電氣測量技術第7章電氣參數(shù)測量

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1、第7章電氣參數(shù)的測量7.1頻率、周期和時間間隔的測量7.2相位的測量7.3電壓、功率和電能等的測量7.3電壓、功率和電能等的測量電壓,電流和功率是表征電信號能量的三個最基本參數(shù),三者之間的關系由公式P=IU表示,因此在實際測量中,只要測定任何兩個參數(shù),就可得到第三個參數(shù).一.直流電流測量的原理與方法可用來測量直流電流的儀表有很多,早期有模擬直流電流表，近期則主要采用數(shù)字式直流電流表其過程如圖7.1所示。在進行直流電流測量時要注意兩個問題：1.要注意電流表內(nèi)阻對測量精度的影響。設電流表的內(nèi)阻為r，在圖7.2（a）所示的測量電路中，原電路中

2、電流I=E/R，而在圖7.2（b）所示的電路中，電流改變?yōu)镮′=E/(R+r)，兩者的誤差為2.由于直接采用電流表測量電流，須斷開電路串入電流表，這是非常不方便，有時甚至是危險的，因此間接測量是經(jīng)常應用的。如：一個三極管放大電路，要測量三極管的電流放大倍數(shù)β，β=Ic/Ib,，如采用直接測量將非常不便，…………………圖7.2電流表內(nèi)阻的影響1模擬直流電流表的工作原理模擬直流電流表多數(shù)為磁電式儀表，磁電式儀表一般由可動線圈、游絲和永久磁鐵組成。線圈框架的轉軸上固定一個讀數(shù)指針，當線圈流過電流時，在磁場的作用下，可動線圈發(fā)生偏轉，帶動上面固定的

3、讀數(shù)指針偏轉，偏轉的角度與通過可動線圈的電流成正比。模擬直流電流表具有不需電池驅動、顯示穩(wěn)定等優(yōu)點，同時亦存在非線性誤差大、容易損壞等缺點。磁電式電流表基本結構分析：基本原理：利用一個帶指針的載流線圈，在磁場中受電磁力作用而偏轉，并使線圈偏轉的角度與線圈電流成正比。組成：永久磁鐵：在氣隙內(nèi)產(chǎn)生均勻磁場，磁通密度為B?？蛐尉€圈：可旋轉線圈，通電受電磁力作用而偏轉。游絲：給可動線圈提供一個電流通路。給旋轉線圈提供一個反作用力。指針等設線圈的匝數(shù)為N，每匝導線流過的電流為i，線圈的長和寬分別為l和b，則線圈在磁場中所受的電磁力FF=BNli電磁力

4、矩Fb=BNilb=BNiS(S=lb)由于B，N，S均為常數(shù)，因此轉動力矩與電流i成正比。當載流線圈受力矩作用而偏轉θ角度，游絲也產(chǎn)生一反抗力矩Wθ，（W--游絲的彈性系數(shù)）。當電磁力產(chǎn)生的轉矩與游絲產(chǎn)生的反抗力矩相等時，指針就停止在某個θ角度上，此時=常數(shù)（表頭靈敏度，即單位電流的偏轉角度）表頭的基本參數(shù)：內(nèi)阻-----線圈阻抗?jié)M偏電流-----指針產(chǎn)生滿度偏轉時所需電流滿偏電壓-----內(nèi)阻×滿偏電流2.多檔直流電流表由于電流表表頭靈敏度極高（毫安或微安級），因此實際應用中往往需進行量程擴展。一般均通過并聯(lián)分流電阻的方法來進行電流擴展

5、。例：已知電流表表頭滿偏電流為0.1mA，內(nèi)阻800Ω，設計量程擴展為100mA的電流表。解：Ｒg*0.1mA=r1*99.9mAr1=0.801Ω注意：有時也可先設好r1，增加Ｒg‘………RgIgr1100mA可通過接入不同大小的分流電阻的辦法，來設計一個多檔電流表。問題：換檔時，分流電阻懸空，可能導致表頭燒毀。RgIgr1100mARg'10mA1000mAr2r3實際的多檔電流表設計1檔：滿偏電流最大4檔：滿偏電流最小量程電流×分流電阻=表頭滿偏電流×環(huán)路總阻例：以知表頭滿偏電流0.1mA，內(nèi)阻800Ω，設計一個多檔電流表，滿偏電流5

6、mA，50mA,500mA?！?.RgIgr1Rg'r2r3r412342數(shù)字萬用表測量直流電流的原理數(shù)字萬用表是用電子技術來檢測直流電流的。通常在直流電流擋，對外電路來說，數(shù)字萬用表僅相當于一個取樣電阻RN（不同的量程RN的值不同），測量時RN上有電壓信號Ui=IRN，其測量過程如圖所示。預處理電路包括：I/U轉換，放大電路等DT-1型數(shù)字萬用表的電流測量電路電路由分流電阻和阻抗變換隔離電路組成分流總阻１ＫΩ分流電阻壓降2V對電路影響較大當量程在20mA—1A時,電阻R23—R25分別串入運放輸入回路,但由于運放為同相放大電路，輸入阻抗

7、極高，因而不會對電路有不良影響。I+R23900ΩR2490ΩR259ΩR261Ω2mA20mA200mA2AR5100KΩIC1ICL7106二.交流電流的測量低頻交流電流的測量原理和方法：交流電流的測量和直流電流的測量基本類似，所不同的只是先將交流信號整流為直流信號，再對這個直流信號進行測量并加以適當修正和顯示。1.二極管整流電路由于二極管導通電壓的存在(約0.6V)，因此當取樣電阻較小時，對于小電流在電阻上產(chǎn)生的壓降，二極管將無法導通，因而對于小電流測量電路，二極管檢波電路是不合適的。U0DURi2.線形檢波器（交直流轉換電路）分析：

8、利用了運放的高增益特性，抵消了二極管的導通壓降，構成一個反向的交直流變換電路。3.同相交直流轉換電路三.直流電壓的測量1直流電壓的測量原理與方法一般來說，直流電壓測量是將直流電