电工仪表与测量讲义解读.doc

第一章　　电工仪表与测量的基本知识 第一节　　电工测量的基本知识 电工测量　 电工测量就是借助于测量设备，把未知的电量或磁量与作为测量单位的同类标准电量或标准磁量进行比较，从而确定这个未知电量或磁量（包括数值和单位）的过程。 一个完整的测量过程，通常包括如下几个方面。 ⒈测量对象 电工测量的对象主要是：反映电和磁特征的物理量，如电流（I）、电压（U）、电功率（P）、电能（W）以及磁感应强度（B）等;反映电路特征的物理量，如电阻（R）、电容（C）、电感（L）等；反映电和磁变化规律的非电量，如频率（F）、相位移(ψ)、功率因素（λ）等。 ⒉测量方法 根据测量的目的和被测量的性质，可选择不同的测量方法。 ⒊测量设备 对被测量与标准量进行比较的测量设备，包括测量仪器和作为测量单位参与测量的度量器。进行电量或磁量测量所需的仪器仪表，统称为电工仪表。电工仪表是根据被测电量或磁量的性质，按照一定原理构成的。电工测量中实用的标准电量或磁量是电量或磁量测量单位的复制体，称为电学度量器。电学度量器是电气测量设备的重要组成部分，它不仅作为标准量参与测量过程，而且是维持电磁学单位统一。保证量值准确传递的器具。电工测量中常用的电学度量器有标准电池、标准电阻、标准电容和标准电感等。 测量方法的分类 ⒈按被测量的测量方式分类 ⑴直接测量：在测量过程中，能够直接将被测量与同类标准量进行比较，或能够直接用事先刻度好的测量仪器对被测量进行测量，从而直接获得被测量数值的测量方式，称为直接测量。例如：用电压表测量电压、用电度表测量电能以及用直流电桥测量电阻等都市直接测量。直接测量方式常被广泛应用于工程测量中。 ⑵间接测量:当被测量有余某种原因不能直接测量时，可以通过直接测量与被测量有一定函数关系的物理量，然后按函数关系计算出被测量的数值，这种间接获得测量结果的方式称为间接测量。例如，用电压表－电流表法测量电阻，是利用电压表和电流表分别测量出电阻两端的电压和通过该电阻的电流，然后根据欧姆定律 计算出被测电阻R的大小。间接测量方式广泛应用于科研实验室及工程测量中。 ⒉按度量器参与测量过程的方式分类 在测量过程中，作为测量单位的度量器可以直接参与，也可以间接参与。根据度量器参与测量过程的方式，可以把测量方法分为直读法和比较法。 ⑴直读法：用直接指示被测量大小的电工仪表进行测量，能够直接从仪表刻度盘上读取被测量数值的测量方法，称为直读法。用直读法测量时，度量器不直接参与测量过程，而是间接地参与测量过程。直读法测量的过程简单，操作容易，读数迅速，但其测量的准确度不高。 ⑵比较法：将被测量与度量器在比较仪器中直接比较，从而获得被测量数值的方法，称为比较法。在电工测量中，采用比较法具有很高的测量准确度，但测量时操作比较烦琐，相应的测量设备也比较昂贵。 根据被测量与度量器进行比较时的不同特点，又可将比较法分为零值法、较差法和替代法三种。 零值法又称为平衡法，是利用被测量对仪器的作用与标准量对仪器的作用相互抵消，由指零仪表作出判断的方法，即当指零仪表指示为零时，表示两者的作用相等，仪器达到平衡状态。此时按一定的关系可计算出被测量的数值。显然，零值法测量的准确度主要取决于度量器和指零仪表的灵敏度。 较差法时通过测量被测量与标准量的差值,或正比于该差值的量，根据标准来确定被测量的数值的方法。采用较差法可以达到较高的测量准确度。 替代法是分别把被测量和标准量接入同一测量仪器，在标准量替代被测量时，调节标准量，使仪器的工作状态在替代后保持一致，然后根据标准量来确定被测量的数值。用替代法测量时，由于替代前后仪器的工作状态是一样的，仪器　本身的性能和外界因素对替代前后的影响几乎是相同的，因此有效的克服了所有外界因素对测量结果的影响。使用替代法测量的准确度主要取决于替代的标准量。 测量单位制 测量单位使确定一个被测量的标准，因此测量单位的确定和统一大合唱非常重要的。我国国务院于1984年2月27日发布了《关于在我国统一实行法定计量单位的命令》，命令规定我国统一实行以国际单位制为基础的法定计量单位。国际单位制是1960年第11届国际计量大会通过的，其国际代码是SI。电工测量中常用的并具有专门名称的SI导出单位见表1-1。 需要说明的是：工程测量中，电能常用的“千瓦时（）”不是SI单位。千瓦时（）与SI单位中能量单位“焦（J）”的换算关系是： 测量误差 在测量过程中，由于受到测量方法、测量设备、测量条件及观测经验等多方面因素的影响，测量结果不可能是被测量的真实数值，而只是它的近似值。任何测量的结果与被测量的真实值之间总是存在着差异，这种差异就称为测量误差。 一、测量误差的分类 根据产生测量误差的原因，可以将测量误差分为系统误差、偶然误差和疏失误差。 ⒈系统误差 在相同条件下多次测量