電路與電子知識-常用電工電子儀器儀表簡介

1、常用電工電子儀器儀表簡介,一、實訓(xùn)目的 熟悉常用電工電子儀器儀表二、實訓(xùn)內(nèi)容電工測量儀表的選擇與使用。常用電子儀器選擇與使用。萬用表的基本原理與使用。DA-16型晶體管毫伏表的使用方法。熟悉S101型函數(shù)信號發(fā)生器。學(xué)習(xí)COS5020型示波器的使用。,3.1 電測量指示儀表簡介,在工程實際的自動控制系統(tǒng)中，通常是根據(jù)被控制對象的各種電信號來對其實施自動控制的。電測量就是通過借助各種電工電子儀器儀表，應(yīng)用科學(xué)的

2、測量技術(shù)對電路中的電流、電壓、電功率及電能等物理量進行測量。3.1.1 常用電工電子儀器儀表的基本知識 電工電子測量儀表分類 電工電子儀表的種類繁多，分類方法也互不相同。按照電工電子儀表的結(jié)構(gòu)和用途?？煞譃槿N。 （1）電測量指示儀表 電工測量儀表中，凡利用電磁力使其機械部分動作，并用指針或光標(biāo)在刻度盤上指示出被測量值大小的儀表就稱作電測量指示儀表，是屬于直讀式儀表。各種交直流電流表、電壓表以及萬用表等都

3、是指示儀表。,（2）比較式儀表 比較式儀器是將被測量與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量進行比較的儀表。如各類電橋、電位差計等。其特點是靈敏度和準(zhǔn)確度都很高，一般用于高精度測量或校對指示儀表。 （3）其他電測量儀表 常見的電測量儀表還有數(shù)字式儀表、記錄式儀表及用來擴大儀表量程裝置的儀表，如分流器、測量用互感器等。這里只介紹指示式儀表。 2. 電測量指示儀表的分類 在電測量領(lǐng)域中，指示儀表的種類最多，具體分類方式介紹如下。

4、（1）按內(nèi)部測量機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理分 有磁電系、電磁系、電動系、感應(yīng)系、靜電系等類型。,（2）按被測電量的性質(zhì)分有電流表、電壓表、功率表、電度表、歐姆表、相位表以及其他多用途的儀表，例如萬用表等。（3）按被測量的種類分有直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表。（4）按儀表取得讀數(shù)的方法分有指針式、數(shù)字式和記錄式等。（5）按準(zhǔn)確度等級分有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、和5.0等七級。一般0.1和

5、0.2級儀表用作標(biāo)準(zhǔn)儀表；0.5級至1.5級的儀表用于實驗和實訓(xùn)時的電測量；1.5級至5.0級儀表用于工程測量。（6）按使用方式及使用條件分可分為安裝式儀表和可攜式儀表，及A、A1、B、B1與C共五組。,（7）按防御外界磁場或電場的性能分 有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個等級。（8）按外殼防護性能分 可分為普通式、防塵式、防濺式、防水式、水密式、氣密式 、隔爆式等七種。 以上介紹的指示儀表分類方法，從不同角度反映了指

6、示儀表的各種技術(shù)性能。在指示儀表的表面標(biāo)度盤上，通常都標(biāo)有一些標(biāo)志符號來表明有關(guān)的技術(shù)性能，常見的表面符號及含義見下表：,,3.1.2 電測量指示儀表結(jié)構(gòu)原理簡介 電測量是利用儀表中通入電流后產(chǎn)生的電磁作用力驅(qū)動指針偏轉(zhuǎn)。指示式儀表除驅(qū)動裝置、反作用裝置和阻尼裝置外，還有指針和刻度盤構(gòu)成的讀數(shù)裝置，以及起保護作用的外殼和裝在外殼上的校正器（調(diào)節(jié)螺絲等）。在實用中應(yīng)用最廣、數(shù)量最大的是指示式儀表。,,1. 磁電系測量機

7、構(gòu) 磁電系測量機構(gòu)如圖1.3.1所示。 磁電系測量機構(gòu)具有準(zhǔn)確度高、刻度均勻、阻尼強與消耗能量小等優(yōu)點，可制成0.1～0.5級的儀表。它的缺點是只能用來測量直流，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較貴，過載能力小。 目前用來測量直流量的儀表，測量機構(gòu)幾乎全是磁電系的。,圖1.3.1,2. 電磁系儀表 電磁系測量機構(gòu)如圖1.3.2所示，它屬于推斥式類型。 電磁系測量機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、過載能力強與交直流兩用等優(yōu)點

8、。它的缺點是刻度不均勻，測量機構(gòu)本身的磁場較弱，易受外磁場影響，以致準(zhǔn)確度不高。具有這種測量機構(gòu)的儀表通常為0.5級～2.5級。,,3. 電動系儀表 電動系測量機構(gòu)如圖1.3.3所示。 電動系測量機構(gòu)具有準(zhǔn)確度高、使用范圍廣等優(yōu)點，一般可制成0.2～1.0級的儀表。它不僅可測量交直流的電流和電壓，還可測量交流電的功率。它的缺點是自身功率較大，過載能力小，且價格較貴。,圖1.3.2 圖

9、1.3.3,3.2 電工測量儀表的選擇與使用,3.2.1 儀表選擇 1. 類型選擇 各種儀表的選擇除了根據(jù)用途選擇儀表的種類外，還應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境和測量條件選擇儀表的型式。如配電盤、開關(guān)板上儀表板所用儀表等采用垂直安裝方式，而實驗室大多選用水平放置方式。 2. 準(zhǔn)確度選擇 在使用儀表時，必須合理地選擇儀表的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度等級為0.1和0.2級的儀表通常作為標(biāo)準(zhǔn)表以校正其他儀表。實驗室一般用0.5～1.5級儀表。

10、生產(chǎn)部門作監(jiān)視生產(chǎn)過程的儀表一般為1.0～2.5級。準(zhǔn)確度等級為5.0級的儀表，通常只在組合式或多用途儀表上才使用。 3. 量程選擇 儀表量程的選擇應(yīng)根據(jù)測量值的可能范圍確定。被測量值范圍較小要選用較小的量程，這樣可以得到較高的準(zhǔn)確度。,根據(jù)被測量值的大小選擇合適量程 有兩只毫安表，量程分別為I1m=200mA和I2m=50mA，兩表準(zhǔn)確度等級均為1.0級，用來測量40mA的電流，則測量結(jié)果中可能出現(xiàn)的最大相對誤差

11、為：對于量程為200mA的毫安表，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差△I1m為： 因此，用此表測40mA的電流可能產(chǎn)生的最大相對誤差 為： 對于量程為50mA的毫安表，可能產(chǎn)生的最大絕對誤差△I2m為： 因此，用此表測40mA電流可能產(chǎn)生的最大相對誤差 為： 由以上計算可以看出，用的200mA毫安表測40mA電流比用50mA的毫安表所測得的結(jié)果具有更大的最大相對誤差。即量

12、程選擇對測量結(jié)果的準(zhǔn)確度有很大影響。,例：,對于同一只儀表，被測量值越小，其測量時準(zhǔn)確性就越低 在正常情況下用0.5級量程為 10A 的安培表來測量 8A 電流時，可能產(chǎn)生的最大相對誤差 為： 而用它來測量 1A 電流時，則可能產(chǎn)生的最大相對誤差 為： 由此可見對于一只確定的儀表，測量值越小，其測量時準(zhǔn)確性越低。因此在選擇量程時，應(yīng)盡量使被測量的值接近于滿標(biāo)值。另一方面，也要

13、防止超出滿標(biāo)值而使儀表受損。因此可取被測量值為滿標(biāo)值的2/3左右。最少也應(yīng)使被測量的值超過滿標(biāo)值的一半。當(dāng)被測電流大小無法估計時，可用多量程儀表先置于大量程檔，然后根據(jù)儀表的指示調(diào)整量程，使其達到合適的量程檔。,例：,4. 儀表內(nèi)阻 當(dāng)儀表接入被測電路后，儀表線圈電阻會影響原有電路的參數(shù)和工作狀態(tài)，以致于影響測量的準(zhǔn)確性。例如電流表是串聯(lián)接入被測電路的，儀表內(nèi)阻增加了電路的阻值，也就相應(yīng)地減小了原電路的電流，這勢必影響測

14、量結(jié)果，所以要求電流表內(nèi)阻越小越好。量程越大，內(nèi)阻應(yīng)越小。再如電壓表是并聯(lián)接入被測電路的，它的內(nèi)阻減小了電路的阻值，使被測電路兩端的電壓發(fā)生變化，影響測量結(jié)果，所以要求電壓表內(nèi)阻越大越好。量程越大，內(nèi)阻應(yīng)越大。采樣式數(shù)字電壓表具有極高的內(nèi)阻，對被測電路電壓影響很小。,3.2.2 指針式儀表測量中應(yīng)該注意的一般問題 1. 刻度 各種指針式儀表，不論是磁電式、電磁式還是電動式儀表，都采用面板刻度方式顯示讀數(shù)。根據(jù)不同的測量原理

15、，面板上的刻度有的是均勻的，有的是不均勻的，例如磁電式儀表指針的偏轉(zhuǎn)角α=RI （R為儀表結(jié)構(gòu)常數(shù)），即與電流的大小成正比，面板上的刻度是均勻的：而電磁式儀表指針的偏轉(zhuǎn)角α=RI2，即與電流的平方成正比，在同一量程內(nèi)，起始段電流越小，刻度越密，后面電流越大，刻度越稀。再如電動式儀表，它有兩個線圈，若是用于測量電流或電壓，由于指針的偏轉(zhuǎn)角度α與通過兩線圈的電流的乘積成正比，則面板刻度一定與上例一樣是非線性的；若用于測量功率，而功率 P

16、=UI（對于交流來說 P=UIcosΦ），這時一個線圈通電壓，一個線圈通電流，從而使指針偏轉(zhuǎn)角度α與功率 P 成正比，因此面板上功率刻度是線性均勻的。為了使面板顯示清晰，非均勻刻度在起始段無刻度（0點除外），只在某一量值之上才開始標(biāo)出數(shù)值。,2. 量程 儀表的量程是指允許測量的最大值，不同的量程有不同的允許測量最大值，因此應(yīng)根據(jù)被測量的數(shù)值選用合適的量程。實驗室用儀表大多是多量程儀表，常有好幾個接線端鈕，而指示面板刻度

17、通常只有一條基本量程刻度，故測量中要注意量程的選擇應(yīng)與對應(yīng)的接線端鈕相—致，并應(yīng)根據(jù)選定的量程把讀得的指示值再乘以選定量程與基本量程之間的倍率K（K=選定量程值（允許測量最大值）/指示量程值（最大刻度值））才是實際測量值。3. 儀表的機械零位校正 大多數(shù)指針式儀表設(shè)有機械零位校正，校正器的位置通常裝設(shè)在指針轉(zhuǎn)軸對應(yīng)的外殼上，當(dāng)線圈中沒有電流時，指針應(yīng)指在零的位置。如果指針在不通電時不在零位，應(yīng)當(dāng)調(diào)整校正器旋鈕改變游絲的反作用

18、力矩使指針指向零點。儀表在校正前要注意儀表的放置位置必須與該表規(guī)定的位置相符。如規(guī)定位置是水平放置，則不能垂直或傾斜放置，否則儀表指針可能不是指向零位，這不屬于零位誤差。只有在放置正確的前提下再確定是否需要調(diào)零，并且保證在全部測量過程中儀表都放置在正確位置，以保證讀數(shù)的正確性。,4. 聯(lián)接 測量儀表接入電路時，應(yīng)以盡量減少對原有電路的影響為原則。1.測量電壓時 若電路電阻較大，則應(yīng)用高內(nèi)阻電壓表。若電壓表已確定，

19、則在保證允許誤差的前提下選用較大的量程，因為在同一儀表中量程較大其內(nèi)阻也相應(yīng)增加，對電路影響就小。2.測量電流時 若電路電阻很小，則應(yīng)選用低內(nèi)阻電流表。這在電路電阻與儀表內(nèi)阻二者可以相比較（例如處于同一數(shù)量級或只差一個數(shù)量級）時顯得特別重要，以便減少儀表接入誤差。3.儀表與被測量的聯(lián)接 測量直流量必須把正、負(fù)端分辨清楚，“+”端與電路正極性端相聯(lián)接，“-”端與電路負(fù)極性端相聯(lián)接，不能反接，以防反偏而打壞指針。測量交流量

20、應(yīng)注意電路的相線和零線，從保證儀表和人身的安全角度考慮聯(lián)接方式。雖然從原理上說一般無極性要求，有時考慮到屏蔽和安全需要，通常把儀表黑端鈕（公共端或用“*”表示端）“*”與電路中性端（或地端）相連，而把紅端鈕（用～表示端）與電路相線端相連。,5. 儀表的讀數(shù)方法 讀取儀表的示值應(yīng)在指針指示穩(wěn)定時進行，若因電路原因造成指針振蕩性指示，一般可以讀取其平均值，若測量需要，應(yīng)把其振幅量讀出（即讀出指針擺動范圍）。為了得到正確的讀

21、數(shù)，在精度較高的儀表面板上設(shè)立了一個讀數(shù)鏡面，讀數(shù)時應(yīng)使視線置于實指針和鏡中虛指針相重合的位置再讀指示值，以保證讀數(shù)的正確性，減少讀數(shù)誤差。6. 儀表的維護 各種儀表應(yīng)在規(guī)定的正常工作條件下使用，即要求儀表的放置位置正常，周圍溫度為20℃，無外界電場和磁場（地磁場除外）的影響，用于工頻的儀表，電源頻率應(yīng)該是50Hz正弦波。另外還應(yīng)滿足儀表本身規(guī)定的特殊條件，例如恒溫、防塵、防震等。以保證測量的準(zhǔn)確度。 儀表在使用前

22、應(yīng)檢查，注意端鈕是否開裂、短接片是否可靠連接、外引線有無開斷、指針有無卡澀現(xiàn)象等。儀表應(yīng)定期進行準(zhǔn)確度校驗，保證其測量性能。儀表不使用時，應(yīng)在斷電條件下存放。如表內(nèi)有電池時應(yīng)將電池取出，防止電池漏液腐蝕機芯。精度越高的儀表，對存放環(huán)境條件的要求也越高。,3.2.3 常用電量的測量 1. 電流的測量（1）直流電流的測量 測量直流電流一般用磁電式儀表。測量時電流表必須串聯(lián)在電路中，因為電流表內(nèi)阻很小，如果不慎把電流表

23、并接在負(fù)載兩端，電流表將因流過很大的電流而燒毀。 由于測量時，電流表是串接在被測電路中的，為了減少對被測電路工作狀態(tài)的影響，要求電流表的內(nèi)阻越小越好，否則將產(chǎn)生較大的測量誤差。 電流表表頭允許流過的電流都很小，一般在幾十μA到幾十 mA范圍內(nèi)。測量大電流時都采用分流的方法，分流電阻有內(nèi)附和外接兩種。較大的分流器采用外接方式。內(nèi)附方式中，有些電流表的正端有好幾個接線端鈕，分別用于測量不同量程的電流：也有些電流表采用插撥

24、銅塞的方法選用量程，選用時要注意銅塞的位置。變換量程必須在儀表不通電的前提下進行，以防燒壞電流表，也可以用一根短路線把電流表兩接線端鈕短接后再改變量程，操作完成后再去除短路線，然后再讀取測量值。,（2）交流電流的測量 測量交流電流一般用電磁式儀表，若進行精密測量時使用電動式儀表。一般不采用并聯(lián)分流器的方法，而是把固定線圈分成幾段，用線圈繞組的串并聯(lián)方式來改變量程。當(dāng)被測電流很大時，用電流互感器作電流變換，以此擴大電

25、流表量程。電流表的端子分為零線端和相線（俗稱火線）端。另外由于電磁式或電動式儀表指針偏轉(zhuǎn)角度與電流的平方成正比，所以儀表面板刻度是不均勻的，只有當(dāng)偏轉(zhuǎn)角度較大時讀數(shù)才較準(zhǔn)確。 用示波器也可以測量電流的波形。這時在被測電流支路中串入一個小電阻，被測電流在該電阻上產(chǎn)生電壓，用示濾器測量這個電壓（如圖1.3.4所示），便得到電流的波形。,,,圖1.3.4中串聯(lián)電阻的選擇應(yīng)考慮下列幾方面：R 的值應(yīng)足夠小，當(dāng)它串入被測電路中時應(yīng)對被測

26、電路無影響；R的值也不能過小，否則因被測電流ｉ在其上產(chǎn)生的電壓太小會使示波器的光點偏轉(zhuǎn)太小，影響用示波器測量電流的準(zhǔn)確度。,圖 1.3.4,2. 電壓的測量 測量直流電壓時，常用磁電式電壓表。測量交流電壓時，常用電磁式電壓表。在測量電壓時，應(yīng)把電壓表并聯(lián)在被測負(fù)載的兩端。為了使電壓表并入后不影響電路原來的工作狀態(tài)，要求電壓表的內(nèi)阻遠大于被測負(fù)載的電阻。一般測量機構(gòu)本身的電阻不是很大，所以在電壓表內(nèi)串有阻值很大的附加電阻。

27、特別是測量直流高壓時都采用串接電阻的方法擴大量程。而測量交流高壓時，一般通過電壓互感器把電壓降低后再測量。 測量電壓的方法常用的有電壓表測量法和示波器測量法兩種。（1）電壓表測量法① 直接測量法。這種方法簡便直觀，是電壓測量的最基本方法。即將電壓表并接在被測電路兩端，直接由電壓表的讀數(shù)確定測量結(jié)果（電壓值）的測量方法。用此法進行測量時，首先應(yīng)根據(jù)被測電壓的特點（如頻率的高低，幅度的大小等）和被測電路的狀態(tài)（如內(nèi)阻的數(shù)值等）

28、來選擇合適的電壓表。一般以電壓表的使用頻率范圍，測量電壓范圍和輸入阻抗的高低作為選擇電壓表的依據(jù)。,其基本要求是： 輸入阻抗高。在測量電壓時，電壓表并聯(lián)在被測電路兩端。因此，為了減小測量儀表對被測電路的影響，要求電壓表的輸入阻抗應(yīng)盡可能高些。 測量交流電壓時，要注意電壓表適用的頻率范圍，所測電壓的頻率應(yīng)與這個頻率范圍相適應(yīng)。一般交流電表，如萬用表的交流檔只適宜于測幾十赫到幾十千赫的交流電壓，毫伏表能測1赫到2兆赫

29、的交流電壓。 要有較高的精度。指針式儀表的精度按引用誤差分成0.05、0.1、0.2、0.5、1.5、2.5、5.0等幾個等級。在電壓測量中，直流電壓的測量精度一般比交流電壓的測量精度高，通常在較高精度的電壓測量中，采用數(shù)字式電壓表。,② 補償法。用這種方法測量電壓時,可以消除電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響。測量線路如圖1.3.5所示。 圖1.3.5中R兩端的電壓是待測的。電壓表V的內(nèi)阻不夠

30、高時，會給電壓的測量帶來誤差。如按圖1.3.5接入內(nèi)阻很低的穩(wěn)壓電源，盡管電壓表的內(nèi)阻不夠高，用它來測量穩(wěn)壓電源的輸出電壓UW，是不會有問題的。 為了確定R兩端的電壓，先調(diào)UW使之與UR接近，然后在ab間接入靈敏度高的電壓表V’ 。調(diào)UW使V’的指示為零，這時UR=UW；電壓表V的讀數(shù)，就是UR的值。由以上分析可見，當(dāng)電壓表V’的指示為零時，測量電路不從被測電路中吸取電流，所以對被測電路無影響。

31、 圖1.3.5,,（2）示波器測量法 用示波器測量電壓最主要的特點是能夠正確地測定波形的峰值及波形各部分的大小，因此在需要測量某些非正弦波形的峰值或某部分波形的大小時，就必須用示波器進行測量了。下面主要介紹標(biāo)尺法。 雙蹤示波器使用前，首先要用校準(zhǔn)信號校準(zhǔn)各檔靈敏度，然后，將被測信號接入Y輸入端，從示波器熒光屏上直接讀出被

32、測電壓波形的高度（格數(shù)），則被測電壓幅值=靈敏度（V/DIV數(shù)）×高度（DIV）。 這種方法存在因Y 軸放大器增益的不穩(wěn)定所產(chǎn)生的測量誤差。 用示波器測幅值時要注意的是，被測信號必須從直流輸入端接入，否則將會造成信號的直流成分被濾去，只剩下交流成分，而使結(jié)果不符合實際值。 3. 功率的測量 （1）直流電路和單相交流電路功率的測量 在直流電路中，功率P=UI，直流電路和電阻負(fù)載（ cosΦ=1 ）的

33、單相交流電路，可以直接用伏特表和安培表測出電壓和電流，兩者相乘即得出功率值，但應(yīng)考慮伏特表和安培表的接法，以減小誤差，必要時應(yīng)根據(jù)表的內(nèi)阻，將測量結(jié)果加以修正，以消除誤差。,在單相交流電路中，P=UIcosΦ，因此功率表上有4個端鈕，其中電壓端鈕應(yīng)并接在負(fù)載兩端以反映電壓，而電流端鈕應(yīng)串聯(lián)在負(fù)載回路中以反映電流，功率表表面按功率值來刻度。 ① 功率表的接線規(guī)則。功率表系電動式儀表也稱為瓦特表，指針轉(zhuǎn)矩方向與兩線圈的電流方向有

34、關(guān)，因此要規(guī)定一個能使指針正向偏轉(zhuǎn)的“對應(yīng)端”。表盤上標(biāo)記“*”（或“±”）的端鈕分別稱為電流線圈和電壓線圈的發(fā)電機端（即對應(yīng)端）。接線時要使兩線圈的“對應(yīng)端”接在電源的同一極性上，使功率表指針作正向偏轉(zhuǎn)（功率表接入電路的方法如圖1.3.6所示，圖例中電流量程選擇1A，電壓量程選擇300V）。,,圖1.3.6,按此規(guī)定功率表的正確接線有兩種方式，如圖1.3.7（a）、（b）所示，圖中Rd為與電壓線圈串聯(lián)的附加電阻。除

35、此之外的接線方式都是錯誤的，可能造成指針反偏或不能讀出功率。在一般情況下，考慮到電流線圈的功耗比電壓線路的功耗小，如果負(fù)載電阻較大，可略去電流線圈的功耗不計，這時采用電壓線圈接電源端（見圖1.3.7（a））的接線方式較好。在精密測量時，或電源本身的功率不大而儀表的損耗不能忽略時，則功率表的讀數(shù)中應(yīng)引入校正值，即從讀數(shù)中減去儀表本身的消耗功率。此時采用電壓線圈接負(fù)載端（見圖1.3.7（b））的方式較好。,,圖1.3.7,② 功率測量

36、量程的選擇。選擇功率表的量程應(yīng)根據(jù)所測負(fù)載的電壓和電流的最大值，來分別選擇電壓量程和電流量程。通常功率表有二個電流量程和三個電壓量程，功率表是否過載，不能僅僅根據(jù)表的指針是否超過滿偏轉(zhuǎn)來確定。因為當(dāng)功率表的電流線圈沒有電流時，即使電壓線圈已經(jīng)過載而將要燒壞，功率表的讀數(shù)卻仍然是零；反之亦然。所以，必須保證功率表的電流線圈和電壓線圈都不過載。一定要使電壓量程能承受負(fù)載電壓，電流量程大于負(fù)載電流，不能只考慮功率大小。當(dāng)功率因數(shù)很低時

37、，即使電壓和電流均達到額定值，根據(jù) P=UIcosΦ ，這時功率也不能達到額定值。可見功率表量程的選擇，實則是選擇電壓和電流的額定值。在實際測量中，還應(yīng)接入電流表和電壓表，以監(jiān)視負(fù)載電流和電壓不超過功率表的額定電壓和額定電流值。,③ 功率表的讀數(shù)方法。在多量程功率表中，刻度盤上只有一條標(biāo)尺，它不標(biāo)瓦特數(shù)，只標(biāo)出分格數(shù)。因此，被測功率須按下式換算得出 ：

38、 P = Cα 式中P 為被測功率，單位為瓦特（W）； C 為電表功率常數(shù)，單位為瓦/格；α為電表偏轉(zhuǎn)指示格數(shù)。普通功率表的功率常數(shù)為： 式中，UN 為電壓線圈額定量程，IN 為電流線圈額定量程，αm 為標(biāo)尺滿刻度總格數(shù)。 低功率因數(shù)功率表的功率常數(shù)為： 式中，cosΦN 為電表額定功率因數(shù)，在電表刻度盤上標(biāo)出。測量交流低功率因數(shù)負(fù)載功率時，應(yīng)采用低功率因數(shù)功率表。,（2）三相功率的測量① 一

39、表法測三相對稱負(fù)載功率。在對稱三相負(fù)載系統(tǒng)中，可用一只功率表測量其中一相負(fù)載功率，三相功率等于功率表讀數(shù)乘3。② 二表法測三相三線制的功率。二表法適用于三相三線制，不論對稱與否都可以使用，其接線方法如圖1.3.8（a）所示。其特點是兩功率表的電流線圈串入任意兩根傳輸導(dǎo)線（“*”或“±”端接電源側(cè)），電壓線圈的對應(yīng)端與電流線圈相連接，電壓線圈的另一端應(yīng)與沒有電流線圈串入的那根傳輸線相接。,,圖1.3.8,可以證明兩只功率

40、表讀數(shù) P1、P2 之和恰好等于三相交流總功率。設(shè)負(fù)載為星形無中線，接線方式如圖1.3.8（a），每只功率表所測電壓為線電壓，電流為線電流，功率表讀數(shù)為： P1 = UAC IA cosΦ1 P2 = UBC IB cosΦ2其中： Φ1 為線電壓UAC 與線電流IA 的相位差角, Φ2 為線電壓UBC 與線電流IB 的相位差角。

41、 P = P1 + P2 上式也說明只要是三相三線制，不論負(fù)載是否對稱，三相總功率都可以用二表法測得，其值為兩表讀數(shù)的代數(shù)和。,當(dāng)電路對稱時，利用電壓和電流的相量圖可得出： P1 = UAB IA cos（Φ + 30°） P2 = UCB IC cos（Φ - 30°

42、;） 式中Φ 為相電壓與相電流之間的夾角?？芍陔娐穼ΨQ情況下，兩只瓦特表的讀數(shù)與功率因數(shù)有著一定的關(guān)系，下面研究幾種特殊情況， 當(dāng)負(fù)載為純電阻性，即 Φ = 0 時， 有 P1 = P2 。 當(dāng) Φ = 60°時， P1 = 0 ； Φ = - 60°時， P2 = 0 。 當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)低于0.5時，即 > 60°時，將有一只瓦特表的平均轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，則指針反偏。在

43、這種情況下，為了讀出瓦特表的指示，應(yīng)將倒轉(zhuǎn)的瓦特表的電流線圈兩端對調(diào)，但得到的讀數(shù)應(yīng)取負(fù)值，這時三相總功率等于兩個瓦特表讀數(shù)的代數(shù)和。,4. 電能的測量 電能的測量通常用感應(yīng)式電度表。對于單相負(fù)載用單相電度表，對于三相負(fù)載用三相電度表。（1）單相電度表 單相電度表的工作原理見感應(yīng)式儀表，其正確接線如圖1.3.9所示。 配線時應(yīng)采取進線端接電源端，出線端接負(fù)載端，電流線圈應(yīng)接于火線，而不要接零線。單相電度

44、表的使用，首先是正確選擇額定電壓、額定電流和準(zhǔn)確度，額定電壓應(yīng)與負(fù)載額定電壓相符。額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載最大電流，準(zhǔn)確度分為0.5級、1.0級、2.0級和3.0級。 （2） 三相有功電度表 三相電力系統(tǒng)多采用三相電度表。有二表法和三表法之分，基本結(jié)構(gòu)與單相電度表相同，但鋁盤裝在一個公用轉(zhuǎn)軸上，用一個計算機構(gòu)（計數(shù)器）讀出三相總電能。,二元件三相電度表用于三相三線制電能的測量，它的原理和二表法測功率相同，接線圖如圖1.3

45、.10所示。在三相系統(tǒng)中大多數(shù)電能測量采用這種方式。 圖1.3.9 圖1.3.10 三元件三相電度表用于三相四線制電能的測量，它的原理與三表法測功率相同，在此不再贅述。,,3.3 常用電子儀器選擇與使用,3.3.1 常用的電子儀器 在實驗實踐中，測試相關(guān)的電參數(shù)及分析電子電路的靜態(tài)和動態(tài)的工作情況時，常

46、用的電子儀器有：直流穩(wěn)壓電源、示波器、低頻信號發(fā)生器、晶體管毫伏表、數(shù)字式或指針式萬用表、晶體管特性分析儀等。它們分別可用于電路的各參數(shù)的測量。 各儀表的功能如下。（1）直流穩(wěn)壓電源：直流穩(wěn)壓電源是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源的裝置，在實訓(xùn)中可為電子電路提供工作電源。（2）示波器：可用來觀察電路中各測試點的波形，監(jiān)測電路的工作情況，也可用于測量小信號的周期、幅度、相位差及觀察電路的特性曲線等。（3）低頻信號發(fā)生器（或函數(shù)信

47、號發(fā)生器）：為測量電路提供各種頻率、幅度、及波形的輸入信號。（4）晶體管毫伏表：用于測量電路的輸入、輸出信號的有效值。（5）數(shù)字式或指針式萬用表：一般用于測量電路的靜態(tài)工作點和直流信號。（6）晶體管特性分析儀：用于對晶體管的特性及參數(shù)的測量。電子儀器的型號和種類繁多，這里不作詳細(xì)敘述。,3.3.2 電子儀器的選擇及使用注意事項 儀器的選擇 測量時，合理選擇電子測量儀器，是保證測量結(jié)果正確的重要前提條件。因此，儀

48、器的選擇是實踐、測量的重要環(huán)節(jié)，要做好這一環(huán)節(jié)，應(yīng)注意以下幾方面。 （1）充分了解電子儀器的性能。作為測量工具，選擇時應(yīng)全面、深入地了解和掌握各種儀器的功能、技術(shù)性能、基本原理及其使用方法。以使測量順利進行并保證測量結(jié)果的正確。 （2）環(huán)境對儀器的影響。任何儀器在使用過程中，對環(huán)境條件都有一定的要求。大部分的電子儀器，特別是靈敏度和精確度較高的儀器，受環(huán)境溫度、濕度及電磁場的干擾影響很大。根據(jù)被測信號的特點及測量的要求

49、，創(chuàng)造良好的測試環(huán)境，以免影響測試結(jié)果。 （3）根據(jù)測試要求選擇測試儀器。能夠完成同一參數(shù)的測試的儀器類型可能有多種選擇（如測量交流電壓可以選用晶體管毫伏表、萬用表、示波器等），不同的儀器，其測量的精度和方法不同，應(yīng)以滿足測試要求，簡潔、方便為標(biāo)準(zhǔn)來選擇測量儀器。,2. 電子儀器使用注意事項 使用電子測量儀器時，若非法操作和使用儀器，都有可能導(dǎo)致測量誤差增大或使被測電路、元器件及電子測量儀器損壞。因此，在使用儀

50、器的過程中，應(yīng)注意以下幾方面的問題。 （1）接通電源前，應(yīng)仔細(xì)檢查儀器的開關(guān)、旋鈕、接線插頭等是否接好，是否存在故障，以防止短路、開路或接觸不良等人為故障。為了確保人身和儀器的安全，儀器的電源插頭連接線等絕緣層應(yīng)完好無損，接地要良好。 （2）接通電源后，不能敲打儀器機殼，不能用力拖動。如要移動儀器設(shè)備，應(yīng)首先切斷電源，然后輕輕移動。測試結(jié)束后，應(yīng)先關(guān)斷電源，確保安全時再拆除電路。 （3）使用儀器時，應(yīng)注意儀器適

51、用電壓范圍與電網(wǎng)電壓是否吻合，同時應(yīng)注意電網(wǎng)電壓的波動。盲目的使用會導(dǎo)致儀器不能正常工作或損壞。 （4）在將儀器和電路連接成測試系統(tǒng)時，要注意系統(tǒng)的“共地”問題，同一系統(tǒng)中的所有儀器和電路的接地端需可靠地連接在一起；否則，就會引起外界干擾，導(dǎo)致測量誤差增大。有時甚至?xí)p壞儀器或電路，造成不必要的損失。,3.4 萬用表的基本原理與使用,萬用電表是一種高靈敏度、多用途、多量限的攜帶式測量儀表，它在電工、電子技術(shù)中是一種最常用

52、的儀表，能分別測量交、直流電壓及直流電流、電阻、音頻電平和電子元件的檢測，適宜于無線電、電信及電工事業(yè)、企業(yè)單位作一般測量用，習(xí)慣上又稱作三用表。萬用表的型號較多，有些型號的萬用表還可用作測量電感量、電容量、功率及晶體管的值等。因此，萬用表是電子測量和維修所必備的常用儀表。是電子測量和維修所必備的常用儀表。,詳細(xì)內(nèi)容請參閱教材,3.5 DA-16型晶體管毫伏表,晶體管毫伏表是一種用來測量電子電路中正弦交流電壓有效值的電子儀表。它與一般

53、的交流電壓表或萬用表的交流電壓檔相比，具有頻率范圍寬，輸入阻抗高、電壓測量范圍寬和靈敏度高等特點，因而特別適用于電子電路，如對一般放大器和電子設(shè)備進行測量。,詳細(xì)內(nèi)容請參閱教材,3.6 XD-I型低頻信號發(fā)生器使用說明,低頻信號發(fā)生器也稱音頻信號發(fā)生器，是電子測試技術(shù)中常用的信號電源，它能提供頻率在1MHz以下直至不到1Hz的大小連續(xù)可調(diào)的正弦電壓和電流。用來對低頻電子設(shè)備進行調(diào)試和測量。雖然各工廠生產(chǎn)的低頻信號發(fā)生器型號不同。內(nèi)部結(jié)

54、構(gòu)和功能也有差異，但它們的基本組成部分都是一只RC振蕩器，也就是具有文氏電橋正反饋電路的兩級阻容耦合放大器。此外，為了實現(xiàn)信號源與負(fù)載的阻抗匹配和調(diào)節(jié)輸出電壓、電流的大小，還附有射極（或電子管陰極）輸出器等形式的功率輸出級，以及指示電壓、頻率高低的指示儀表和裝置。,詳細(xì)內(nèi)容請參閱教材,3.7 S101型函數(shù)信號發(fā)生器,在實驗、實踐訓(xùn)練中，信號發(fā)生器是用來產(chǎn)生不同頻率和波形的裝置，是電子測量中經(jīng)常使用的儀器設(shè)備之一。按信號發(fā)生器產(chǎn)生

55、輸出信號的波形不同，可將其分為正弦信號發(fā)生器（輸出正弦波）、脈沖信號發(fā)生器（輸出不同頻率、脈沖寬度和幅度的脈沖信號）及函數(shù)信號發(fā)生器（能產(chǎn)生并輸出多種波形信號）三大類。常用的為正弦信號發(fā)生器和函數(shù)信號發(fā)生器兩類。函數(shù)信號發(fā)生器按需要一般可選擇輸出正弦波、方波和三角波三種信號波形。 上述三類信號發(fā)生器輸出信號的電壓幅度都可通過輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕進行連續(xù)調(diào)節(jié)；輸出電壓信號的頻率可以由分檔開關(guān)和調(diào)節(jié)旋鈕聯(lián)合進行調(diào)節(jié)。對于函數(shù)信號發(fā)生

56、器，其輸出波形的種類，可以通過波形選擇開關(guān)進行選擇。 無論哪種信號發(fā)生器，在使用過程中，其輸出端都不能短路，否則，將會造成儀器損壞，在使用中必須特別值得注意。,詳細(xì)內(nèi)容請參閱教材,3.8 COS5020型示波器使用說明,示波器是一種綜合性的電信號測試儀器，用它可以直接觀察到信號的波形，測量信號的幅度、相位、頻率等。COS5020型通用示波器是一種雙通道示波器，可雙蹤顯示兩路信號波形。示波器采用觸發(fā)掃描方式，并裝有觸發(fā)電平鎖

57、定電路，省略了復(fù)雜的觸發(fā)調(diào)整過程，波形顯示穩(wěn)定。,詳細(xì)內(nèi)容請參閱教材,3.9 電測量系統(tǒng)的“接地”與“共地”問題,電子儀器“接地”與“共地”是抑制干擾、確保人身和設(shè)備安全的重要技術(shù)措施。 所謂“地”可以是指大地，電子儀器往往是以地球的電位作為基準(zhǔn)，即以大地作為零電位，電路圖中以符號“ ”表示；“地”也可以是以電路系統(tǒng)中某一點電位為基準(zhǔn)，即設(shè)該點為相對零電位，如電子電路中往往以設(shè)備的金屬底座、機架、外殼或公共導(dǎo)線

58、作為零電位，即“地”電位，電路圖中以符號“ ”表示，這種“地”電位不一定與大地等電位。,3.9.1 接地問題 這里所說的“接地”是指電子儀器相對零電位點接大地。一臺儀器或一個測試系統(tǒng)都存在接地問題。下面說明一臺儀器“接地”的必要性。 為防止雷擊可能造成的設(shè)備損壞和人身危險，電子儀器的外殼通常應(yīng)接大地，而且接地電阻越小越好（一般應(yīng)在100Ω以下）。 在測量過程中，使用電子電壓表和示波器等高靈敏度、高輸

59、入阻抗儀器，若儀器外殼未接地，當(dāng)人手或金屬物觸及高電位端時，會使儀器的指示電表嚴(yán)重過負(fù)荷，可能損壞儀表。,3.9.2 共地問題 所謂“共地”，即各臺電子儀器及被測裝置的地端，按照信號輸入、輸出的順序可靠地連接在一起（要求接線電阻和接觸電阻越小越好）。如圖1.3.21所示。 圖1.3.21 電子測量與

60、電工測量所用儀器、儀表有所不同。從測量輸入端與大地的關(guān)系看，電工測量儀表兩個輸入端均與大地?zé)o關(guān)，即所謂的“浮地”測量，對大地是“懸浮”的，可稱為“平衡輸入”式儀表，例如萬用表。,,當(dāng)用萬用表測量50Hz交流電壓時，它的兩個測試表筆可以互換測量點，而不會影響測量結(jié)果；在電子測量中，由于被測電路工作頻率高、線路阻抗大和功率低（或信號弱），所以抗干擾能力差。為了排除干擾提高測量精度，所以大多數(shù)電子測量儀器采用單端輸入（輸出）方式

61、，即儀器的兩個輸入端中，總有一個與相對零電位點（如機殼）相連，兩個測試輸入端一般不能互換測量點，稱為“不平衡輸入”式儀器。測試系統(tǒng)中這種“不平衡輸入”式儀器的接地端（ ）必須相連在一起。否則，將引入外界干擾、導(dǎo)致測量誤差增大。特別是當(dāng)各測試儀器的外殼通過電源插頭接大地時，若未“共地”，會造成被測信號短路或毀壞被測電路元、器件。下面用圖3-22加以說明。 圖1.3.22 儀器未“共地”