第八章-电工测量.pptx

《第八章-电工测量.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第八章-电工测量.pptx（57页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、 电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、电路中的各个物理量（如电压、电流、功率、电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方电能及电路参数等）的大小，除用分析与计算的方法外，常用电工测量仪表去测量。法外，常用电工测量仪表去测量。电工测量技术的应用主要有以下优点：电工测量技术的应用主要有以下优点：第第8章章 电工测量电工测量 1.1.电工测量仪表的结构简单，使用方便，并有电工测量仪表的结构简单，使用方便，并有足够的精确度。足够的精确度。2.2.电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测电工测量仪表可以灵活地安装在需要进行测量的地方，并可实现自动记录。量的地方，并可实现自动记录。3.3.电工测量仪表

2、可实现远距离的测量问题。电工测量仪表可实现远距离的测量问题。4.4.能利用电工测量的方法对非电量进行测量。能利用电工测量的方法对非电量进行测量。第1页/共57页8.1 电工测量仪表的分类电工测量仪表的分类1.1.按照被测量的种类分类按照被测量的种类分类 次次 序序被测量的种类被测量的种类 仪表名称仪表名称 符符 号号 电流表电流表 毫安表毫安表 电压表电压表 千伏表千伏表 功率表功率表 千瓦表千瓦表 电度表电度表 相位表相位表 频率表频率表 欧姆表欧姆表 兆欧表兆欧表1 电 流2 电 压3 电功率4 电 能5 相位差 6 频 率7 电 阻Am mAVkVkVWkWkWf M M kWhkWh第

3、2页/共57页2.2.按照工作原理分类按照工作原理分类型 式符 号被测量的种类磁电式整流式电磁式电动式电流的种类与频率电流、电压、电阻电流、电压电流、电压电流、电压、电功率、功率因数、电能量直 流工频和较高频率的交流直流和工频交流直流及工频与较高频率的交流3.3.按照电流的种类分类（见上表）按照电流的种类分类（见上表）第3页/共57页 4.4.按照准确度分类按照准确度分类最大基本误差仪表的最大量程（满标值满标值）目前我国直读式电工测量仪表目前我国直读式电工测量仪表按照准确度按照准确度分为分为0.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5.00.1,0.2,0.5,1.0,1.5,2.5,5

4、.0七级七级。准确度是电工测量仪表的主要特性之一。准确度是电工测量仪表的主要特性之一。准确度较高准确度较高（0.10.1，0.20.2，0.50.5）的仪表常用来进的仪表常用来进行精密测量或校正其他仪表。行精密测量或校正其他仪表。相对额定误差相对额定误差 准确度是电工测量仪表的主要特性之一。准确度是电工测量仪表的主要特性之一。仪表的仪表的准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。准确度是根据仪表的相对额定误差来分级的。第4页/共57页例：一准确度为例：一准确度为2.52.5级的电压表，其最大量程为级的电压表，其最大量程为50V50V，正常情况下正常情况下,可认为最大基本误差是不变的可认为最大基本

5、误差是不变的,所所以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈大。以被测量值比满标值愈小，则相对测量误差就愈大。如用上述电压表来测量实际值为如用上述电压表来测量实际值为10V10V的电压时，的电压时，相对误差为相对误差为 测量实际值为测量实际值为40V40V的电压时，相对误差为的电压时，相对误差为 在选用仪表的量程时，一般应使被测量的值超过仪表满标值的一半以上。则则可能产生的最大基本误差为可能产生的最大基本误差为第5页/共57页电工测量仪表上的几种符号电工测量仪表上的几种符号符 号意 义3 或 2 kV 或 或 直 流交 流交直流三相交流仪表绝缘试验电压2000V仪表直立放置仪表水平放置仪表倾斜

6、60度放置 60 第6页/共57页8.2 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式直读式仪表测量各种电量的基本原理 利用仪表中通入电流后产生电磁作用，使可动部分受到转矩而发生转动。转动转矩与通入的电流之间有T=f (I)(1)(1)产生转动转矩 T 的部分 使仪表可动部分受到转矩而发生转动。(3)(3)阻尼器 能产生制动力（阻尼力）的装置，使仪表可动部分能迅速静止在平衡位置。直读式仪表的基本组成部分(2)(2)产生阻转矩TC 的部分 当阻转矩TC等于转动转矩T 时，仪表可动部分平衡在一定的位置。第7页/共57页8.2 电工测量仪表的型式电工测量仪表的型式磁电式仪表磁电式仪表1.1.结构结构螺旋弹簧

7、I II INS指针永久磁铁圆柱形铁心O O线圈(1)(1)固定部分固定部分 马蹄形永久磁马蹄形永久磁铁、极掌铁、极掌NSNS及圆及圆柱形铁心等。柱形铁心等。(2)(2)可动部分可动部分 铝框及线圈，两铝框及线圈，两根半轴根半轴OO和和OO ，螺旋弹簧及指针。螺旋弹簧及指针。极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中极掌与铁心之间的空气隙的长度是均匀的，其中产生均匀的辐射方向的磁场。产生均匀的辐射方向的磁场。第8页/共57页2.2.工作原理工作原理(1)(1)转动转矩转动转矩T T 的产生的产生(2)(2)阻转矩阻转矩T TC C的产的产生生 在线圈和指针转动时，螺旋在线圈和指针转动时，螺旋弹

8、簧被扭紧而产生阻转矩弹簧被扭紧而产生阻转矩T TC C。线圈通入电流 I 电磁力 F线圈受到的转矩 T=k1IFSNF 线圈通入电流 I 电磁力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，弹簧的弹簧的T TC C与指针的偏转角与指针的偏转角 成正比，成正比，即即 T TC C=k k2 2 当弹簧的阻转矩T T与线圈受到的转矩T TC C达到平衡时，可动部分停止转动，此时有T=TC 第9页/共57页 当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即当弹簧阻转矩与转动转矩达到平衡即T TC C=T T 时，时，可转动部分便停止转动，可转动部分便停止转动，T=k1I，T TC C=k k2 2 。仪表的标度尺上作均匀

9、刻度。仪表的标度尺上作均匀刻度。3.3.阻尼作用的产生阻尼作用的产生 当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通，当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通，在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生与在框内感应出电流，其电流再与磁场作用，产生与转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻尼转动方向相反的制动力，于是可转动部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。作用，快速停止在平衡位置。即指针的偏转角 结论:指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。第10页/共57页4 4.用途用途 5.优点：刻度均匀；灵敏度和准确度高；阻尼强；消耗 电能量小；受外界磁场影响小。缺点：只能测量直流；价格较高；不能承受较大

10、过载。测量直流电压、直流电流及电阻。第11页/共57页电磁式仪表电磁式仪表1.1.结构结构 主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固主要部分是固定的圆形线圈、线圈内部有固定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。定的铁片、固定在转轴上的可动铁片。圆形线圈小室312450推斥式电磁式仪表推斥式电磁式仪表固定铁片可动铁片第12页/共57页2.2.工作原理工作原理仪表的转动转矩 T=k I 弹簧的阻转矩 TC=k2 弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比，即 当 T=TC 时，可动部分停止转动，即指针的偏转角 结论:指针偏转的角度与直流电流或交流电流 有效值的平方成正比。线圈通入电流 I 磁场 线圈通入电流

11、I 磁场 固定和可动铁片均被磁化(同一端的极性是相同的)可动片因受斥力而带动指针转动，交流为有交流为有效值效值第13页/共57页 因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方因指针的偏转角度与直流电流或交流有效值平方成正比，所以成正比，所以仪表标度尺上的刻度是不均匀的。仪表标度尺上的刻度是不均匀的。与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力与轴相联的活塞在小室中移动产生阻尼力 空气阻尼器。空气阻尼器。3.3.用途用途:4.优点：构造简单；价格低廉；可用于交直流；能测量较大的电流；允许较大的过载。缺点：刻度不均匀；易受外界磁场及铁片中磁滞和涡流（测量交流时）的影响，因此准确度不高。测量交流电压、交流电流

12、。第14页/共57页电动式仪表电动式仪表1.1.结构结构 有两个线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈有两个线圈：固定线圈和可动线圈。可动线圈与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。与指针及空气阻尼器的活塞都固定在轴上。螺旋弹簧固定线圈可动线圈空气阻尼器空气阻尼器 产生阻尼力 第15页/共57页2.2.工作原理工作原理FF可动线圈固定线圈 固定线圈中的电流 I1(i i1 1)磁场 可动线圈中的电流 I2(i i2 2)与磁场相互作用电磁力 F 线圈受到转矩 T 线圈和指针转动，仪表的转动转矩通入直流时，通入直流时，T=k1I1I2通入交流时，通入交流时，T=k1I1I2cos i i1 1和和i

13、i2 2的的有效值有效值i i1 1和和i i2 2之间之间的相位差的相位差第16页/共57页弹簧的阻转矩 TC=k2 弹簧的阻转矩TC与指针的偏转角 成正比，即 当 T=TC 时，可动部分停止转动，即指针的偏转角 结论:指针偏转的角度与两个电流(对交流为有效值)的乘积成正比。仪表的转动转矩 通入直流时，通入直流时，T=k1I1I2通入交流时，通入交流时，T=k1I1I2cos =kI1I2 （直流直流）=kI1I2 cos （交流交流）i i1 1和和i i2 2之间之间的相位差的相位差4.优点：可用于交直流；准确度较高。缺点：受外界磁场影响大；不能承受较大过载。3.用途 测量交直流电压、电

14、流及功率。第17页/共57页8.3 电流的测量电流的测量 电流表的内阻要很小。电流表的内阻要很小。测量直流电流通常用磁电式电流表，测量直流电流通常用磁电式电流表，若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一若要扩大电流表的量程，可在测量机构上并联一个分流电阻个分流电阻 R RA A。电流表应串联在电路中，电流表应串联在电路中，I I负负载载A AI I负负载载R RAAR R0 0I I0 0式中：式中：R R0 0 测量机构的电阻测量机构的电阻 R RA A 分流器的电阻分流器的电阻 测量直流电流通常用磁电式电流表，测量交流测量直流电流通常用磁电式电流表，测量交流电流通常用电磁式电流表。电流通

15、常用电磁式电流表。第18页/共57页由由可得，可得，分流电阻分流电阻 可知，可知，需扩大的量程愈大，则分流电阻应愈小。需扩大的量程愈大，则分流电阻应愈小。例例:有一磁电式电流表，当无分流器时，表头的满有一磁电式电流表，当无分流器时，表头的满标值电流为标值电流为5mA5mA，表头电阻为，表头电阻为20 20 。今欲使其量程。今欲使其量程（满标值）为（满标值）为1A1A，问分流器的电阻应为多大？，问分流器的电阻应为多大？第19页/共57页8.4 电压的测量电压的测量表的内阻要很高。表的内阻要很高。测量直流电压通常用磁电式电压表，测量直流电压通常用磁电式电压表，若要扩大电压表的量程，可在测量机构上串

16、联若要扩大电压表的量程，可在测量机构上串联一个倍压电阻一个倍压电阻 R RV V。电压表应并联在被测电路两端，电压表应并联在被测电路两端，式中：式中：R R0 0 测量机构的电阻测量机构的电阻 R RV V 倍压器的电阻倍压器的电阻U U负负载载V V+U U负负载载+R R0 0R RV V+U U0 0 测量直流电压通常用磁电式电压表，测量交流电测量直流电压通常用磁电式电压表，测量交流电流通常用电磁式电压表。流通常用电磁式电压表。第20页/共57页由由可得，串联电阻可得，串联电阻可知，可知，需扩大的量程愈大，则串联电阻应愈大。需扩大的量程愈大，则串联电阻应愈大。例例:有一电压表，其量程为有

17、一电压表，其量程为50V50V，内阻为，内阻为2000 2000 。今欲使其量程扩大到今欲使其量程扩大到300V300V，问还需串联多大电阻，问还需串联多大电阻的倍压器？的倍压器？第21页/共57页磁电式万用表磁电式万用表用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等1.1.直流电流的测量直流电流的测量 测量直流电流的原理电路测量直流电流的原理电路R RA1A1R RR RA2A2R RA3A3R RA4A4R RA5A5500mA500mA50mA50mA5mA5mA0.5mA0.5mA5050 A A A A+-+-R RA1A1 R RA5A5是

18、分流器电是分流器电阻，改变转换开关的位阻，改变转换开关的位置，就改变了分流器的置，就改变了分流器的电阻，从而改变了电流电阻，从而改变了电流的量程。量程愈大，分的量程。量程愈大，分流器电阻愈小。流器电阻愈小。8.5 万用表万用表直流调整直流调整电位器电位器第22页/共57页8.5 万用表万用表磁电式万用表磁电式万用表用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等用来测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻等2.2.直流电压的测量直流电压的测量R RV1V1 R RV3V3构成倍压器构成倍压器电阻，改变转换开关电阻，改变转换开关的位置，就改变了倍的位置，就改变了倍压器的电阻，从而改压器的电阻，从而改变

19、了电压的量程。量变了电压的量程。量程愈大，倍压器电阻程愈大，倍压器电阻愈大。愈大。测量直流电压的原理电路测量直流电压的原理电路R RA AR RR RV2V2R RV1V1R RV3V325V25V5V5V1V1V A A+-+-第23页/共57页3.3.交流电压的测量交流电压的测量 磁电式仪表只能测磁电式仪表只能测量直流，如果要测量量直流，如果要测量交流，需加整流元件，交流，需加整流元件，如图中如图中D D1 1和和D D2 2。测量交流电压的原理电路测量交流电压的原理电路R R100V100V A A+-+-10V10VD D1 1D D2 2R R V1V1R R V2V2600600

20、正半周时，正半周时，电流流经电流流经D D1 1和部分电流流经微和部分电流流经微安表流出。安表流出。负半周时，负半周时，电流直接流经电流直接流经D D2 2从从“+”+”端流出。端流出。可见，通过微安表的是半波电流，读数应为该电流的可见，通过微安表的是半波电流，读数应为该电流的平均值。平均值。可见，通过微安表的是半波电流，读数应为该电流的可见，通过微安表的是半波电流，读数应为该电流的平均值。平均值。为此，加一交流调整电位器（图中为此，加一交流调整电位器（图中600600 ），），用来改变表盘刻度；用来改变表盘刻度；指示读数被折换为正弦电压有效指示读数被折换为正弦电压有效值。值。普通万用表只适合

21、测量频率为普通万用表只适合测量频率为451000Hz451000Hz的电压。的电压。第24页/共57页4.4.电阻的测量电阻的测量 测量电阻时，需接测量电阻时，需接入电池，被测电阻愈入电池，被测电阻愈小，电流愈大，则指小，电流愈大，则指针偏转的角度愈大。针偏转的角度愈大。测量电阻的原理电路测量电阻的原理电路R R A A+-+1.7k1.7k -+1.5V1.5V 1010 100100（调零）（调零）注意注意：(1)(1)测量前应先将测量前应先将“+”+”、“-”-”两端短两端短接，看指针是否指在接，看指针是否指在零，否则应调节调零零，否则应调节调零电位器（图中电位器（图中 1.7k1.7k

22、 电阻）进行校正。电阻）进行校正。(2)(2)绝对不能在带电线绝对不能在带电线路上测量电阻。用毕应将路上测量电阻。用毕应将转换开关转到高电压档。转换开关转到高电压档。第25页/共57页 MFMF-30-30-30-30型万用表的面板图型万用表的面板图8.5 万用表万用表零欧姆调整机械零位调整200100504030201050100200300400500246810101522A-V-010V-dB-10V.mA10V+dB+50010100500255110k1k10010150550500500100VAmAV转换开关第26页/共57页数字式万用表数字式万用表第27页/共57页 今以今以

23、DT-830DT-830型数字万用表为例来说明它的测量型数字万用表为例来说明它的测量范围和使用方法。范围和使用方法。1.1.测量范围测量范围（1 1）直流电压分为五档）直流电压分为五档:200mV,2V,20V,200V,1000V 200mV,2V,20V,200V,1000V。（2 2）交流电压分为五档）交流电压分为五档:200mV,2V,20V,200V,750V 200mV,2V,20V,200V,750V。（3 3）直流电流分为五档）直流电流分为五档:200 200 V,2 mA,20mA,200mA,10AV,2 mA,20mA,200mA,10A。（4 4）交流电流分为五档）交流

24、电流分为五档:200 200 V,2 mA,20mA,200mA,10AV,2 mA,20mA,200mA,10A。（5 5）电阻分为六档）电阻分为六档:200 200 ,2k,2k ,20k ,20k ,200k,200k ,2M,2M ,20M ,20M 数字式万用表数字式万用表第28页/共57页 DT-830型万用表的面板图POWERPOWEROFFOFFONONB BE EC ChFEhFE晶体管晶体管插孔插孔显示器显示器电源开关电源开关转换开关转换开关输入输入插座插座hFEDCAVACACADCV10A10AmAmACOMCOMVV2.2.面板说明面板说明第29页/共57页(2)(2

25、)电源开关：电源开关：使用时将开关置于使用时将开关置于“ON”ON”位置；使用位置；使用完毕置于完毕置于“OFF”OFF”位置。位置。(3)(3)转换开关：转换开关：用以选择功能和量程。根据被测的电用以选择功能和量程。根据被测的电量量(电压、电流、电阻等电压、电流、电阻等)选择相应的功能位；按被测选择相应的功能位；按被测量程的大小性选择合适的量程。量程的大小性选择合适的量程。(4)(4)输入插座：输入插座：将黑色测试笔插入将黑色测试笔插入“COM”COM”的插座。的插座。红色测试笔有如下三种插法，测量电压和电阻时插入红色测试笔有如下三种插法，测量电压和电阻时插入“V V ”插座；测量小于插座；

26、测量小于200mA200mA的电流时插入的电流时插入“mA”mA”插座；测量大于插座；测量大于200mA200mA的电流时插入的电流时插入“10A”10A”插座。插座。(1)(1)显示器：显示器：显示四位数字，最高位只能显示显示四位数字，最高位只能显示1 1或不或不显显 示数字，算半位，故称三位半（示数字，算半位，故称三位半（）。最大指示为）。最大指示为 19991999或或-1999-1999。当被测量超过最大指示值时，显示。当被测量超过最大指示值时，显示“1”1”或或“-1”-1”。第30页/共57页8.6 功率的测量功率的测量单相交流和直流功率的测量单相交流和直流功率的测量通常用电动式仪

27、表来测量功率通常用电动式仪表来测量功率功率表的接线图功率表的接线图 电压线圈电压线圈电流线圈电流线圈u ui i2 2 i i1 1=i i+*负负载载固定线圈：匝数少，导线粗，固定线圈：匝数少，导线粗，与负载串联，作为电流线圈。与负载串联，作为电流线圈。可动线圈：匝数多，导线细，可动线圈：匝数多，导线细，与负载并联，作为电压线圈。与负载并联，作为电压线圈。工作原理：工作原理：I I2 2正比正比U U，且可认为，且可认为i i2 2与与u u同相同相所以：所以：第31页/共57页8.6 功率的测量功率的测量三相功率的测量三相功率的测量 在三相三线制中，广泛采用两功率表来测量在三相三线制中，广

28、泛采用两功率表来测量三相功率。三相功率。iAWW1 1WW2 2*iBiCA AB BC C两功率表测量三相功率两功率表测量三相功率工作原理：工作原理：三相瞬时功率：三相瞬时功率：所以，所以，p p=u uA A i iA A+u uB B i iB B+u uC C(i iA A i iB B)i iC C =(=(u uA A u uC C)i iA A+(+(u uB B u uC C)i iB B =u uAC AC i iA A+u uBC BC i iB B =p p1 1+p p2 2p p=p pA A+p pB B+p pC C =u uA A i iA A+u uB B i

29、 iB B+u uC C i iC C因为，因为，i iA A+i iB B+i iC C=0=0可见，三相功率可用两个功率表来测量。可见，三相功率可用两个功率表来测量。第32页/共57页式中式中 为为u uACAC和和i iA A之间的相位差。之间的相位差。iAWW1 1WW2 2*iBiCA AB BC CWW1 1 的读数的读数为为WW2 2 的读数的读数为为式中式中 为为u uBCBC和和i iB B之间的相位差。之间的相位差。两功率表读数之和两功率表读数之和为为 P P =P P1 1+P P2 2 =U UAC AC I IA A coscos +U UBC BC I IB B c

30、os cos 第33页/共57页3030 当负载对称时，当负载对称时，P P1 1=U UAC AC I IA A coscos =U Ul l I Il l cos(30cos(30 )P P2 2=U UBC BC I IB B cos cos =U Ul l I Il l cos(30cos(30+)由相量图可知，两功率表的读数为由相量图可知，两功率表的读数为两功率表读数之和为两功率表读数之和为 P P =P P1 1+P P2 2 =U Ul l I Il l cos(30cos(30 )+U Ul l I Il l cos(30cos(30+)可见，采用两表法可测量三相功率。可见，采

31、用两表法可测量三相功率。当当 60 60 60 时，时，P P1 1为正值，为正值，P P2 2为负值，为负值，P P=P P1 1 P P2 2 三相功率应是两个功三相功率应是两个功率表读数的代数和，其中率表读数的代数和，其中任意一个功率表的读数是任意一个功率表的读数是无意义的。无意义的。第34页/共57页*A AB BC C 三相功率表的连接图 实用中，常用一个三相功率表（二元功率表）实用中，常用一个三相功率表（二元功率表）代替两个单相功率表来测量功率。代替两个单相功率表来测量功率。第35页/共57页8.7 兆欧表兆欧表 兆欧表：用于检查电机、电器及线路的绝缘情况兆欧表：用于检查电机、电器

32、及线路的绝缘情况和测量高值电阻。和测量高值电阻。1.1.结构结构兆欧表构造示意图 两个线圈固定两个线圈固定在同一轴上且相在同一轴上且相互垂直。一个线互垂直。一个线圈与电阻圈与电阻R R串联，串联，另一个线圈与被另一个线圈与被测电阻测电阻R Rx x串联，串联，两者并联接于直两者并联接于直流电源。流电源。永久磁铁线圈线圈手摇直流发手摇直流发电机电机磁场是不均匀的10001000500500200200100100303010100 0F2NSUI2RxRI1+-MF2IF1F1第36页/共57页2.2.工作原理工作原理在测量时，通过线圈的电流在测量时，通过线圈的电流线圈电阻线圈电阻 线圈受到磁场

33、的作用，线圈受到磁场的作用，产生两个方向相反的转矩，产生两个方向相反的转矩，f f1 1 ()和和 f f2 2 ()分别为两个线圈所在处的磁感应分别为两个线圈所在处的磁感应强度与偏转角强度与偏转角 之间的函数关系。之间的函数关系。10001000500500200200100100303010100 0F2NSUI2RxRI1+-MF2IF1F1 T T1 1=k k1 1 I I1 1 f f1 1 ()T T2 2=k k2 2 I I2 2 f f2 2 ()仪表的可动部分在转矩的作用下发生偏转，直到仪表的可动部分在转矩的作用下发生偏转，直到两个线圈产生的转矩平衡。两个线圈产生的转矩平

34、衡。第37页/共57页2.2.工作原理工作原理当两个线圈产生的转矩平衡时，有当两个线圈产生的转矩平衡时，有 T T1 1=T T2 2 即即 k k1 1 I I1 1 f f1 1 ()=)=k k2 2 I I2 2 f f2 2 ()上式表明，偏转角上式表明，偏转角 与两线圈中电流之比有关，与两线圈中电流之比有关，故称为流比计。故称为流比计。因因所以所以结论：结论：1.1.偏转角偏转角 与被测电阻与被测电阻R Rx x有一定的函数关有一定的函数关系，所以系，所以 角可以反映出被测电阻的大小。角可以反映出被测电阻的大小。3.3.仪表的仪表的偏转角偏转角 与电源电压与电源电压U U无关，所以

35、手摇无关，所以手摇发电机转动的快慢不影响读数。发电机转动的快慢不影响读数。第38页/共57页8.8 用电桥测量电阻用电桥测量电阻、电容和电感电容和电感直流电桥直流电桥2.2.工作原理工作原理1.1.电路电路E E+GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I IGG 最常用的单臂直流电桥最常用的单臂直流电桥(惠斯登电桥）用来测量惠斯登电桥）用来测量约约 1 1 到到0.1M0.1M 电阻。电阻。当检流计当检流计GG中无电流流过时，中无电流流过时，电桥达到平衡。电桥达到平衡。电桥平衡的条件为电桥平衡的条件为R R1 1 R R4 4=R R2 2 R R3 3设设R R1 1=R Rx

36、 x 为被测电阻，则为被测电阻，则式中式中称为电桥的比臂，称为电桥的比臂，称为较臂。称为较臂。测量时，先将比臂调到一定比值，然后再调节较测量时，先将比臂调到一定比值，然后再调节较臂直到电桥平衡为止。臂直到电桥平衡为止。第39页/共57页交流电桥交流电桥1.1.电路电路交流电桥用来测量电容和电感。交流电桥用来测量电容和电感。交流电桥平衡的条件为交流电桥平衡的条件为2.2.工作原理工作原理Z Z1 1 Z Z4 4=Z Z2 2 Z Z3 3即即|Z Z1 1|Z Z4 4|=|Z Z2 2|Z Z3 3|1 1+4 4=2 2+3 3为使平衡容易调节，常将两个桥臂设计为纯电阻。为使平衡容易调节，

37、常将两个桥臂设计为纯电阻。（1 1）当选）当选Z Z2 2和和Z Z4 4为纯电阻时，则为纯电阻时，则Z Z1 1和和Z Z3 3必须同为必须同为电感性或电容性。电感性或电容性。（2 2）当选）当选Z Z2 2和和Z Z3 3为纯电阻时，则为纯电阻时，则Z Z1 1和和Z Z4 4必须一必须一个为电感性，而另一个为电容性。个为电感性，而另一个为电容性。E E GGR R3 3R R4 4R R1 1R R2 2I IGG第40页/共57页GGR R0 0R R4 4R Rx xR R2 2I IGG C C0 0C Cx x交流电桥交流电桥(1)(1)电容的测量电容的测量测量电容的电桥电路测量

38、电容的电桥电路电桥平衡时，有电桥平衡时，有可得可得被测电容器无损耗的标无损耗的标准电容器和准电容器和标准电阻标准电阻第41页/共57页交流电桥交流电桥(2)(2)电感的测量电感的测量电桥平衡时，有电桥平衡时，有可得可得被测电感元件无损耗的标无损耗的标准电容器和准电容器和标准电阻标准电阻测量电感的电桥电路测量电感的电桥电路GGR R3 3R R0 0R Rx xR R2 2I IGG C C0 0L Lx x第42页/共57页8.9 非电量的电测法非电量的电测法 非电量的电测法就是将各种非电量（如温度、非电量的电测法就是将各种非电量（如温度、压力、速度、位移、应变、流量、液位等）变换压力、速度、

39、位移、应变、流量、液位等）变换为电量，而后进行测量的方法。为电量，而后进行测量的方法。非电量的电测仪器，主要由下列几个主要部分组成非电量的电测仪器，主要由下列几个主要部分组成传感器传感器测量电路测量电路测录装置测录装置(1)(1)传感器：传感器：将被测非电量变换为与其成一定比例将被测非电量变换为与其成一定比例关系的电量。关系的电量。(2)(2)测量电路：测量电路：将传感器输出的电信号进行处理，将传感器输出的电信号进行处理，使之适合于显示、记录及和微型计算机的联接。使之适合于显示、记录及和微型计算机的联接。(3)(3)测录装置：测录装置：各种电工测量仪表、示波器、自动各种电工测量仪表、示波器、自

40、动记录仪、数据处理器及控制电机等。记录仪、数据处理器及控制电机等。第43页/共57页应变电阻传感器应变电阻传感器电阻丝特殊胶水薄纸片被测试件 1.1.金属电阻丝应变片金属电阻丝应变片 电阻丝由直径为电阻丝由直径为0.020.04mm 0.020.04mm 的康的康铜或镍铬合金绕成。铜或镍铬合金绕成。2.2.工作原理工作原理 试件发生的应变通过胶层和纸片传给电阻丝，将试件发生的应变通过胶层和纸片传给电阻丝，将电阻丝拉长或缩短，从而改变了它的电阻。就将机电阻丝拉长或缩短，从而改变了它的电阻。就将机械应变变换为电阻的变化。械应变变换为电阻的变化。电阻丝电阻的相对变化电阻丝电阻的相对变化和试件的轴向应

41、变和试件的轴向应变成正比。成正比。k k为电阻丝应片的灵敏系数，为电阻丝应片的灵敏系数，其值约为其值约为2 2。第44页/共57页交流电桥测量电路交流电桥测量电路+R R3 3R R4 4R R1 1R R2 2+输出电压输出电压设测量前电桥平衡，即设测量前电桥平衡，即 R R1 1 R R4 4=R R2 2 R R3 3应变电阻应变电阻测量时应变电阻变化了测量时应变电阻变化了 R R1 1，则，则如选如选R R1 1=R R2 2，R R3 3=R R4 4，并忽略分母中的，并忽略分母中的 R R1 1，则有，则有 常用电桥电路（大多采用不平衡电桥），把电阻常用电桥电路（大多采用不平衡电桥

42、），把电阻的相对变化转换为电压或电流变化。的相对变化转换为电压或电流变化。第45页/共57页电感传感器电感传感器 电感传感器能将非电量的变化变换为线圈电感电感传感器能将非电量的变化变换为线圈电感的变化，再由测量电路转换为电压或电流信号。的变化，再由测量电路转换为电压或电流信号。线圈线圈铁心铁心衔铁衔铁L L2 2L L1 1r rr r1.1.差动电感传感器差动电感传感器 两只线圈完全相同，两只线圈完全相同，且上下对称排列。且上下对称排列。当衔铁在中间位置时，当衔铁在中间位置时，两线圈的电感相同，两线圈的电感相同，当衔铁在中间位置时，当衔铁在中间位置时，两线圈的电感相同，当两线圈的电感相同，当

43、衔铁受非电量的作用上衔铁受非电量的作用上下移动时，两个线圈的下移动时，两个线圈的电感一增一减，发生变电感一增一减，发生变化，此即为差动。化，此即为差动。第46页/共57页+R R0 0R R0 0+r+j L1r+j L2 衔铁处于中间位置，衔铁处于中间位置，电桥平衡，输出电压电桥平衡，输出电压 电感传感器常用来测电感传感器常用来测量压力、位移、液位、量压力、位移、液位、表面光洁度等。表面光洁度等。2.2.工作原理工作原理 当衔铁偏离中间位置上当衔铁偏离中间位置上下移动时，电桥不平衡，下移动时，电桥不平衡，输出电压的大小与衔铁位输出电压的大小与衔铁位移的大小成正比，其相位移的大小成正比，其相位

44、与衔铁移动的方向有关。与衔铁移动的方向有关。交流电桥测量电路交流电桥测量电路标标准准电电阻阻线圈线圈线圈铁心铁心衔铁衔铁L L2 2L L1 1r rr r差动电感传感器差动电感传感器第47页/共57页电容传感器电容传感器 电容传感器能将非电量的变化变换为电容器电电容传感器能将非电量的变化变换为电容器电容的变化。容的变化。平板电容传感器平板电容传感器d d 可见，只要改变可见，只要改变 ，S S，d d 三者之一，都可使电容改变。三者之一，都可使电容改变。将上极板固定，下极板与被测物体相接触，当运将上极板固定，下极板与被测物体相接触，当运动物体上、下位移（改变动物体上、下位移（改变d d）或左

45、、右位移（改变）或左、右位移（改变S S）时，将引起电容的改变。）时，将引起电容的改变。1.1.平板电容传感器平板电容传感器第48页/共57页 初始时初始时C C1 1=C=C2 2，电桥平衡，电桥平衡，输出电压输出电压 交流电桥测量电路交流电桥测量电路 当当C C1 1变化时，电桥不平衡，变化时，电桥不平衡，输出电压的大小与电容的变输出电压的大小与电容的变化成正比。化成正比。可得可得带条厚度为带条厚度为 ，其介电常数为，其介电常数为 滚轮滚轮带条带条极板极板电容传感器测量绝缘带电容传感器测量绝缘带条的厚度条的厚度例：例：2.2.工作原理工作原理+R R0 0R R0 0C C1 1C C2

46、2第49页/共57页热电传感器热电传感器 热电传感器能将温度的变化变换为电动势或电阻热电传感器能将温度的变化变换为电动势或电阻的变化。的变化。1.1.热电偶热电偶t t1 1t t2 2 设热电偶冷端的温度设热电偶冷端的温度t t2 2保持恒定，则热电动势只保持恒定，则热电动势只与热端的温度与热端的温度t t1 1有关。有关。热电偶由两根不同的金属丝或合金热电偶由两根不同的金属丝或合金丝组成。丝组成。热电偶温度计常用来测量热电偶温度计常用来测量500 1500500 1500CC的温度。的温度。如果在两根金属丝相联的一端加热，如果在两根金属丝相联的一端加热，则产生热电动势则产生热电动势E Et

47、 t，有，有热电偶将温度的变化转换为电动势的变化。热电偶将温度的变化转换为电动势的变化。第50页/共57页例：热电偶应用于炉温控制系统例：热电偶应用于炉温控制系统220V电炉炉温控制系统Uf+-+-USM+-+-UU1 1U2 2E直流伺服电动机减速器放大器热电偶加热电阻丝调压器t t热电偶输出电压参考电压差值电压励磁电压电枢电压第51页/共57页 热电偶用来测量炉温，输出电压热电偶用来测量炉温，输出电压U U2 2正比于炉温。正比于炉温。工作原理工作原理 炉温为给定值炉温为给定值时，电路平衡时，电路平衡 U U1 1=U U2 2，差值电压，差值电压 U U=0=0，电动机不动。，电动机不动

48、。炉温高于给定值时，炉温高于给定值时，U U2 2 U U1 1，差值电压，差值电压 U U 0 0。测量电路是电位计电路，基准电压测量电路是电位计电路，基准电压U U1 1与炉温的与炉温的给定值相对应。给定值相对应。U U经放大后其输出的电压经放大后其输出的电压U U 加在直流伺服电动加在直流伺服电动机的电枢两端。机的电枢两端。电动机通过减速器带动调压器手柄，改变调压电动机通过减速器带动调压器手柄，改变调压器的输出电压，使加热电流减小，炉温下降。使器的输出电压，使加热电流减小，炉温下降。使电路重新平衡电路重新平衡（U U=0=0），即炉温保持给定值。，即炉温保持给定值。第52页/共57页2.

49、2.热电阻热电阻金属电阻丝的电阻随温度变化的关系为金属电阻丝的电阻随温度变化的关系为 A A 和和 B B为金属丝电阻为金属丝电阻在工作温度范围内的电在工作温度范围内的电阻温度系数的平均值。阻温度系数的平均值。热电阻传感器将温度的变化转换为电阻的变化。热电阻传感器将温度的变化转换为电阻的变化。电阻温度计中的热电阻传感器是绕在云母、石电阻温度计中的热电阻传感器是绕在云母、石英或塑料骨架上的金属电阻丝。英或塑料骨架上的金属电阻丝。t tCC时的时的电阻值电阻值R Rt t =R R0 0(1+(1+At At+BtBt2 2)0 0CC时的时的电阻值电阻值 对铜丝：对铜丝：A A=4=4 1010

50、-3-3(1/(1/C)C)，B B=0 0；铂丝：铂丝：A A=3.98=3.98 1010-3-3(1/(1/C)C)，B B=5.84 5.84 1010-3 3(1/(1/C)C)。第53页/共57页精品课件！第54页/共57页精品课件！第55页/共57页3.3.热敏电阻热敏电阻 热敏电阻将温度的变化转换为电阻的变化。热敏电阻将温度的变化转换为电阻的变化。8 80 0160160 240240 3203201 10 02 20 03 30 04 40 0R R/k/k T T/CC热敏电阻的电阻热敏电阻的电阻-温度特性温度特性热敏电阻测温范围约为热敏电阻测温范围约为-50+300-50