电磁测量第一章概要

NorthChinaElectricPowerUniversity绪论电磁测量的基本概念仪表和测量方法的分类测量误差直读仪表的准确度等级测量误差的合成与估计系统误差的消除测量结果的数据处理直读仪表测量机构中的力矩第一章测量的基本知识NorthChinaElectricPowerUniversity绪论2.生产技术、科技交流和贸易所必需生产自动化、质量检验、设备状态在线监测离不开测量；测量是保证产品质量、决定工程成败的主要手段；可靠准确的测量手段和统一的测量单位是国际贸易和国际科学技术交流的共同语言“没有测量就没有科学”－－门捷列夫；“每一件事只有当被测量时才能被认识”－－汤姆逊；1.科学研究的关键技术科技发展靠试验,试验以量的概念为基础一、测量的意义NorthChinaElectricPowerUniversity电力系统产品是电能，在生产、输送、分配和使用中的各个环节对电能质量、电器设备和线路运行情况进行监视、控制和管理靠的是仪器、仪表——测量技术！现代化的测量手段是电力系统安全稳定运行的必要保障3.电力生产中至关重要技术手段NorthChinaElectricPowerUniversity测量在电力系统的应用领域电网监测、控制智能化、高电压测试、远距离输电、新能源开发、保护、电气设备状态监测、广域测量技术和智能电网……电力科技进步均与测量技术密切相关！NorthChinaElectricPowerUniversity0xAXxX:被测量Ax:数字值x0:测量单位一个物体状态或过程具有可测特性，物理量的测量是通过其与一个相应的测量单位相较而确定的。完整地表述每一个物理量，必须要有它的数值和单位二、测量的基本概念1.测量的定义通过实验的方法进行比较的过程单位标准量被测参数量值测量结果“测量是以确定量值为目的的一组操作”（国际通用计量学推荐）NorthChinaElectricPowerUniversity测量标准测量单位的复制和传递比较手段测量用仪器仪表的设计制造2.测量的“三要素”测量方法如直接测量、间接测量、直读测量、比较测量测量的概念（续）与测量相近的名词有测试、计量等本课程研究测量的一个分支:电磁测量与计量和测试技术相交叉和联系！NorthChinaElectricPowerUniversity3.测量、计量与测试区别测量——确定一个被测参量量值大小的比较过程计量——为保证量值的统一、准确、一致的一种测量测试——一般指试验与测量的整个过程，它既可以是定量的，也可以是定性的一些指示性的测量也称为测试，如器件工作状态的导通与截止；电平的高与低。NorthChinaElectricPowerUniversity4.电测领域中的被测对象及被测量电量及场量的测量：u，i，p，B，H，E……频率、相位、脉冲数、调制度、信号频谱、信噪比、带宽、品质因数、信号波形的失真度、相移、延时、衰减、增益信号特征的测量：R，L，C参数,电子元器件参数电路参数和元件的测量：NorthChinaElectricPowerUniversity仪器仪表的原理及设计电磁量的量值传递电磁量的测量方法电磁量值的最优获取途径信号传输电磁量的转换和干扰抑制5.电磁测量研究内容NorthChinaElectricPowerUniversity第一节电磁测量的基本概念一、表示测量仪表和测量结果性能的参数测量过程：被测参数的量值和单位标准量进行比较测量结果=被测参数的量值/单位标准量测量本质：对被测物理量进行“取样”，并定量“读出”1．灵敏度xS仪表输出信号的变化量与输入信号的变化量的比值测量仪表的测量结果与被测量的真实值接近的程度2．准确度NorthChinaElectricPowerUniversity多次测量时，各次测量值之间接近的程度3．精密度准确度和精密度的综合概括，全面衡量测量结果优劣的程度。4．精确度．．．．．．．．．．．．．．．．．．弹着点分布5．可靠性测量仪表受外界因素影响时，测量结果变化的程度。精密度高准确度高NorthChinaElectricPowerUniversity二、单位制1．国际单位制(SI)构成国际单位制SI单位SI单位的十进倍数单位SI基本单位（7个）SI导出单位包括SI辅助单位在内的具有专门名称的SI导出单位（21个）组合形式的SI导出单位2．我国法定计量单位我国的法定计量单位由所有国际单位制中的单位和部分非国际单位制单位构成。NorthChinaElectricPowerUniversity附：基本单位、导出单位和单位制基本单位独立定义的单位。导出单位由基本单位导出的单位。测量单位的确定和统一是非常重要的但电磁学在发展中单位制繁多：单位制是由一组选定的基本单位和由定义方程式与比例因子确定的导出单位组成的一个完整的单位体制。厘米克秒(CGS)单位制——静电单位制；电磁单位制(MKSA)绝对实用安培制——SI国际单位制NorthChinaElectricPowerUniversity附：1960年国际计量大会通过国际单位制SISI七个基本单位：米，千克，秒，安培，开尔文，摩尔，坎德拉SI两个辅助单位：弧度，球面度SI单位制构成原则：1.先选基本单位，再选导出单位；2.一贯性原则(换算系数总是1)；3.一种物理量只有一种单位；4.倍数一律按十进或千进关系构成.NorthChinaElectricPowerUniversity长度单位米(m)：一米等于氪86原子的2p10和5d5能级之间跃迁所对应的辐射，在真空中1650763.73个波长的长度。质量单位千克(kg)：一千克等于国际千克原器的质量时间单位秒(s)：一秒是铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的9192631770个周期的持续时间。电流单位安培(A)：一安培恒定电流，若流经保持在处于真空中相距一米的两根无限长、圆截面无限小的平行导线内，两导线之间产生的力在每米长度上等于2*10-7牛顿。实物基准；自然基准附：1960年国际计量大会通过国际单位制SI自然基准是通过原子常数的测定而建立起来的。激光技术、红外技术和约瑟夫森器件的发展，缩短了计量单位由实物基准过渡到自然基准的进程。NorthChinaElectricPowerUniversity附：电磁学单位的部分SI导出单位物理量定义方程式单位名称单位代号电量库仑C电势伏特V电容法拉F电阻欧姆Ω电导西门子S电场强度伏/米V/m磁通韦伯Wb磁感强度特斯拉T磁场强度安/米A/m…qWUItqqUCIURRC1dUEtEmSBmrIH2NorthChinaElectricPowerUniversity三、仪表的型号1．安装式仪表的型号组成用途号设计序号系列代号形状第一位代号形状第二位代号安装式便携式表盘上型号：NorthChinaElectricPowerUniversity形状第一位代号：按仪表面板形状最大尺寸编制形状第二位代号：按仪表外壳形状尺寸编制系列代号：按仪表的工作原理编制C:表示磁电系T:表示电磁系D:表示电动系G:表示感应系L:表示整流式Q:表示静电系用途号：按被测量编制如：V:电压表A:电流表W:功率表举例：42L6-V设计序号为6的整流式电压表，形状代号42可在产品目录查得其外形尺寸和安装开孔尺寸。符号解释NorthChinaElectricPowerUniversity２．便携式仪表的型号组成简要介绍，祥见课本与安装式仪表区别：无形状代号举例：T62-V序号为62的电磁系电压表此外：系列代号前加一个汉语拼音字母表示类别如：Q表示电桥P表示数字式四、仪表中的符号NorthChinaElectricPowerUniversity仪表的符号及其识别1.直读仪表类型2.仪表符号表示的意义3.举例：电动系Electrodynamic工作环境温度2KVBIII612型编号62781961年1月代表意义：磁电系绝缘实验电压2KV准确度等级防外磁场等级表示符号：1.5表盘符号信息NorthChinaElectricPowerUniversity五、度量器度量器：测量单位的复制实体(量具)分类：基准器（基准量具）标准器（标准量具）工作量具准确度高低电磁测量中的标准器：标准电池、标准电阻、标准电容、标准电等。NorthChinaElectricPowerUniversity1汞(+);2镉汞齐(-);3铂引线;4硫酸镉溶液;5玻璃外壳;6硫酸镉结晶;7硫酸亚汞电池电势：1.0186V左右电池内阻：500-1000欧姆稳定度：可达2ppm作用：保持和传递电动势饱和式分类：饱和式和不饱和式（溶液浓度）功能：作为标准，不作为供能元件１.标准电池NorthChinaElectricPowerUniversity标准电池饱和式：准确度等级较高，电动势随温度变化较大，随时间变化较小。不饱和式：准确度等级较低，电动势随时间变化较大，随温度变化较小。饱和式不饱和式正极负极玻璃容器硫酸镉饱和溶液硫酸镉结晶体硫酸亚汞硫酸镉不饱和溶液NorthChinaElectricPowerUniversity2.标准电阻制作：标准电阻线圈由锰铜丝绕成.锰铜丝电阻器的特点:电阻率大,温度系数小,热电势很小(1.5uV/C)电阻器采用双股绕制.电阻器的标称值均为Ω10n5~3n功能：保存和传递电阻单位的标准量具1骨架;2锰铜丝;3绝缘盖;4电流端钮;5电位端钮;6温度计插孔NorthChinaElectricPowerUniversity要求：准确度高、稳定性好、可靠性强。（1）直流标准电阻直流标准电阻分为定值标准电阻和变值标准电阻（标准电阻箱）直流标准电阻在温度+20℃时的电阻值为R20，在温度t时的电阻为。变值标准电阻的准确度低于定值标准电阻])20()20(1[220ttRRtNorthChinaElectricPowerUniversity标准电阻分类固定直流标准电阻可变直流标准电阻P´CPC´Rx低阻值电阻的四端结构高阻值的三端结构R两端电阻NorthChinaElectricPowerUniversity国家基准器采用基准器组。假定这一组的平均值在一段时期内保持不变。我国的电阻基准器组名义值采用1欧姆的10只标准电阻。单个电阻器的阻值相对基准器组平均值的年变化小于0.2。电阻器放置在200.005C的油槽中。小知识双线并绕的方法减小了电感的效应，交叉并绕的方法既减小了电感效应又减小了电容效应。双线绕交叉绕iiii（2）交流标准电阻NorthChinaElectricPowerUniversity3.标准电感要求：电感值稳定，不随时间发生变化品质因数尽量高电感值与电流无关与频率关系尽可能小分类：自感和互感两类绕制：在非金属骨架上多股绕制使用注意事项(略）注意：电路书上的电感是理想化的模型，现实中的电感还有电阻值存在。NorthChinaElectricPowerUniversity注意：交流标准元件，电阻制造最容易，其次是电容，电感是最难。实际在使用时尽量选用标准电阻和标准电容4.标准电容要求：1.电容值稳定，不随时间发生变化2.损耗因数(D=tg△)尽量小3.电容值与温度、湿度、频率和电压关系尽可能小制作：用损耗小的材料作介质，极板要刚性好，变形小。通常做成三端使用注意事项(略）NorthChinaElectricPowerUniversity标准电容实例标准电感实例NorthChinaElectricPowerUniversity标准电阻实例NorthChinaElectricPowerUniversity一、测量仪表的分类1.测量仪表组成测量电路：将被测量转变成测量机构能够直接测量的量测量机构：使仪表指示出被测量（可动部分偏转，由标尺指示）（核心）测量电路测量机构xyx:被测量可以是电压、电流、功率、电荷或电阻、电容、电感、互感等y:中间参量，测量机构一般只能把y变成偏转角度，是x的单值函数:仪表指针偏转角度第二节仪表和测量方法的分类No