第1章电气测量的基本知识

电气测量技术序论内容提要课程介绍教学安排测量的基础知识1.课程介绍课程名称：电气测量技术、电工测量、电磁测量、电工仪表与测量、电工仪表主要内容：本课程①是研究常用仪表的原理、结构、使用操作技术；②是各种电、磁量（电量+磁量）的测量方法；③是测量误差与数据处理的技术。课程结构：电工仪表+测量技术；相关课程：电工理论、电子技术、检测与转换技术等。电磁测量技术的三个方面电磁量的测量方法电磁测量仪器仪表的设计制造电磁量的量值传递1.课程介绍电气测量的对象：电量：如电流、电压、功率、电能、频率、电阻、电感、电容以及时间常数等。磁量：主要指磁场以及物质在磁场磁化下的各种磁特性，例如磁场强度、磁通、磁感应强度、磁势、磁导率、磁滞和涡流损耗等的测量。电测量和磁测量又可统称为电磁测量或电气测量。1.课程介绍应用领域电工仪表及测量技术对从事电气技术工作的人员来说是十分必要的；不论是电气设备的安装、调试、实验、运行、维修；还是对电气产品进行检验、测试、鉴定都会涉及电磁测量方面的技术问题。应用于工农业生产、生活、国防、科研等各领域。如，变电所、配电室、发电厂、电力监控网、火箭发射中心、家用电能计量表等。测量是认识客观事物,用数量描绘客观事物,进而掌握事物本质的手段。门捷列夫说：“没有测量，就没有科学”所谓测量,就是被测量和同类标准量进行比较的一个实验过程。日常生活中处处离不开测量,科学的进步和发展离不开测量，离开测量就不会有真正的科学。生产发展离不开测量农业社会中，需要丈量土地、衡量谷物，就产生了长度、面积、容积和重量的测量；掌握季节和节候，出现了原始的时间测量器具，并有了天文测量。现代化的工业生产中，处处离不开测量。例如，一个大型钢铁厂需要约2万个测量点。古代使用的测量工具主要是规、矩、准、绳。规就是画圆的圆规。矩是曲尺，可用于检查直角，画长方形和正方形。木工现在还在使用曲尺，学生和科研人员绘图用的三角板和丁字尺，是矩的进一步发展。准是水准器，用于检查是否水平。绳子可用于画直线和检测直线。准和绳，现在仍是木工和建筑工人的主要测量工具日晷，又称“日规”，是我国古代利用日影测得时刻的一种计时仪器。其原理就是利用太阳投射的影子来测定并划分时刻。日晷通常由铜制的指针和石制的圆盘组成。这种利用太阳光的投影来计时的方法是人类在天文计时领域的重大发明，这项发明被人类沿用达几千年之久电气测量在生活中的应用：电子血压计摘自维基百科被命名为“和谐号”的高速动车组列车均为CRH系列，是中华人民共和国铁道部向庞巴迪、川崎重工业、阿尔斯通和西门子公司购买动车组技术，并通过技术转移方式，在中国国内生产有关高速铁路车辆，达到一定程度的国产化。目前共有六个大系列（CRH6型车在产中），分别是CRH1、CRH2、CRH3、CRH5、CRH6及CRH380系列。交流传动机车中华人民共和国铁道部亦向西门子公司、阿尔斯通、东芝、庞巴迪等引进交流传动技术，并通过技术转移方式，在中国国内生产最高速度120km/h的“和谐”型大功率铁路机车车辆中国铁道部号称自主研发世界领先的“动车防追尾系统”主要指自动闭塞系统。自动闭塞系统是一个智能化先进列车控制系统，它将充分利用当今的计算机技术、通信技术等高新技术，提高铁路的运营水平和火车的运输能力和运输效率，保证安全行驶。2011年7月23日，温州两列动车追尾事故，让许多乘客和网友纷纷质疑：为何号称世界领先的“动车防追尾系统”在关键时刻没能发挥作用自动闭塞系统的原理大致是这样的：铁轨上安装有一个个类似传感器一样的接收装置，只要前方列车的车轮压上钢轨，“前方有列车占用轨道”的信息，就会通过铁轨，传送给后方列车和调度中心。后方列车接到前方列车的位置信息后，调整速度，以保证两车之间有个安全的距离，这个安全距离也叫闭塞区。据中国工程院院士、北京交通大学教授王梦恕介绍，自动闭塞系统要求6公里以内没车的时候才可以开行，距离前车4公里内就亮黄灯，提示减速。距离2公里时会显示红灯，提示要停车。在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量例如，每种新设计的飞机，需要测试飞机高速飞行中受气流冲击作用下的性能，通过风洞试验测定机身、机翼的受力和振动分布情况，以验证和改进设计。电气测量的发展过程：仪器仪表的发展最能体现电气测量技术的发展。仪器仪表的发展可以大致分为三个阶段:1.课程介绍（1）古典（机械式）电工仪器仪表发展阶段（2）数字式仪表发展阶段（3）自动测试（智能式）系统发展阶段。1.课程介绍发展趋势数字化网络化小型化智能化电磁测量技术的特点准确度高：误差可以小到测量速度快：测量的数值覆盖面广：灵敏度高s/101032次7610101071010A1510天空，海洋，地面还是进入人体内的细胞，到处都有用电磁测量技术解决测量问题的例子，电磁测量深深扎根国民经济和科学技术的各个领域。而且各个行业不同的测量时间迅速推动电磁测量技术不断发展。湿度、压力，振动、速度、位移、液位，人的血压，地震波，飞行高度，潜水深度也都可以先变成与其成函数关系的电磁量或电路参数再用电磁测量。2.教材及参考资料《电气测量》陈立周机械工业出版社2004.6《电气测量》陶时澍哈尔滨工业大学出版社1997.8《电磁测量》唐统一赵伟清华大学出版社1997.7电气测量技术申忠如科学出版社4、电工仪表资源中华电工仪表网中国仪器仪表国际网站中国仪器网中华电工仪器仪表信息网《电测与仪表》杂志社地址：哈尔滨市哈平路128号邮编：150040电话：[phone]哈尔滨电工仪表研究所全国电工仪器仪表标准化技术委员会中科院电工研究所中国电力科学研究院电测量研究所。Fluke570系列红外测温仪能够测量表面温度，帮助快速定位润滑油问题、过载、短路或线相错误和过热设备，减少工作和重复时间，从而提高性能激光测距仪电能质量分析仪来自泰克的数字万用表，轻松完成多功能精密测量与分析泰克DMM4050和DMM4040万用表提供了6.5位分辨率，可以以0.0024%的基本VDC准确度测量电压、电阻和电流。频率、周期、电容和温度集成测量功能意味着您可以使用一台仪器进行多种测量。您还可以监测和记录测量指标在测量期间的变化或环境范围，查看统计值，了解电路性能如何变化。此外，专用前面板按钮可以快速进入常用功能和参数，缩短设置时间。DMM4050/4040万用表为您最苛刻的测量提供了多功能工具和所需的准确TDS3000C数字荧光示波器系列您需要的性能，您承受得起的价格泰克TDS3000C系列示波器拥有高达500MHz的带宽，在紧凑的电池供电的设计中提供了经济的性能。TDS3000C系列示波器现在配有USB主机端口和PC连接软件，同时提供了熟悉的操作和简单的导航功能，您可以用更少的时间学习和重新学习怎样使用示波器，用更多的时间完成手头的任务。第1章测量的基本知识2测量方式分类1测量基本知识度量器及电学基准国际单位制测量单位什么是电工测量（电气测量、电磁测量）?什么是测量?比较测量（也可包含在直接测量中）组合测量间接测量直接测量第1章测量的基本知识4仪表的准确度3误差的基本概念什么叫误差绝对误差相对误差引用误差最大引用误差☆1.1测量的基本概念1、什么是测量：所谓测量，是指用实验的方法，将被测（未知量）与已知的标准量进行比较，以得到被测量大小的过程；是对被测量定量认识的过程。☆1.1测量的基本概念2、什么是电气测量？是指把被测的电量或磁量直接或间接地与测量单位的同类物理量（或者可以推算出被测量的异类物理量）进行比较的过程。☆1.1测量的基本概念3、测量单位（unitofmeasurement）把测量中的标准量定义为“单位”，单位是一个选定的标准量（或参考量）。独立定义的单位称“基本单位”；由物理关系导出的单位称“导出单位”。测量结果可以由两部分组成，即测量单位和纯数0XAXX式中X表示被测量表示测量所得的数字值，即单位的倍数X0表示测量单位XA1.2国际单位制（SI）1960年第十一届国际计量大会上正式通过国际单位制SI。注：SI是国际单位制的国际通用符号。目，国际单位制下7个基本单位：长度米M质量千克（公斤）Kg时间秒S电流安[培]A热力学温度开[尔文]K物质的量摩[尔]Mol发光强度坎[德拉]cd法文：LeSystèmeInternationald'Unités(SI)英文：InternationalSystemofUnits1.2国际单位制1.2.1SI基本单位的定义米：光在真空中（1/299792458s）时间间隔内所经过路径的长度。[第17届国际计量大会（1983）]1960年第十一届国际计量大会：“米的长度等于氪－86原子的2P10和5d1能级之间跃迁的辐射在真空中波长的1650763．73倍”。千克：国际千克原器的质量。[第1届国际计量大会（1889）和第3届国际计量大会（1901）]1.2国际单位制1.2.1SI基本单位的定义开尔文：水三相点热力学温度的1/273.16。[第13届国际计量大会（1967），决议4]摩尔：是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元（原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合）数与0.012kg碳-12的原子数目相等。[第14届国际计量大会（1971），决议3]坎德拉：是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为540×1012Hz的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为（1/683）W/sr。[第16届国际计量大会（1979），决议3]秒：铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。[第13届国际计量大会（1967），决议1]安培：在真空中，截面积可忽略的两根相距1m的无限长平行圆直导线内通以等量恒定电流时，若导线间相互作用力在每米长度上为2×10-7N，则每根导线中的电流为1A。[国际计量委员会（1946）决议2。第9届国际计量大会（1948）批准]☆国际单位制（SI）的导出单位电荷量库［仑］C电位（电压、电动势）伏［特］V电容法［拉］F电阻欧［姆］Ω电导西［门子］S电感亨［利］H功率（辐射通量）瓦［特］W磁通量韦［伯］Wb磁通量密度磁感应强度特［斯拉］TH1.国际单位制（SI）1960年第十一届国际计量大会上正式通过国际单位制SI。1984年2月国务院颁布了《中华人民共和国法定计量单位》，决定我国法定计量单位以国际单位制为基础。表0-1电磁学单位的部分SI导出单位UqC国际单位制（SI）的导出单位国际单位制中具有专门名称的导出单位量平面角弧度rad立体角球面度sr频率赫［兹］Hz力（重力、压力）牛［顿］N压强（应力）帕［斯卡］Pa能量（功、热）焦［耳］J国际单位制（SI）的导出单位摄氏温度摄氏度0C光通量流［明］lm光照度勒［克斯］lx放射性活度贝可［勒尔］Bq吸收剂量戈［瑞］Gy剂量当量希［沃特］Sv国际单位制是由国际单位制单位、国际单位制词头和国际单位制的十进倍数单位三部分组成。国际单位制词头表示使单位增大或缩小的十进倍数。例：5.4X10-9s=5.4ns1.3.电学单位新基准及度量器基准：能最精确地复现或保存单位的物理现象或实物叫基准。实物基准：能最精确地复现或保存单位的实物叫实物基准（如国际千克原器，原子钟等）。自然基准：能最精确地复现或保存单位的