電氣測量基本知識課件.ppt

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1、電 氣 測 量 技 術(shù)合 肥 工 業(yè) 大 學(xué) 電 氣 工 程 學(xué) 院 電 氣 測 量 的 對 象 ：n電 量 ：n磁 量 ： 電 氣 測 量 的 發(fā) 展 過 程 ： 儀 器 儀 表 的 發(fā) 展 最 能 體 現(xiàn) 電 氣 測 量 技 術(shù) 的 發(fā) 展 。 儀 器 儀 表 的 發(fā) 展 可 以 大 致 分 為 三 個 階 段 :（ 1） 古 典 （ 機 械 式 ） 電 工 儀 器 儀 表 發(fā) 展 階 段（ 2） 數(shù) 字 式 儀 表 發(fā) 展 階 段（ 3） 自 動 測 試 （ 智 能 式 ） 系 統(tǒng) 發(fā) 展 階 段 。 l測 量 方 式 分 類l測 量 基 本 知 識u度 量 器 及 電 學(xué) 基 準u國

2、際 單 位 制u測 量 單 位u什 么 是 電 工 測 量 （ 電 氣 測 量 、 電 磁 測 量 ） ?u什 么 是 測 量 ?u比 較 測 量 （ 也 可 包 含 在 直 接 測 量 中 ）u組 合 測 量u間 接 測 量u直 接 測 量 1.1 測 量 的 基 本 概 念1、 什 么 是 測 量 ： 所 謂 測 量 ， 是 指 用 實 驗 的 方 法 ，將 被 測 （ 未 知 量 ） 與 已 知 的 標 準 量 進行 比 較 ， 以 得 到 被 測 量 大 小 的 過 程 ；是 對 被 測 量 定 量 認 識 的 過 程 。 1.1 測 量 的 基 本 概 念2、 什 么 是 電 氣 測

3、 量 ？ 是 指 把 被 測 的 電 量 或 磁 量 直 接 或 間接 地 與 測 量 單 位 的 同 類 物 理 量 （ 或 者可 以 推 算 出 被 測 量 的 異 類 物 理 量 ） 進行 比 較 的 過 程 。 1.1 測 量 的 基 本 概 念 3、 測 量 單 位 （ unit of measurement） 把 測 量 中 的 標 準 量 定 義 為 “ 單位 ” ， 單 位 是 一 個 選 定 的 標 準 量 （ 或參 考 量 ） 。獨 立 定 義 的 單 位 稱 “ 基 本 單 位 ” ；由 物 理 關(guān) 系 導(dǎo) 出 的 單 位 稱 “ 導(dǎo) 出 單 位 ” 。 1.2 國 際

4、單 位 制 （ SI）l1980年 由 國 際 計 量 大 會 （ CGPM） 采 納 和 推 薦 的 一 種一 貫 單 位 制 。 注 ： SI 是 國 際 單 位 制 的 國 際 通 用 符 號 。l目 前 ， 國 際 單 位 制 下 7個 基 本 單 位 ： u長 度 米 M u質(zhì) 量 千 克 （ 公 斤 ） Kgu時 間 秒 Su電 流 安 培 Au熱 力 學(xué) 溫 度 開 爾 文 K u物 質(zhì) 的 量 摩 爾 Mol u發(fā) 光 強 度 坎 德 拉 cd 1.2國 際 單 位 制 1.2國 際 單 位 制 國 際 單 位 制 （ SI） 的 導(dǎo) 出 單 位n電 荷 量 庫 侖 0Cn電

5、位 （ 電 壓 、 電 動 勢 ） 伏 特 Vn電 容 法 拉 Fn電 阻 歐 姆 n電 導(dǎo) 西 門 子 Sn電 感 亨 利 Hn功 率 （ 輻 射 通 量 ） 瓦 特 Wn磁 通 量 韋 伯 Wbn磁 通 量 密 度 磁 感 應(yīng) 強 度 特 斯 拉 TH 表 0-1 電 磁 學(xué) 單 位 的 部 分 SI導(dǎo) 出 單 位UqC 國 際 單 位 制 （ SI） 的 導(dǎo) 出 單 位l國 際 單 位 制 中 具 有 專 門 名 稱 的 導(dǎo) 出 單 位 量u平 面 角 弧 度 radu立 體 角 球 面 度 sru頻 率 赫 茲 Hzu力 （ 重 力 、 壓 力 ） 牛 頓 Nu壓 強 （ 應(yīng) 力 ）

6、帕 斯 卡 Pau能 量 （ 功 、 熱 ） 焦 耳 J 國 際 單 位 制 （ SI） 的 導(dǎo) 出 單 位n攝 氏 溫 度 攝 氏 度 0Cn光 通 量 流 明 lmn光 照 度 勒 克 斯 lxn放 射 性 活 度 貝 可 勒 爾 Bqn吸 收 劑 量 戈 瑞 Gyn劑 量 當 量 希 沃 特 Sv 1.3.1 1、 什 么 叫 度 量 器 ？ 在 測 量 過 程 中 實 際 使 用 的 標 準 量 ， 是 測 量 單位 的 復(fù) 制 體 ， 稱 作 度 量 器 （ 即 實 物 基 準 ） 。 度 量器 可 以 是 測 量 單 位 本 身 ， 也 可 以 是 測 量 單 位 的 分數(shù) 倍 或

7、 整 數(shù) 倍 。 2、 度 量 器 分 類 ： 根 據(jù) 度 器 在 量 值 傳 遞 上 的 作 用 和 精 確 度 不 同 ，分 為 基 準 器 （ 自 然 基 準 或 實 物 基 準 ） 、 標 準 器 和工 作 量 具 三 種 ， 其 中 基 準 器 是 精 度 高 的 測 量 單 位復(fù) 制 體 ， 一 般 由 國 際 或 國 家 計 量 部 門 擁 有 和 管 理 ，而 日 常 測 量 用 的 是 工 作 量 具 。 fenhVn 2 (0-3-1) 兩 塊 弱 連 接 的 超 導(dǎo) 體 在 微 波 頻 率 的 照 射 下 ， 就 會 出 現(xiàn)階 梯 式 伏 安 特 性 ， 如 圖 0-3-

8、1所 示 。 這 種 超 導(dǎo) 體 的 結(jié) 構(gòu) 稱 為約 瑟 夫 森 結(jié) 。 在 第 n個 階 梯 處 的 電 壓 與 微 波 頻 率 有 如 下 關(guān) 系 : 這 個 公 式 是 復(fù) 現(xiàn) 和 保 存國 家 電 壓 單 位 “ 伏 特 ” 的 理論 基 礎(chǔ) 。 通 過 精 心 測 量 微 波頻 率 就 可 確 定 Vn的 數(shù) 值 。1、 約 瑟 夫 森 效 應(yīng) 當 通 過 元 件 的 電 流 I固 定 時 ， 會 出 現(xiàn) 磁 感 應(yīng) 強 度 變 化 而 霍爾 電 壓 不 變 的 區(qū) 域 稱 為 霍 爾 平 臺 。R H是 物 理 常 數(shù) 。 一 旦 確 定 i， 馮 克 里 青 效 應(yīng) 就 可 用

9、 于 復(fù) 現(xiàn) 、保 存 電 阻 單 位 歐 姆 。量 子 化 霍 爾 電 阻 與 平 臺 序 數(shù) i的 關(guān) 系 如 下 :2ehRH (0-3-3)式 中 ， RH為 馮 克 里 青 常 數(shù) 。 iRiR H)( (0-3-4)(0-3-2)I iUiR HH )()( 霍 爾 電 阻 RH(i)， 即 (2) 馮 克 里 青 效 應(yīng) (量 子 化 霍 爾 效 應(yīng) ) 標 準 電 池 是 性 能 極 其 穩(wěn) 定 的 化 學(xué) 電 池 。 電 動 勢 在1.0186V左 右 。 按 電 解 液 的 濃 度 劃 分 為 飽 和 式 和 不 飽 和 式 標 準 電 池 。（ 3） 、 標 準 電 池

10、(1)要 根 據(jù) 標 準 電 池 的 等 級 ,在 規(guī) 定 要 求 的 溫 度 下 存 放 和 使 用 。(3)標 準 電 池 嚴 禁 搖 晃 和 振 動 ,嚴 禁 倒 置 。 經(jīng) 運 輸 后 要 放 置 足夠 時 間 后 再 使 用 。 標 準 電 池 在 使 用 時 應(yīng) 注 意 下 列 事 項 。(2)標 準 電 池 不 能 過 載 ,嚴 禁 用 電 壓 表 或 萬 用 表 去 測 量 標 準電 池 的 電 動 勢 。(4)檢 定 證 書 和 歷 年 的 檢 定 數(shù) 據(jù) 是 衡 量 一 只 標 準 電 池 好 壞 的依 據(jù) ,應(yīng) 注 意 保 存 。 通 常 標 準 電 阻是 錳 銅 絲 繞

11、 制 的 。標 準 電 阻 能 夠 準 確復(fù) 現(xiàn) 歐 姆 量 值 。（ 4） 標 準 電 阻 高 電 阻 標 準 電 阻 有 時 制 成 三 端 鈕 形 式 。 其 中 ,一 個 端 鈕 是屏 蔽 端 鈕 ,如 圖 0-3-5所 示 。 在 使 用 時 給 屏 蔽 端 一 定 的 電 位 ,可減 小 漏 電 的 影 響 。 電 阻 上 的 電 流 不 流過 電 位 端 鈕 ， 減 小 了 端 鈕 接 觸 電 阻 對 標 準 電 阻 阻 值 得 影 響 。 阻 值 低 于 10W的 電 阻 通 常 是 四 端 鈕 結(jié) 構(gòu) 。 即 分 別 有 電 流 端 鈕 和 電 位 端 鈕 。 其 接 線如

12、圖 0-3-4所 示 。 電 阻 器 的 四 端 鈕 結(jié) 構(gòu) 1.4 測 量 方 式 分 類 直 接 測 量 指 的 是 被 測 量 與 度 量 器 直 接 進 行比 較 ， 或 者 采 用 事 先 刻 好 刻 度 數(shù) 的 儀 器 進 行 測量 ， 從 而 在 測 量 過 程 中 直 接 求 出 被 測 量 的 數(shù) 值 。這 種 方 式 稱 為 直 接 測 量 。 如 被 測 量 不 便 于 直 接 測 定 ， 或 直 接 測 量 該被 測 量 的 儀 器 不 夠 準 確 ， 那 么 就 可 以 利 用 被 測量 與 某 種 中 間 量 之 間 的 函 數(shù) 關(guān) 系 ， 先 測 出 中 間量 ，

13、 然 后 通 過 計 算 公 式 ， 算 出 被 測 量 的 值 ， 這種 方 式 稱 為 間 接 測 量 。 如 測 長 、 寬 求 面 積 ； 測電 流 電 壓 求 功 率 等 。 1.4 測 量 方 式 分 類 (0-4-1)0AAx (0-4-2)%1000 A (0-4-3)%100 xA 由 此 可 見 ， 前 者 的 相 對 誤 差 小 些 ， 測 量 的 準 確 度 要 高 些 。所 以 ， 一 般 都 用 它 來 表 示 誤 差 。 例 題 ： 用 兩 個 伏 特 表 測 量 兩 個 電 壓 ， 一 個 電 壓 的 測 量值 為 150伏 ， 絕 對 誤 差 為 1.5伏 ；

14、 另 一 個 的 測 量 值 為 10伏 ，絕 對 誤 差 為 0.5伏 。從 絕 對 誤 差 角 度 來 看 ， 前 者 比 后 者 大 ， 但 從 相 對 誤 差 來 看 呢 ？(0-4-4)%1%1001505.1 %100 xA = (0-4-5)%5%100105.0 前 者 為 ：后 者 為 ： %100 mn A (0-4-6) %100 mmnm A n儀 表 的 準 確 度 ： %100% mmnm Aa （ 0 4 8）國 家 標 準 規(guī) 定 ， 儀 表 的 準 確 度 等 級 用 最 大 引 用 誤 差 的絕 對 值 來 確 定 即 ： m a% Am ( 0-4-9)%

15、100%100 x mxmmn A AaA （ 0-4-10） 例 0-4-1 用 量 限 為 10安 ， 準 確 度 為 0.5級 的 電 流 表 去 測 量10安 和 5安 的 電 流 ， 求 測 量 的 最 大 相 對 誤 差 。解 ： （ 1） 測 量 10安 電 流 時 所 產(chǎn) 生 的 最 大 可 能 的 絕 對 誤 差 : 測 量 10安 電 流 時 所 產(chǎn) 生 的 最 大 可 能 相 對 誤 差 ： %5.0%1001005.0 %1001 xmm A %100% mmAa 05.010%5.0%1 mm Aa A %1505.02 m A05.010%5.02 m（ 2） 測

16、量 5安 時 ： %5.0%1002001%100111 xxA %5.2%100205.0%100222 xxA %5.1100 %5.0300%1111 xmxmm AaAA %0.1100 %0.1100%2222 xmxmm AaAA 補 充 ： 電 工 儀 表 與 電 氣 測 量 常 用 名 詞 術(shù) 語 課 后 復(fù) 習(xí) 題1.什 么 叫 測 量 ？ 什 么 叫 電 氣 測 量 ？2.電 氣 測 量 的 對 象 是 什 么 ？3.電 氣 測 量 通 常 劃 分 為 哪 三 個 階 段 ？4.什 么 叫 測 量 的 單 位 ？5.物 理 量 的 單 位 分 為 哪 兩 種 ？6.什 么

17、叫 度 量 器 ？ 她 分 為 哪 三 個 等 級 ？7.什 么 叫 真 值 、 約 定 真 值 和 誤 差 ？8.誤 差 有 幾 種 表 達 形 式 ？9.測 量 通 常 分 為 那 三 種 方 式 ？10.儀 表 的 準 確 度 等 級 用 什 么 來 確 定 ？11.最 大 可 能 的 絕 對 誤 差 和 相 對 誤 差 與 儀 表 的 準 確 度 等 級 有 何 關(guān) 系 ？12.被 測 量 在 儀 表 量 限 值 的 什 么 范 圍 是 合 理 的 ？13.電 學(xué) 領(lǐng) 域 有 哪 些 自 然 基 準 和 實 物 基 準 ？ l測 量 方 式 分 類 ： 三 種 測 量 方 法 %100% mmnm Aa %100%100 x mxmm A AaA 0-4 為 測 量 稍 低 于 100V的 電 壓 ， 現(xiàn) 實 驗 室 中 的有 0.5級 的 0 300V和 1.0級 0 100V兩 只 電 壓 表 ， 為使 測 量 準 確 些 ， 你 打 算 選 用 哪 一 種 ？ 0-6 用 量 限 為 0 100mA、 準 確 度 為 0.5級 的 電 流表 ， 分 別 去 測 量 100mA和 50mA的 電 流 ， 求 測 量 結(jié) 果的 最 大 相 對 誤 差 各 為 多 少 ？ 0-2 為 什 么 引 入 引 用 誤 差 的 概 念 ？ 部 分 習(xí) 題