电气测量教学大纲(32课时)

-1-《电气测量》课程教学大纲山东农业工程学院制定（修订）单位：机械电子工程系制定（修订）时间：2015年8月-2-课程中文名称：电气测量课程英文名称：ElectricMeasurement课程代码：学时数：32学时学分数：2学分先修课程：高等数学、电路分析、电工技术、电子技术基础适用专业：机电一体化、电气自动化、通信技术、汽车检测与维修一、课程的性质和任务1.课程性质《电气测量》课程是机电一体化、电气自动化、通信技术和汽车检测与维修的专业选修课。2.课程任务《电气测量》是一门以电气测量基本知识和基本电气测量技术为主体、讲授、实验和计算机仿真与辅助分析并重的课程。通过本课程的学习和实验，掌握常用的电工、电子仪器仪表的使用方法；进一步掌握电工测量的基本技能；初步掌握现代设计方法；培养实事求是、一丝不苟的科学作风；提高实验的基本技能及分析解决基本实际问题的能力。二、本课程与其他课程的联系与分工本课程的先修课程主要有高等数学、电路分析、电工技术和模拟电子基础等。本课程的很多内容都与电力拖动、工厂供配电有联系，是主要后续课程之一。该课程是机电一体化、电气自动化、通信技术和汽车检测与维修专业的选修课程，学习一定要紧密结合工程背景，通过多练习有助于学生掌握课程内容，希望每章后多布置习题给同学们练习。三、课程教学内容第一章电工仪表与测量的基本知识教学目的与要求：了解仪表的分类、型号、标志，仪表的技术要求。掌握电工测量的基本知识和测量方法、误差分析及计算、准确度确定方法等。电工测量的基本知识和测量方法。测量误差及其消除方法。仪表的误差，准确度及主要的技术要求。电工仪表的分类、标志和型号。-3-教学重点与难点：重点：仪表的误差及准确度难点：概念的理解第一节测量方法的分类一、测量方式的分类1、直接测量2、间接测量3、组合测量二、测量方法（数据读取方法）的分类1、直读法2、比较法第二节电工仪表的分类一、模拟指示仪表二、数字仪表三、比较仪器第三节电工仪表的组成和基本原理一、模拟指示仪表的组成1、产生转动力矩的装置2、产生反作用力矩的装置3、产生阻尼力矩的装置二、数字仪表的组成第四节测量误差及其表示方法一、测量误差的分类1、系统误差（1）基本误差（2）附加误差2、随机误差3、疏忽误差-4-二、侧俩个误差的表示方法1、绝对误差2、相对误差3、引用误差4、正确度、精密度、准确度第五节工程上最大测量误差的估计及系统误差的消除一、直接测量方式的最大误差二、间接测量方式的最大误差三、系统误差的消除方法1、从制造角度2、从使用角度第六节随机误差的估计一、随机误差的特点二、计算步骤三、课程实验（一）减小仪表测量误差的方法熟悉恒压源与恒流源的使用。掌握电工仪表测量误差的计算方法及减小仪表误差的测量方法。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容安全用电知识。实验仪器及设备的认识。减小仪表误差的测量方法。第二章电流与电压的测量教学目的与要求：了解电工指示仪表的组成。掌握测量机构的工作原理及主要的技术特性。测量机构的作用、性能及组成。磁电系测量机构。电磁系测量机构。电动系测量测量机构。其它的测量机构。教学重点与难点：重点：磁电系、电磁系、电动系的工作原理及主要技术特性。-5-难点：磁电系、电磁系、电动系的工作原理。第一节电流与电压的测量方法一、直接测量二、间接测量第二节磁电系仪表一、磁电系仪表结构二、磁电系仪表工作原理三、技术性能四、电流表分流器五、电压表的附加电阻第三节磁电系检流计一、结构二、可动部分的运动方程三、动圈从静止至稳定过程1、欠阻尼状态2、临界阻尼状态3、过阻尼状态第四节电磁系仪表一、电磁系仪表的结构二、电磁系仪表的工作原理三、电磁系仪表技术性能1、改变电压量程2、改变电流量程第五节电动系仪表一、电动系仪表的结构二、电动系仪表的工作原理三、电动系仪表的技术性能第六节测量用互感器-6-一、互感器的用途二、工作原理三、互感器的误差1、变比误差2、相角误差四、互感器的连接五、钳式电流表第七节万用电表一、万用电表的结构二、500型万用表电路三、直流电流测量电路四、直流电压测量电路五、直流电阻测量电路第八节直流电位差计一、直流电位差计工作原理二、电位差计特点1、利用补偿原理2、采用高准确度的元件三、实用电位差计的结构第九节电流表与电压表的使用与选择一、选择仪表类型二、选择仪表准确度三、选择量程四、选择内阻五、选择工作条件六、课程实验（一）电工仪表使用与测量误差计算-7-熟悉实验台上仪表的使用及布局；熟悉恒压源与恒流源的使用及布局；掌握电压表、电流表内电阻的测量方法；掌握电工仪表测量误差的计算方法。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容安全用电知识。实验仪器及设备的认识。电压表、电流表内电阻的测量方法第三章功率和电能的测量教学目的与要求：介绍电动系功率表、低功率因数功率表、三相功率表、感应系电能表的原理与使用方法,其中工作原理可作一般了解，测量方法以及测量时的电路连线，包括单相与三相，有功与无功的功率表、有功与无功电能表都必须熟练掌握。教学重点与难点：重点：功率表和电度表的工作原理及使用方法。难点：功率表和电度表的校验。第一节功率和电能的测量方法一、功率测量方法1、直接法2、间接法二、电能测量方法1、直接法2、间接法三、变换式功率表第二节电动系功率表一、工作原理二、扩大功率表量程1、扩大电流量程2、扩大电压量程三、功率表接线-8-1、正确接线2、错误接线第三节低功率因数功率表一、带补偿线圈的低功率因数功率表二、带补偿电容的低功率因数功率表三、采用张丝结构低功率因数功率表四、使用电功率因数功率表的注意点第四节三相功率的测量一、用单相功率表测三相功率1、一表法2、二表法3、三表法二、用三相功率表测三相功率第五节感应系电能表及电能的测量一、感应系电能表结构二、工作原理第六节三相有功电能表一、三相有功电能表的结构二、三相有功电能表的接线三、性能指标第七节三相无功电能表和无功电能的测量一、三相四线制武功电能表的测量二、三相三线制无功电能表的测量三、用单相的电能表测对称的三相三线制的无功电能四、课程实验（一）三相电路功率的测量掌握不同电路选择功率的测量方法。学会用二瓦计、三瓦计测量三相功率。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）-9-电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容1、讲授功率的测量方法。2、用二瓦计、三瓦计法测量三相电路的功率第四章频率和相位的测量教学目的与要求：主要介绍测量频率的方法，以及电子数字频率计的结构与原理。用电子数字频率计测量频率，是今后测量频率的主要手段，也是频率计的发展方向教学重点与难点：重点：频率的测量方法，相位的测量方法难点：频率计和相位表的工作原理第一节频率的测量方法一、工频的测量1、电动系频率表测量（1）电动系频率表的结构（2）电动系频率表工作原理（3）电动系频率表标尺特性2、用变换式频率表测量（1）、变换式频率表的结构（2）、变换式频率表工作原理（3）、变换式频率表标尺特性3、用振簧式频率表测量二、低频和高频的测量1、比较法2、无源测量法3、计数法第二节数字频率计的测量原理一、硬件计数频率计-10-二、软件计数频率计1、软件计数频率计的结构2、软件计数频率计的工作原理三、计数器的测量误差1、秒信号时间不准造成的误差2、触发误差3、量化误差第三节相位的测量方法一、相位含义二、测量相位方法1、直接法2、间接法3、比较法三、变换式相位表第四节电动系相位表一、电动系相位表结构二、电动系相位表工作原理三、电动系三相相位表四、电动系三相相位表工作原理五、课程实验（一）时间参数的测量掌握用示波器测量周期和时间的方法；掌握用示波器测量时间间隔的方法。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容示波器测量交流电压的周期、脉冲宽度、脉冲波形上升沿、方波下降沿的测量。第五章电路参数的测量-11-教学目的与要求：本章介绍使用单电桥、双电桥和交流阻抗电桥测量电路参数的原理与方法。要求能根据参数类型正确选择仪器，掌握仪器的使用规范与正确的测量步骤。兆欧表和接地电阻测量仪是安装、维修现场所必备工具，要求熟悉它的使用方法。变压器比率臂电桥和带电测温装置的内容，可根据专业选择讲授或布置学生自学。教学重点与难点：重点：椭圆法测量相位；阻抗的模拟测量与数字化测量。难点：数字式测量第一节电路参数的测量方法一、测量方法1、直读法2、比较法3、谐振法4、间接法第二节直流单电桥一、单电桥电路构成二、单电桥工作原理三、单电桥特点第三节直流双电桥一、双电桥电路构成二、双电桥工作原理第四节交流阻抗电桥一、结构与工作原理二、平衡条件三、收敛性第五节变压器比率臂电桥一、变电压式比率臂电桥二、变电流式比率臂电桥-12-三、双边式变电压电桥四、变比电桥五、变比误差测量第六节带电测温装置一、电路结构二、温升计算第七节兆欧表一、结构与电路二、采用晶体管直流变换器的兆欧表三、兆欧表的使用第八节接地电阻测量仪一、测量仪的结构二、接地电阻测量仪的工作原理三、数字钳式接地电阻测量仪第九节数字电阻测量仪一、电阻欧姆值/电压变换电路二、测量在线电阻三、课程实验（一）电路参数的测量掌握用示波器测量相位差的方法；学会用李沙育图形测量信号频率及相位差。（二）本实验课程涉及的主要仪器设备（或场所设施）电工电子实验室实验台（三）本实验课程的实验内容测量同频率正弦量的相位差，用Lissajous图形法测量信号源的频率。第六章磁的测量教学目的与要求：电磁测量包括电测量和磁测量，磁测量多在设计和研究领域中使用。在生产磁性材料的工厂，如硅钢片厂、磁钢厂，使用的多是专用装置，这些装置在一般工厂并不常见，所以本章只介绍磁测量的的基本内容和基本原理，-13-以及通用的磁测量装置，为将来可能从事磁测量工作的同学打下一个基础，在介绍中，也暂不涉及测量中的具体技术问题教学重点与难点：重点：电测量和磁测量的基本内容和基本原理难点：磁测量装置的工作原理第一节概述一、磁场测量二、磁性材料的磁性能测量第二节磁场的测量一、用冲击检流计测量磁通1、冲击检流计特性2、冲击检流计测量磁通原理二、磁通计1、磁通计结构2、磁通计测量原理三、高斯计第三节磁性材料的测量一、磁性材料的测量方法二、用冲击电流计测量磁性材料直流磁特性三、交流磁特性测量1、最大磁感应强度的测量2、最大磁场强度的测量四、测量交变磁场下的功率第七章电子电压表教学目的与要求：本章主要介绍模拟式和数字式电子电压表。前者是在传统的磁电系电压表基础上，增加了检波、放大等电子电路，提高它的频率范围、灵敏度和输入阻抗。后者则是从根本上改变传统仪表的读数方式，采用模数转换和数字显示技术，完全消除了因可动部件引发的误差，改变了制造仪表的生产工艺。-14-教学重点与难点：重点：模拟式电子电压表和数字式电子电压表的使用。难点：模拟式和数字式电子电压表的工作原理第一节电子电压表的结构与特点一、电子电压表的特点1、利用检波电路提高测量的频率范围2、利用放大电路提高仪表灵敏度和量程范围3、利用放大电路提高仪表的输入阻抗4、利用各种补偿电路提高仪表的线性二、模拟式电子电压表的结构类型1、放大—检波式2、检波—放大式3、调制式4、外差式三、数字电压表的结构类型1、电压—时间变换型2、电压—频率变换型3、逐次逼近比较型第二节电子电压表的检波电路一、峰值检波1、开路式峰值检波2、闭路式峰值检波3、峰—峰值检波二、平均值检波1、半波平均值检波2、全波平均值检波3、具有负反馈的线性放大器4、具有负反馈的线性平均值检波电路-15-三、有效值检波第三节模拟式电子电压表实例一、JFX晶体管万用表二、JB-1B晶体管电压表三、HFJ-8超高频毫伏计第四节模拟式电子电压表的使用一、注意事项第五节数字电压表实例一、CL系列数字式交流电压表二、CL系列数字式交流电压表的输入通道三、A/D转换芯片ICL7135四、时钟电路五、显示电路第六节数字万用表实例一、数字万用