电工仪表与测量的基本知识

电工仪表与测量第一章电工仪表与测量的基本知识〈一〉常用电工仪表的分类电工仪表种类很多，按结构和用途不同，主要分为指示仪表、比较仪表、数字仪表和智能仪表四大类。指示仪表特点：能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通过指示器直接指示出被测量的大小，故又称为直读式仪表。按工作原理分类：主要有磁电系仪表、电磁系仪表、电动系仪表和感应系仪表。此外，还有整流系仪表、铁磁电动系仪表等。典型仪表：安装式仪表、便携式仪表比较仪表•比较仪表的特点：在测量过程中，通过被测量与同类标准量进行比较，然后根据比较结果才能确定被测量的大小。•比较仪表分类：直流比较仪表和交流比较仪表。直流电桥和电位差计属于直流比较仪表，交流电桥属于交流比较仪表。•典型仪表：比较式直流电桥•数字仪表•数字仪表的特点：采用数字测量技术，并以数码的形式直接显示出被测量的大小。•数字仪表的分类：常用的有数字式电压表、数字式万用表、数字式频率表等。•典型仪表：数字式电压表智能仪表•智能仪表的特点：利用微处理器的控制和计算功能，这种仪器可实现程控、记忆、自动校正、自诊断故障、数据处理和分析运算等功能。•智能仪表的分类：智能仪表一般分为两大类：一类是带微处理器的智能仪器；另一类是自动测试系统。•典型仪表：数字式存储示波器电工指示仪表的型号•安装式指示仪表型号的编制规则42C10—A是方形安装式磁电系电流表↓↓↓↓（形状代号）它表示这是一块42系列的方形安装式仪表。（系列代号）它是按仪表工作原理的系列编制。如：磁电系C、电磁系T、电动系T、感应系G、电子系Z。（设计序号）它是按产品设计的先后顺序编制。（用途号）它表示该仪表的用途。如：A-电流表、V-电压表、Hz-频率表、W-功率表。•便携式指示仪表型号的编制规则T19—A（由于便携式仪表不是固定安装在开关板上的，故↓↓↓不需要前面的形状代号，其他编制规则与安装式∧∧∧仪表相同。）系设用列计途代序号号号∨∨∨•电能表型号的编制规则电能表型号的编制规则与便携式指示仪表的形式相似，但含义不同。DD282─（设计序号）┖─（系列代号，按仪表工作原理的系列编制。如：单相电能表-DD，三相有功电能表-DS，三相四线电能表-DT，无功电能表-DX）×–判断题（）1、DD282表示单相电能表。（）2、44C2-A表示便携式磁电系直流电流表。•选择题1、T19-V表示（）A、安装式电磁系电压表B、便携式磁电系电压表C、便携式电磁系电压表2、DT12表示（）A、单相电度表B、三相有功电能表C、三相四线电能表•填空题1、数字式仪表的特点是采用测量技术，并以直接显示出被测量的大小。2、智能仪器一般分为两大类，一类是的智能仪器，另一类是。•解答题1、D19-W仪表型号的含义是什么？2、DT12仪表型号的含义是什么？√CC数字数码形式带微处理器自动测试系统表示一块设计序号是19的便携式电动系功率表表示一块设计序号是12的三相四线制电能表二电工指示仪表的误差和准确度一、仪表的误差及分类1、基本概念：误差：测量结果与被测量的实际值之间的差值。准确度：仪表的测量结果与实际值的接近程度。2、分类1）基本误差仪表在正常工作条件下（指规定的温度和放置方式，没有外电场和外磁场的干扰等），由于仪表的结构、工艺等方面的不完善而产生的误差。2）附加误差仪表因为偏离了规定的工作条件（如温度、频率、波形的变化超出规定的条件，工作位置不当或存在外电场和外磁场的影响时）而产生误差。【结论一】：基本误差是仪表本身所固有的误差，操作者是不能让其减少的，而附加误差实际上是一种因外界工作条件改变而造成的额外误差，是可以减少甚至消除的。二、误差的表示方法1、绝对误差a、概念：仪表的指示值AX与被测量实际值AO之间的差值，叫做绝对误差。用△表示。b、公式：△＝AX－AO2、相对误差a、概念：绝对误差△与被测量实际值AO比值的百分数，叫做相对误差。用γ表示。b、公式：γ=（△/AO)Ⅹ100%3、引用误差a、概念：绝对误差△与仪表量程（最大读数）Am比值的百分数叫引用误差。用γm表示。b、公式：γm＝（△/Am）Ⅹ100%概念延伸：例题1：用一只标准电压表来校验甲、乙两只电压表，当标准表的指示值为220V时，甲、乙两表的读数分别为220.5V和219V，求甲、乙两表的绝对误差。解：甲表的绝对误差：△1＝AX－AO＝220.5－220＝+0.5V乙表的绝对误差：△2＝AX－AO＝219－220＝－1V【结论二】：绝对误差有正负之分。正误差说明仪表指示值比实际值大，负误差说明指示值比实际值小。实际上在测量同一被测量时，我们可以用绝对误差的绝对值|△|来比较不同仪表的准确程度。|△|越小的仪表越准确。实际应用中，对准确度较高的仪表一般都给出该表的校正值，以便在测量过程中校正被测量的指示值，从而提高测量准确度。概念延伸：例题2：已知甲表测量200V电压时△1＝+2V，乙表测量10V电压时△2＝+1V，试比较两表的相对误差。解：甲表的相对误差为：γ1=（△/AO)Ⅹ100%＝（+2/200）Ⅹ100%＝+1%乙表的相对误差为：γ2=（△/AO)Ⅹ100%＝（+1/100）Ⅹ100%＝+10%【结论三】：在测量不同大小的被测量时，不能简单地用绝对误差△来判断测量结果的准确程度。实际测量中，相对误差不仅常用来表示测量结果的准确程度，而且便于在测量不同大小的被测量时，对其测量结果的准确程度进行比较。【结论四】：引用误差实际上就是仪表在最大读数时的相对误差，即满度相对误差。因为绝对误差基本不变，仪表量程也不变，故引用误差可用来表示一只仪表的准确程度。三、仪表的准确度•准确度：仪表的最大绝对误差△m与仪表量程Am比值的百分比。（±K%）±K%=(△m/Am)×100%国家标准中规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。最大引用误差越小，仪表的基本误差越小，准确度越高。根据国家标准规定，我国生产的电工仪表的准确度共7级。各等级的仪表在正常工作条件下使用时，其基本误差不得超过表1-5中的规定。1-5仪表的基本误差准确度等级0.10.20.51.01.52.55.0基本误差%±0.1±0.2±0.5±1.0±1.5±2.5±5.0课堂练习：判断题（）1、电工指示仪表准确度的数字越小，表示仪表的准确度越低。（）2、测量误差实际上就是仪表误差。（）3、工程中，一般采用相对误差来表示仪表的准确度。（）4、选择仪表时，要求其准确度越高越好。（）5、0．2级仪表的准确度比0.1级仪表的准确度高。（）6、仪表的准确度越高，测量结果就越准确度。选择题1、工程中，一般采用（）误差来反映仪表的准确度。•A、相对B、引用C．绝对2、仪表的标度尺刻度不准造成的误差叫（）。•A、基本误差B、附加误差C．引用误差3、在测量不同大小的被测量时，可以用（）来表示测量结果的准确程度。•A、相对误差B、绝对误差C．引用误差4、仪表的准确度越高，基本误差越（）。•A、低B、大C、小5、（）情况下，仪表的准确度等于测量结果的准确度。•A、当被测量大于仪表的量程的•B、当被测量小于仪表的量程的•C．当被测量等于仪表的量程的解答题1、两个电压的实际值分U1A=100V,U2A=10V;测量值分别为U1X=98V,U2X=9V.分别求出两次测量的绝对误差和相对误差？答案：判断题（×）1、电工指示仪表准确度的数字越小，表示仪表的准确度越低。（×）2、测量误差实际上就是仪表误差。（×）3、工程中，一般采用相对误差来表示仪表的准确度。（×）4、选择仪表时，要求其准确度越高越好。（×）5、0．2级仪表的准确度比0.1级仪表的准确度高。（×）6、仪表的准确度越高，测量结果就越准确度。选择题1、工程中，一般采用（B）误差来反映仪表的准确度。•A、相对B、引用C．绝对2、仪表的标度尺刻度不准造成的误差叫（A）。•A、基本误差B、附加误差C．引用误差3、在测量不同大小的被测量时，可以用（A）来表示测量结果的准确程度。•A、相对误差B、绝对误差C．引用误差4、仪表的准确度越高，基本误差越（C）。•A、低B、大C、小5、（C）情况下，仪表的准确度等于测量结果的准确度。•A、当被测量大于仪表的量程的•B、当被测量小于仪表的量程的•C．当被测量等于仪表的量程的解答题1、两个电压的实际值分U1A=100V,U2A=10V;测量值分别为•U1X=98V,U2X=9V.分别求出两次测量的绝对误差和相对误差？•解：△U1=U1X-U1A=98-100V=-2V•△U2=U2X-U2A=9-10V=-1V•r1=△U1/U1A×100﹪=-2/100×100﹪=-2﹪•r2=△U2/U2A×100﹪=-1/10×100﹪=-10﹪三测量误差及消除方法2、测量误差的分类测量误差系统误差基本误差：由仪表结构造成的误差附加误差：偏离规定的工作条件造成的误差随机误差疏忽误差偶发原因引起大小方向都不确定的误差疏忽误差：测量人员疏忽造成3、系统误差产生原因及消除办法①.仪表本身结构造成的误差:这种误差可通过改善材料性能与制造工艺来消除.例如摩擦误差,是仪表的可动部分采用转轴式结构必然会产生的一种误差.只要改善转轴材料或采用悬丝结构或选用数字显示形式代替.误差就可以减小或消除。②.外界干扰造成的误差:如电磁干扰,地磁干扰.可以在结构上采用屏蔽法、或在测量方法上采取比较法、正负误差补偿法，减少或消除干扰所造成的影响。例如测量后将仪表调转180°，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。③.环境条件变化造成的误差:只要改善环境条件，例如使用空调,或在内部结构中进行补偿,例如电阻温度的的正负补偿，都能使误差得以减少或消除。4、偶然误差产生原因及消除办法①.偶然误差又称为随机误差，是一种大小和符号都不确定的误差，即在同一条件下对同一被测量重复测量时，各次测量结果都不一致，没有确定的变化规律。产生偶然误差的原因很多，如温度、湿度、磁场、电场、电源频率等的偶然变化都可能引起这种误差；此外，观测者本身感官分辨本领的限制，也是偶然误差的一个来源。偶然误差反映了测量的精密度，偶然误差越小，精密度就越高。反之则精密度越低。系统误差和偶然误差是两类性质完全不同的误差。系统误差反映在一定条件下误差出现的必然性；而偶然误差则反映在一定条件下误差出现的可能性。系统误差和偶然误差两者对测量结果的综合影响反映为测量的准确度，又称精确度。②.偶然误差的消除与系统误差不同，对于偶然误差，不能用试验的方法加以检查和消除，只能根据多次测量中各种偶然误差出现的或然率用统计学的方法加以处理。理论和实践证明，在足够多次的测量中，绝对值相等的正误差和负误差出现的机会(次数)是相同的，而且，小误差比大误差出现的机会总是更多。这样，在足够多次的测量中，偶然误差的算术平均值必然趋近于零。这是因为在一系列测量的偶然误差总和中，正、负误差互相抵消的结果。由此可知，为了消除偶然误差对测量结果的影响，可以采用增加重复测量次数的方法来达到。测量次数愈多，测量结果的算术平均值愈趋近于实际值。所以，在测量仪器仪表选定以后，测量次数是保证测量精密度的前提。在工程测量中，由于偶然误差较小，通常可以不予考虑。5.疏失误差产生原因及消除办法①.疏失误差疏失误差是在测量过程中由于操作、读数、记录和计算等方面的错误所引起的一种明显歪曲测量结果的误差。例如对测量仪表的不正确读数，对观察结果的不正确记录等等。显然，凡是含有疏失误差的测量结果是应该摒弃的。②.疏失误差的消除由于疏失误差大多数情况下由测量人员粗心大意造成的，所以测量人员要有严谨的科学态度和工作作风，加强责任心。测量结果是显然错误的，并且常常严重地歪曲了测量的结果，因此，包含有疏失误差的测量结果是不可信的，应予以抛弃。课堂练习选择题1、随机误差又叫做（）。•A、系统误差B、偶然误差C．绝对误差2、由电源突变引起的误差叫（）。•A、系统误差B、偶然误差C．绝对误差3、绝对误差用符号（）表示。•A、XB、△XC．A解答题1、简述疏失误差的原因及其消除方法。BBB