10所示，图中曲线1、曲线2、曲线3、分别是欠阻尼、过阻尼和临界阻尼情况下的运动曲线。2）检流计的参数 内阻Rg：检流计内阻包括动圈、悬丝、引线金属丝的电阻及接线柱的接触电阻。外临界电阻：检流计工作在临界阻尼状态所需接入的外线路电阻称为临界电阻。电流常数：灵敏度S 的导数称为电流常数，常用标度尺与检流计反射镜之间距离为1m时，1mm分度表示的被测电流值。振荡周期：检流计处于开路状态，阻尼作用最小，指示器自由振荡，指示器同方向连续两次经过标度尺零线的时间间隔。lPMMMdtdJ22dtdRRigp1dtdPMPRRg1dtdPMPKIWdtdPdtdJ22图2-10 可动部分运动状态曲线 阻尼时
24、间：检流计处于临界状态，指示器自标度尺边缘位置回到零线1个分度为止的这段时间。例如AC 型检流计的参数为：内阻500欧，外临界电阻20000欧，电流常数1.5安培/毫米，振荡周期5秒。3.检流计的正确使用检流计的正确使用 1）使用时要轻拿轻放，以防吊丝振断。用完后须将止扣器锁上或用导线将端子短接。2）使用要按规定工作位置放置，具有水准指示装置的，用前应调好水平。3）在被测量的大致范围未知时，测量时要记住配用一个万用分流器或串一个大保护电阻。4）不要用万用表或电桥去测量检流计内阻，以防损坏检流计线圈。第三节第三节 磁电系电压表磁电系电压表 一、基本电路一、基本电路 磁电系表头的内阻是不变的，若在
25、表头两端施加一允许电压，表头将有与施加电压成正比的电流流过，从而引起指针偏转。如果在标尺上用电压单位来刻度，就变成了电压表。指针偏转角与被测电压关系可从式（2-5）推出，即：(式2-15)式中，为测量机构的电压灵敏度。可见，磁电系测量机构同时也是一个简单的电压表。因表头允许通过的电流很小，容许加在表头两端的电压也很小，所以一般只能做成毫伏表。为了扩大其电压量程,必须与表头串联一较大的电阻，称为附加电阻。二、扩程方法二、扩程方法 与表头串联一个附加电阻就构成了单量程电压表，如图2-11（a）所示。设表头电流量程为Ig，内阻为 Rg，则附加电阻 Rm 与电压量程U的关系为：或写成 (式2-16)与
26、表头串联多个电阻就构成了多量程电压表，如图2-11（b）所示。各附加电阻与电压量程的关系为：(式2-17)USRUSISUgUS)(mggRRIUggmRIURggRIUR11 (式2-18)(式2-19)附加电阻一般由锰铜丝烧制。由于锰铜丝的温度系数小，可以减小误差。附加电阻也有内附与外附两种方式。在测量较高电压时，因电阻发热较大，耐压较高，常采用外附方式。当磁电系电压表的量程较小时，如毫伏表，其串联的附加电阻值较小，因而对表头不能提供足够的温度补偿，此时应采用如图2-12所示的串联温度补偿电路，图中R1和R2是锰铜电阻，R3 是铜电阻。(式2-18)(式2-19)用电压表测量电压时，电压表
27、内阻愈大，电压表接入被测电路后的分流作用越小，对被测电路工作状态的影响越小，测量误差就越小。电压表内阻是测量机构的电阻Rg与附加电阻之和。电压表各量程的内阻与相应电压量程的比值为一个常数，这常数常常在电压表的刻度盘上注明，它的单位为“欧/伏”，它是电压表的一个重要参数，这个参数大，说明该电压表并到被测电路上对电路的分流作用小。gIUUR122gIUUR233图2-11 直流电压表（a）单量程；（b）多量程图2-12 串并联温度补偿电路第四节第四节 万用电表万用电表 万用电表（简称万用表），又称繁用表或多用表，它是一种多量程、多功能、便于携带的电工用表。万用表由表头、测量线路、转换开关以及外壳等
28、组成：1）表头：是磁电系表头，一般电流40100A，用来指示被测量的数值。2）测量线路：用来把各种被测量转换为适合表头测量的微小的直流电流。3）转换开关用来实现对不同测量线路的选择，以适合各种被测量的要求。本节我们将以500型万用表为例讲述万用表的测量原理及正确使用方法。图2-13是500型万用表的外形。图2-13 500型万用表 图2-14是500型万用表的总电路图，图中有两只开关，它由许多固定触点和可动触点组成。通常把可动触点称为“刀”，而把固定触点称为“掷”。图2-14中左边开关K1是一种二层三十二掷开关，共十二个档位，右边开关K2，是二层二刀十二掷，也有十二个档位，开关K1、K2 分别
29、对应于图2-13中的左、右两个开关旋钮。当旋转转换开关旋钮时，各刀跟着旋转，在某一位置上与相应的掷位闭合，使相应的测量线路与表头和输入插孔接通。左右两个开关应配合使用，例如当进行电阻测量时，先把左边旋钮旋到“”位置，然后再把右边旋钮旋到适当的量程位置上。500型万用表选用满偏电流为40微安，内阻为2.5K的磁电系电流表表头。图2-14 500型万用表总电路图 310310 测直流电压的原理可看成图2-15中50A电流档的基础上串接各附加电阻构成，即等效电流表表头满偏为50A，等效内阻为3.75/15=3K。例如,在等效表头基础串接11.4+35.6=47K 的附加电阻便构成直流2.5V电压档，
30、即(47+3)x50 x10 =2.5V，这就是说等效表头在满偏置50A时，对应被测电压为2.5V。习惯上把等效表头满偏电流的倒数称为电压灵敏度（电压表内阻常数）。例如在2.5伏档时内阻常数为 =20000/V 。此时的电压灵敏度并非式（2-15）中的Su,Su的含义是单位被测电压所对应的测量机构稳定偏转角。3610501图2-15 直流电流测量电路图2-16 直流电压测量电路 一、直流电流档的测量电路一、直流电流档的测量电路 将图2-14中左边开关 K1 旋至“A”处，右边开关旋至对应各电流量程档位上（如50A），便得到图2-15所示直流电流测量电路。假设电位器调至右端电阻值为0.25千欧，
31、右边开关K2旋至50A档，则表头支路总电阻0.25+1+2.5=3.75K，表头分流电阻为 12 +2.25 +675+67.5+6+1.5=15000K，表头满偏为40A时，对应被测最大电流为 40 x(15+3.75)/15=50 A。二、直流电压测量电路二、直流电压测量电路 当转换开关置于直流电压档，组成的电路如图2-16所示。三、交流电压档测量电路三、交流电压档测量电路 当转换开关置于交流电压档，便得到图2-17所示电路。由于磁电系表头只能测直流不能测交流信号，所以测交流电压时，必须对输入信号进行整流，从而测得直流脉动信号的平均值，再乘波形系数便得到交流信号有效值。图2-17 交流电压
32、测量电路 图2-17中，由两支CP11型二极管组成半波整流电路。在交流电压正半周时，右边二极管导通，左边二极管截止，电流流入表头；在交流电压负半周时，右边二极管截止，左边二极管导通，将表头短接，从而没电流流入表头，左边二极管在交流电压负半周时，能基本上消除右边二极管上的反向压降，防止右边二极管被击穿。设被测交流电压为，经半波整流后，只剩下正半周电压。半波整流后的平均值为：(式2-20)(Sin2210ttdUUU45.02上式还可写为：(式2-21)式中，U为被测电压有效值。可见，测得平均电压 后，再乘以波形系数2.22便得被测电压有效值。万用表交流档的标度尺是按有效值来刻度的。如果将万用表用
33、于非正弦交流电压的测量,则所得结果并不是非正弦交流电压的真有效值，此时应根据被测非正弦交流电压的波形系数，对测量结果进行修正。图2-17中表头和整流器部分可等效成一个内阻为2.24K，满偏电流为117.3A的电流表头。该等效表头在满偏位置，开关置于10伏档时所测交流电压有效值为 U=117.3x10 x(2.24+35.6)x10 x2.22V=9.85V 10V 四、直流电阻档测量电路四、直流电阻档测量电路 万用表的电阻档，实质上就是一个多量限的欧姆表。其测量电路可看成一个内阻为Rg满偏电流为Ig的等效电流表头串接被测量电阻Rx后接在一端电压为E的干电池两端，流过被测电阻的电流为 （式2-2
34、2）由上式可见，流过表头的电流与被测电阻不是线性关系，所以欧姆表刻度是不均匀的。当被测电阻Rx=时，表头指针不转，停在机械零点位置。可见，欧姆表标度尺是反向刻度，与电压、电流档的标尺刻度方向相反，如图2-18所示。当Rx=Rg时，表头指针指向中间位置，所指示的值称为欧姆中心值。500型万用表的欧姆档电路如图2-18所示。可以验证，当被测电阻Rx=0，开关置于1、10、100、1k、10k档时，等效表头均指向满偏位置，等效表头内阻（欧姆中心值）分别为10、100、1k、10k、100k。就是说，根据欧姆中心值，可以按十进制扩大量程。这样做可以使各个量程共用一条刻度尺，使读数方便。在各档中，被测电
35、阻和相应档欧姆中心值相等时，表头指针指向中间位置。一般测量电阻在0.110倍欧姆中心范围内读数才比较准确。UU22.2U63gxRREI图2-18 电阻测量电路 当干电池用久后，其电势E会下降，当被测电阻Rx=0时，表头指针将达不到满偏刻度，为此图2-18中设有1.9k的可调电阻，称为零欧姆调整器，当移动其动触头，改变表头分流电阻，使指针指在欧姆刻度尺零位。如果调到极限位置，指针还不能归零，则需要更换电池。五、五、500500型万用表的技术性能与正确使用型万用表的技术性能与正确使用 1.1.技术性能技术性能 直流电流档和电阻档准确度为2.5级；交流电压档准确度为5.0级、内阻参数为4000/V
36、；0500伏直流电压档准确度为2.5级，内阻参数为20000/V。2.2.正确使用正确使用 1）应特别注意左右两个按钮的配合使用，不能用电流档和电阻档测电压，否则会损坏表头。2）每一次测电阻，一定要调零。用电阻档测量时，注意“+”插孔是和内部电池的负极相连的。“*”端插孔是和内部电池的正极相连的。x10k电阻档开路电压为10伏左右，其余电阻档开路电压为1.5伏左右。3）每次用毕后，最好将左边旋钮旋至“”处，使测量机构两极接成短路。右边旋钮也应旋至“”处。思思 考考 题题2-1为什么磁电系仪表标尺刻度是均匀的？2-2磁电系测量机构为什么不能直接用于交流量的测量？2-3图2-19是利用一磁电系表头
37、制成多量程电表的两种电路，图(a)为开路式，图(b)为闭路式，试说明两种电路的优缺点。2-4有一电源E给负载电阻供电，供电电流为I，用一个内阻是R的电流表测量电流，求电流表内阻引起的测量结果的相对误差是多少？fR图2-19 题2-3图2-5检流计在用完或搬动时，为什么必须将止动器锁上或用导线将两个接线端钮连接起来？2-6为什么检流计能检测微小电流，其结构上有何特点？2-7有一个400A内阻250的表头，欲制成电流表和电压表，电路如图2-20所示，求各电阻值和电压档的内阻常数（电压灵敏度/V）。图2-20 题2-7图2-8某万用表在使用R1档进行零位调节时，发现不能将指针调到零位，而在欧姆档的其他倍率当时，指针可以调到零位，试述产生上述现象的原因？
