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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作第一章 电气测量的基本知识第一节 绪论第二节 电气测量的方法第三节 测量误差及其消除第四节 测量数据的分析处理 本章要点本章第一、二、三节主要介绍各类仪表的基本工作原理，了解各类仪表都是通过变换，把被测电磁量转换为可阅读的数字或机械偏移，以达到测量的目的。 本章第四、五节主要是介绍产生误差的原因、误差的估计、误差的表示方法，以及如何在测量中减少误差。第一节 绪论一、 电气测量课的内容及重要性二、 电气测量仪表的发展状况模拟指示仪表模拟指示仪表是将被测电磁量转换为可动部分的角位移，然后根据可动部分指针在标尺上的位置直接读出被测量的数值。数字仪
2、表数字仪表是将被测电磁量转换为电压，再转换为数字量，并以数字方式直接显示。比较仪器指使用电桥、补偿等方法，将标准度量器与被测量置于比较仪器中进行比较，从而求得被测量。这类仪器除需要仪表本体外（如电桥、电位差计等）还需要检流设备、度量器等参与。电气测量仪表的发展至今已经发展到第三代。第一代是模拟式仪表，也就是指针式仪表。模拟式仪表具有结构简单、工作可靠和价格便宜等优点，这类仪表在电工测量中一直被广泛使用。第二代是数字式仪表。近年来，又相继推出了高分辨率等特性备受人们的青睐。数字式仪表正进入一个蓬勃发展的时期。作为数字式仪表的核心，数字式电压表已被广泛应用于电工测量领域。第三代仪表是智能式仪表，实
3、际上就是能随外界条件的改变而具有正确反映能力的仪表。特别是传感器技的快速发展，使得人们可以比较方便地将各种非电量转换成电信号，再利用电工仪表进行测量，从而进一步扩宽了电气测量的范围。目前传感器正向以下几个方向发展：1、 智能化2、 集成化3、 小型化4、 高精度第二节 电气测量的方法一、测量方式分类直接测量：直接测量是指仪表读出值就是被测的电磁量，例如用电流表测量电流，用电压表测量电压。间接测量：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，然后通过计算公式，算出被测量。例如用伏安法测电阻。组合测量：在被测的未知量与某个中间量的函数关系式中还有其他未知数，必须通过改变测量条件，写出不
4、同条件下的关系方程组，通过解联立方程组求出被测量的数值。组合测量举例：为求电阻的温度系数,可以利用式1-1和式1-2,通过两次测量,测出两种不同温度条件下的电阻值.然后求电阻温度系数.仅仅是作为组合测量的一个例子.实际上电阻系数中的第二项很小,工程上一般都略而不计只需求出温度系数，无需采用组合测量。二、数据读取方法分类直读法：利用仪表直接读取测量数据。比较法：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。此法又分为1.零值法：比较仪表指零时，从度量器读出被测量的数值。2.较差法：从比较仪求得差值，再根据度量器数值和比较差值，经计算求得被测量的数值。3.替代法：将已知量与被测量先
5、后置于同一测量装置中，若先后两次测量装置都处于相同状态，可认为被测量等于已知量，然后从已知量读出被测量值。小结:作业：复习：1、电气测量仪表的发展 2、电气测量的方法导入：测量都会有误差，有的时候我们也要考虑误差的影响以及消除误差的方法。展开：第三节 测量误差及其消除一、测量误差的分类测量误差 分类 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：偶发原因引起大小方向都不确定的误差疏忽误差：测量人员疏忽造成二、测量误差的表示方法误差通常用绝对误差、相对误差和引用误差来表示。1. 绝对误差 用测量值与被测量真值之间的差值所表示的误差称为绝对误差。2.相对误
6、差绝对误差与被测量真值之比，称为相对误差。应说明“绝对误差“和”相对误差”都属于误差值的表示方法, 因此既可以用来表示系统误差的绝对值与相对值.也可以用来表示随机误差或各种误差的综合值.3. 引用误差 以绝对误差与仪表上量限的比值所表示的误差称为引用误差，其中绝对误差若取可能出现的最大值则称为最大引用误差，可以用来评价仪表性能,即仪表的准确度等级。应注意!工程上使用的都是最大引用误差,它代表仪器仪表的准确度等级,而引用误差则由于物理意义不大,所以使用的很少.三、系统误差的消除方法 消除系统误差最根本的办法就是改进仪表结构和制造工艺，如减少摩擦，加强屏蔽等。 对使用者来讲，只能采用比较法、正负误
7、差补偿法，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。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.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
8、度的的正负补偿，都能使误差得以减少或消除。小结：作业：复习：一、测量误差的分类二、 测量误差的表示方法1、 绝对误差2、 相对误差3、 引用误差三、系统误差的消除方法导入：通过实验测的的数据要经过怎样的处理才能得到我们需要的测量数据呢？分析处理的过程是什么呢？展开：第四节 测量数据的分析处理所谓测量数据的分析处理，就是测量所得到的原始数据中求出被测量的最佳估计值并计算其准确程度。一、有效数字1、有效数字的表示有效数字一般由两部分组成，前几位数字是准确可靠的，成为可靠数字，而最后一位有效数字通常是在测量中估计出来的，成为欠准确数据。表示有效数字要注意一下三点（1）、每个数据只能有一位数字是估计读
9、数的，而其他数字都必须是准确读书。(2)、数字零的处理方法：左边的0不是有效数字，右边的0都是有效数字。（3）、有效数字的幂指数表示法2、有效数字的取舍规则“四舍六入五配偶”3、有效数字的运算规则（1）、加减法运算首先对各个数字进行取舍，使各数字取舍到比小数点后位数最少的那项数字多保留以为数字，然后再进行加减法运算，最后对运算结果进行取舍，使其小数点后的位数与原各项数字中小数点后位数最少的项相同。（2）乘除运算（3）乘方及开方运算二、随机误差的估计与计算1.随机误差的特点随机误差是由一些偶发原因引起的误差，例如电磁场微变、热起伏、空气扰动、大地微振等。在一组测量数据列中，随机误差通常呈正则分布
10、，表现为有界性、单峰性和正负误差出现几率相等的特点。随机误差分布特点随机误差值一般都比较小，工程上可以不予考虑。只有在精密实验时才需要进行计算。计算前首先要进行多次测量，取得大量数据，然后按以下步骤进行。2.计算步骤第一步：先从多次测量值中求得其算术平均值。第二步：求出每次测量值的剩余误差，并且只 有测量列的剩余误差总和为 0 时，才说明所计算的算术平均值是正确的。否则必须重算第三步：用贝塞尔公式求出标准差的估计值第四步：三倍标准差的估计值称为极限误差，应检查测量列中的剩余误差，是否有超过极限误差三倍即 的数据，如有则该项测量值属于坏值应予剔除，然后按以上步骤重新计算。 第五步：求算术平均值的标准差，用 表示测量结果的可信赖性。二、工程上最大测量误差的估计1、直接测量方式的最大误差 若直接测量所用仪表的准确度为 K ，则直接测量可能出现的相对误差最大值不会超过 K 值。2、间接测量方式的最大误差最大误差不仅与各中间量的相对误差有关，而且与中间量之差有关，差越小，被测量 y 的相对误差就越大。例如在并联电路中，用测到的总电流与一个支路电流去求得另一支路的电流，这种方法不可取。小结：1、一、随机误差的估计与计算1.随机误差的特点2.计算步骤二、工程上最大测量误差的估计1、直接测量方式的最大误差2、间接测量方式的最大误差作业：