电工仪表与测量的基本知识(第一讲)课件.ppt

1、l电气测量技术、电工测量、电磁测量、电工仪电气测量技术、电工测量、电磁测量、电工仪表及测量、电工仪表表及测量、电工仪表l电工测量技术是研究各种电磁量（电量电工测量技术是研究各种电磁量（电量+ +磁量）磁量）的测量方法，相应仪表的原理、结构、使用操的测量方法，相应仪表的原理、结构、使用操作技术以及测量误差与数据处理的技术。作技术以及测量误差与数据处理的技术。l课程电工仪表技术课程电工仪表技术+测量技术。测量技术。电参数 I、U、P、Q、 等电测量电磁量电路参数R、L、C等磁测量 、B、H、 等研究对象：研究对象：l电工测量技术对从事电气技术工作的人员来说电工测量技术对从事电气技术工作的人员来说是

2、十分必要的；不论是电气设备的安装、调试、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、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。测试、鉴定都会涉及电磁测量方面的技术问题。l应用于工农业生产、生活、国防、科研等各领应用于工农业生产、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。网、火箭发射中心、家用电能计量表等。学习学习电工仪表与测量电工仪表与测量这门课的目的：这门课的目的： 掌握电气测量的基本原理和方法，认识新型掌握电气测量

3、的基本原理和方法，认识新型电气测量仪器的基本原理和应用技术。电气测量仪器的基本原理和应用技术。1. 能够根据被测对象的特点制定合理的测量方案能够根据被测对象的特点制定合理的测量方案. 能够准确选择和使用测量仪器能够准确选择和使用测量仪器3. 严格正确地处理测量数据，获取最佳的测量结果严格正确地处理测量数据，获取最佳的测量结果要求：要求：了解基本概念、掌握基本原理、熟悉基本方法了解基本概念、掌握基本原理、熟悉基本方法考核方式：考核方式：B类考核类考核1.总课时：总课时：54课时，其中理论课时，其中理论34学时，实践学时，实践21学时；学时；2.最终成绩由最终成绩由3次过程性考核和平时成绩组成，平

4、时次过程性考核和平时成绩组成，平时成绩分为考勤、作业和平时表现是三部分构成；成绩分为考勤、作业和平时表现是三部分构成；3.理论授课地点：理论授课地点：412，实践授课地点：专业实训室，实践授课地点：专业实训室4.三次迟到视为一次旷课，三次以上旷课考勤成绩三次迟到视为一次旷课，三次以上旷课考勤成绩为零，病事假需班主任签字同意，如遇紧急情况，为零，病事假需班主任签字同意，如遇紧急情况，后续补假条亦可。后续补假条亦可。电气测量仪器的发展的阶段电气测量仪器的发展的阶段1.20世纪世纪50年代以前，机械式的模拟指示仪器年代以前，机械式的模拟指示仪器（如指针式万用表、晶体管电压表等）；（如指针式万用表、晶

5、体管电压表等）；2.20世纪世纪50年代左右，电子式的模拟指示仪器年代左右，电子式的模拟指示仪器（如数字式电压表、数字频率计等）；（如数字式电压表、数字频率计等）；3.20世纪世纪70年代初，智能仪器；年代初，智能仪器；4.20世纪世纪80年代以后，虚拟仪器（检测技术与年代以后，虚拟仪器（检测技术与计算机技术有机结合）；计算机技术有机结合）；l数字化数字化l网络化网络化l智能化智能化l小型化小型化目 录第1章 电工仪表与测量的基本知识第2章 测量用互感器第3章 磁电系仪表第4章 电磁系仪表第5章 电动系仪表第6章 电能表第7章 电工型万用表与钳形电流表第8章 绝缘电阻表与接地电阻测量仪第12章

6、 数字式仪表第一章第一章 电工仪表与测量的基本知识电工仪表与测量的基本知识l前言、测量的基础知识前言、测量的基础知识l课题一、电工测量的基本知识课题一、电工测量的基本知识l课题二、电工仪表的分类及表面标志课题二、电工仪表的分类及表面标志前言前言-测量总论测量总论1、测量的意义测量的意义 日常生活中处处离不开测量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，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。离开测量就不会有真正的科学。一、测量的基本概念一、测量的基本概念没有望远镜就没有没有望远镜就没有天文学，没有显微天文学，没有显微镜就没有细胞学，镜就没有细胞学，没有指南针就没有没有

7、指南针就没有航海事业航海事业 生产发展离不开测量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、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，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处处离不开测量。例如，一个大型钢铁厂需要约2万个测万个测量点。量点。在高新技术和国防现代化建设中则更是离不开测量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

8、试飞机高速飞行中受气例如，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。力和振动分布情况，以验证和改进设计。1.狭义测量的定义狭义测量的定义2测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。测量是为了确定被测对象的量值而进行的实验过程。2在测量过程中，人们借助专门的设备，把被测对象直接或在测量过程中，人们借助专门的设备，把被测对象直接或间接地与同类已知单位进行比较，取得用数值和单位共同间接地与同类已知单位进行比较，取得用数值和单位共同表示的测量结果。表示的测量结果

9、。二、测量的定义二、测量的定义 测量结果测量数值测量结果测量数值. .测量单位，测量单位，即：即：0 xxx2测量的内涵测量的内涵 测量对象测量对象：被测客体中的相应的量值信息；：被测客体中的相应的量值信息； 测量目的测量目的：从被测对象取得一个定量的认识；：从被测对象取得一个定量的认识； 测量过程测量过程: 通过实验去认识对象的过程通过实验去认识对象的过程 测量方法测量方法：比较；：比较； A.直接比较直接比较 B.间接比较；间接比较； C.需要测量仪器；需要测量仪器； 测量标准测量标准：同类已知单位。：同类已知单位。 测量结果测量结果：最终能表示给测量主体（人）：最终能表示给测量主体（人）

10、被测物体的重量等于标被测物体的重量等于标准砝码的重量准砝码的重量被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘被测物体的重量从度盘上读数，因为，弹簧秤度盘上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。上的刻度是事先与标准量进行比较的结果。2.广义测量的定义广义测量的定义2广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而广义地讲，测量不仅对被测的物理量进行定量的测量，而且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。且还包括对更广泛的被测对象进行定性、定位的测量。例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源例如故障诊断、无损探伤、遥感遥测、矿藏勘探、地震源测定、卫星定位等。测定、卫星定位等。2而测

11、量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息，而测量结果也不仅仅是由量值和单位来表征的一维信息，还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对象的属性还可以用二维或多维的图形、图像来显示被测对象的属性特征、空间分布、拓朴结构等。特征、空间分布、拓朴结构等。 2广义测量原理可以从信息获取过程来说明，包括信息的感广义测量原理可以从信息获取过程来说明，包括信息的感知和信息识别两个环节。知和信息识别两个环节。 1.测量的基本要素测量的基本要素 被测对象测量人员测试仪器系统信 息显 示感知和识别被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境被测对象、测量仪器、测量技术、测量人员和测量环境对象对象属性属性影

12、响影响影响影响影影响响测量策测量策略、算法略、算法数据状态数据状态参数命令参数命令被测信息被测信息原理原理方法方法被测被测对象对象仪器仪器系统系统测量测量人员人员测量测量环境环境激励信号激励信号选择选择仪器仪器决定决定方法方法图图1-3 1-3 测量的基本要素测量的基本要素2.测量过程测量过程基本要素之间的互动关系基本要素之间的互动关系2论证阶段论证阶段测量的主体（测量人员）根据测试任务的要求、被测对象测量的主体（测量人员）根据测试任务的要求、被测对象的特点、属性，及现有仪器设备状况，拟定合理的测试方的特点、属性，及现有仪器设备状况，拟定合理的测试方案。案。2设计阶段设计阶段* 选择测试仪器，

13、组建测试系统。选择测试仪器，组建测试系统。* 制定出测试策略（测量算法）和操作步骤（测试程序）制定出测试策略（测量算法）和操作步骤（测试程序）2实施阶段实施阶段* 对仪器和系统实施测试操作（发控制命令），按照逻辑对仪器和系统实施测试操作（发控制命令），按照逻辑和时序完成测量过程，取得测量数据和时序完成测量过程，取得测量数据;* 分析测量误差并显示测量出结果。分析测量误差并显示测量出结果。执执行行测测量量操操作作测测试试数数据据处处理理测测量量结结果果显显示示结结 束束设设置置仪仪器器工工作作参参数数实实施施阶阶段段被被测测对对象象设设计计阶阶段段测测量量任任务务要要求求组组建建测测量量系系统统

14、需需 求求 分分 析析拟拟定定测测量量方方案案现现有有仪仪器器设设备备选选用用测测量量仪仪器器（测测试试硬硬件件平平台台）决决定定测测量量技技术术（测测试试软软件件平平台台）完完成成仪仪器器互互连连拟拟定定测测量量步步骤骤开开 始始论论证证阶阶段段3.被测对象被测对象信息信息2广义的测量是信息的获取，信息反映了事物的运动的状态广义的测量是信息的获取，信息反映了事物的运动的状态及其变化方式。信息又可分为自然信息和社会信息两大类。及其变化方式。信息又可分为自然信息和社会信息两大类。4.测量仪器系统测量仪器系统量具和仪器量具和仪器2测量仪器系统包括量具、测试仪器、测试系统及附件等测量仪器系统包括量具

15、、测试仪器、测试系统及附件等5.测量的主体测量的主体测量人员测量人员2手动：由测量主体（测量人员）直接参与完成手动：由测量主体（测量人员）直接参与完成2自动：测量主体交给智能设备（计算机等）完成，但测量自动：测量主体交给智能设备（计算机等）完成，但测量策略、软件算法、程序编写需由测量人员事先设计好。策略、软件算法、程序编写需由测量人员事先设计好。2测量中所采用的原理、方法和技术措施，总称为测试技术。测量中所采用的原理、方法和技术措施，总称为测试技术。2根据定义而令系数为根据定义而令系数为1的量称为单位。的量称为单位。2单位是表征测量结果的重要组成部分，又是对两个同类量单位是表征测量结果的重要组

16、成部分，又是对两个同类量值进行比较的基础。值进行比较的基础。国际单位制（SI）International System of Units21980年由国际计量大会（CGPM）采纳和推荐的一种一贯单位制。注：注： SI是国际单位制的国际通用符号。是国际单位制的国际通用符号。2目前，国际单位制下目前，国际单位制下7个基本单位：个基本单位： 4 长长 度度 米米 M 4 质质 量量 千克（公斤）千克（公斤） Kg4 时时 间间 秒秒 S4 电电 流流 安安培培 A4 热力学温度热力学温度 开开尔文尔文 K 4 物质的量物质的量 摩摩尔尔 Mol4 发光强度发光强度 坎坎德拉德拉 cd2米：光在真空中

17、（光在真空中（1/299792458s1/299792458s）时间间隔内所经过路）时间间隔内所经过路径的长度。径的长度。 第第1717届国际计量大会（届国际计量大会（19831983） 2千克：国际千克原器的质量。国际千克原器的质量。 第第1 1届国际计量大会届国际计量大会（18891889）和第）和第3 3届国际计量大会（届国际计量大会（19011901） 2秒：铯铯-133-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的的辐射的91926317709192631770个周期的持续时间。个周期的持续时间。 第第1313届国际计届国际计量大会（量大

18、会（19671967），决议），决议112安培：在真空中，截面积可忽略的两根相距在真空中，截面积可忽略的两根相距1 m1 m的无限长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用力在每米长度上为2 210-7 N10-7 N，则每根导线中的电流为，则每根导线中的电流为1 A1 A。 国际计量委员会（国际计量委员会（19461946）决议）决议2 2。第。第9 9届国际计量届国际计量大会（大会（19481948）批准）批准 2开尔文：水三相点热力学温度的水三相点热力学温度的1/273.161/273.16。 第第131

19、3届国际届国际计量大会（计量大会（19671967），决议），决议442摩尔：是一系统的物质的量，该系统中所包含的基本单元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（原子、分子、离子、电子及其他粒子，或这些粒子的特定组合）数与定组合）数与0.012 kg0.012 kg碳碳-12-12的原子数目相等。的原子数目相等。 第第1414届届国际计量大会（国际计量大会（19711971），决议），决议332坎德拉：是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出是一光源在给定方向上的发光强度，该光源发出频率为频率为5405401012 Hz1012 Hz的

20、单色辐射，且在此方向上的辐射的单色辐射，且在此方向上的辐射强度为（强度为（1/6831/683）W/srW/sr。 第第1616届国际计量大会（届国际计量大会（19791979），），决议决议33国际单位制（国际单位制（SI）的导出单位）的导出单位2 国际单位制中具有专门名称的导出单位量国际单位制中具有专门名称的导出单位量4 平面角平面角 弧度弧度 rad4 立体角立体角 球面度球面度 sr4 频率频率 赫兹赫兹 Hz4 力（重力、压力）力（重力、压力） 牛顿牛顿 N4 压强（应力）压强（应力） 帕斯卡帕斯卡 Pa4 能量（功、热）能量（功、热） 焦耳焦耳 J4 功率（辐射通量）功率（辐射通量

21、） 瓦特瓦特 W国际单位制（国际单位制（SI）的导出单位）的导出单位4 电荷量电荷量 库仑库仑 0 0C C4 电位（电压、电动势）电位（电压、电动势） 伏特伏特 V V4 电容电容 法拉法拉 F F4 电阻电阻 欧姆欧姆 4 电导电导 西门子西门子 S S4 磁通量磁通量 韦伯韦伯 WbWb4 磁通量密度磁感应强度磁通量密度磁感应强度 特斯拉特斯拉 THTH4 电感电感 亨利亨利 H H国际单位制（国际单位制（SI）的导出单位）的导出单位4 摄氏温度摄氏温度 摄氏度摄氏度 0C4 光通量光通量 流明流明 lm4 光照度光照度 勒克斯勒克斯 lx4 放射性活度放射性活度 贝可勒尔贝可勒尔 Bq

22、4 吸收剂量吸收剂量 戈瑞戈瑞 Gy4 剂量当量剂量当量 希沃特希沃特 Sv国际单位制（国际单位制（SI）的导出单位）的导出单位4 摄氏温度摄氏温度 摄氏度摄氏度 0C4 光通量光通量 流明流明 lm4 光照度光照度 勒克斯勒克斯 lx4 放射性活度放射性活度 贝可勒尔贝可勒尔 Bq4 吸收剂量吸收剂量 戈瑞戈瑞 Gy4 剂量当量剂量当量 希沃特希沃特 Sv1、电能的生产、传输、分配和使用的各个环节只有、电能的生产、传输、分配和使用的各个环节只有通过各种仪表的测量才能准确反映电气量的大小和通过各种仪表的测量才能准确反映电气量的大小和变化情况，保证电力系统的正常运行；变化情况，保证电力系统的正常

23、运行；2、在电气设备的安装、调试、运行和检修中，还是、在电气设备的安装、调试、运行和检修中，还是对电子产品进行检验、分析及检定时，都需要进行对电子产品进行检验、分析及检定时，都需要进行电工测量技术。电工测量技术。3、电工测量具有准确、灵敏、迅速和易操作等特点，、电工测量具有准确、灵敏、迅速和易操作等特点，且可将电工仪表与其他装置一起进行非电量（温度、且可将电工仪表与其他装置一起进行非电量（温度、压力等）测量。压力等）测量。测量方法测量方法直读法直读法比较法比较法利用仪表直接读取测量数据。利用仪表直接读取测量数据。零值法零值法较差法较差法替代法替代法将已知量与被测量先后置于同一测将已知量与被测量

24、先后置于同一测量装置中，若两次测量装置都处于量装置中，若两次测量装置都处于相同状态，可认为被测量等于已知相同状态，可认为被测量等于已知量，再从已知量读出被测量值。量，再从已知量读出被测量值。从比较仪求得差值，根据度量器数从比较仪求得差值，根据度量器数值和比较差值，求得被测量的数值。值和比较差值，求得被测量的数值。比较仪表指零时，从度量器读出比较仪表指零时，从度量器读出被测量的数值被测量的数值将被测量与度量器放在比较仪器上进行将被测量与度量器放在比较仪器上进行比较，从而求得被测量的数值。比较，从而求得被测量的数值。测量方式测量方式直接测量直接测量间接测量间接测量组合测量组合测量指被测量与中间量的

25、函数式中还有其指被测量与中间量的函数式中还有其他未知数，须通过改变测量条件，得他未知数，须通过改变测量条件，得出不同条件下的关系方程组，然后解出不同条件下的关系方程组，然后解联立方程组求出被测量的数值。联立方程组求出被测量的数值。指要利用某种中间量与被测量之间的指要利用某种中间量与被测量之间的函数关系，先测出中间量，再算出被函数关系，先测出中间量，再算出被测量。例如用伏安法测电阻测量。例如用伏安法测电阻。指仪表读出值就是被测的电磁量，例指仪表读出值就是被测的电磁量，例如用电流表测量电流，用电压表测量如用电流表测量电流，用电压表测量电压。电压。 不同的电工仪表具有不同的技术特性，为了便于选择和正

26、确使用仪表，通常还用各种不同的图形符号来表示这些技术特性，并标注在仪表面板的显著位置上，这些图形符号叫做仪表的标志。 2.仪表工作原理的图形符号3准确度等级的符号4端钮及调零器的符号5工作位置的符号7绝缘强度的符号电工仪表的型号 1安装式仪表的型号组成用途代号派生号系列代号形状第一位代号 形状第二位代号 改进代号形状第一位代号：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 设计序号为3的磁电系电流表 ，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。 安装式仪表型号的编制规则安装式仪表型号的编制规则42C10A形状第二位代号形状第一位代号系列代号设计序号用途号表示一块设计序号为10的安装式磁电系电流表设计序号系列代号便携式仪表型号的编制规则便携式仪表型号的编制规则系列代号设计序号用途号T19A注意：便携式仪表和安装式仪表的区别在于其系列代号前面是否有数字！电能表型号的编制规则电能表型号的编制规则系列代号设计序号DD282系列代号中DD单相电能表DS三相电能表DX无功电能表上面仪表面板上的型号符号及图形符号的含义是什么？