测量和数据采集系统

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第7章
7.1.2 测量误差和仪表准确度
在用电工测量仪表进行测量时，仪表的读数和被 测量的实际值之间总要存在一定的误差。
误差的表示方法主要有绝对误差和相对误差：
绝对误差是指仪表的指示值Ax与被测量实际值A0
之间的差值，即
△A = Ax-A0
相对误差是指绝对误差 △A与被测量的实际值A0
传感器 信号处理
信
号
模拟显示 A/D转换
非电量电测法示意图
数字显示 计算机
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第7章
7.2.2 数据采集系统的组成
传 模拟 感 信号1 器
1
传 模拟 感 信号2 器
2
传 模拟 感 信号3 器
n
滤波放大1
S/H 1
滤波放大2
S/H 2
滤波放大n
S/H n
多
路
转
微机
换 A/D 系统
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第7章
测量交流电 流常用电磁式 电流表，测量 交流电压常用 电磁电压表。
电磁式仪表 常采用推斥式 结构。
固定线圈 固定铁片 可动铁片
电磁式仪表结构示意
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第7章
2. 功率的测量
功率的测量常采用功率计直接测量。目前常用 的是电动式功率计，它是电动式仪表的一种。
A3
uo
Ad
=
uo
ui2 –
ui1
R3
=
R3（1+
R2
2R1 RP
）
uo2 – uo1 =（R1+ RP + R1）iP
=（1+
2R1 RP
）（ui2
–
ui1）
uo =
R3（
R2
uo2
–
uo1）=
R3（1+
R2
2RRP1）（ui2– ui1）
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第7章
2. 高通滤波电路
C
ui
R
.
UO
=
(1+
Rf R1
)
R R - jωC1
.
Ui
Rf
=
Af R R - jωC1
.
Ui
R1
=
Af
1-
j
ωc ω
.
Ui
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第7章
H(jω) =
.
U. O Ui
1
=Af
1 -j
ω ωc
√ H(jω)
Af
=
1 +(
ωc ω
)2
幅频特性
（ω）=– arctan（ ωωc）
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第7章
用集成运放组成的测量放大电路
ui1
同相 输入
uo1 R2
A1
RP iP
R1 R1
同相
输入
ui2
R2
A2 uo2
差分放
R3
大电路
A3
uo
R3
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第7章
ui1
uo1 R2
A1
iP RP
RR11
ui2
A2
R2
uo2
R3
iP
=
ui2
– ui1 RP
比较式仪表（例如直流电桥、直流电位差计、交流电 桥）是将被测量和已知的标准量进行比较，从而确定 被测量的数值。
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第7章
几种常见的测量仪表
指针式 万用表
钳型电 流表
数字式万 用表
兆欧表
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第7章
表7.1.1 电工测量仪表上的几种符号及其意义
符号 -
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1
第7章
7.1 电量测量
7.1.1 常用电工测量仪表的分类 7.1.2 测量误差和仪表准确度 7.1.3 电流、电压和功率的测量
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第7章
7.1.1 常用电工测量仪表的分类
电工测量仪表按测量方法分为直读式和比较式仪表。
直读式仪表能直接指示被测量的大小，又分为模拟 式仪表和数字式仪表。
之间的差值，即
γ=
△A ×100% A0
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第7章
仪表的准确度是按仪表的最大相对额定误差来
分级的，即：
相对额定误差：γm=
△Am ×100% Am
目前我国直读式电工测量仪表的准确度分为如 表7.1.2所示五个等级。
表7.1.2 各级仪表的最大基本误差
仪表的准确度等级 0.1
Af
=
1 +(
ω ωc
)2
幅频特性
（ω）=– arctan（ ωωc）
相频特性
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第7章
√ H(jω)
Af
=
1 +(
ω ωc
)2
幅频特性
H(j ω)
0.707 Af
0
（ω）=– arctan（ ωωc）
相频特性
( ω)
0
-π
4
-π
2
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ωc
ω
ω0 ω
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一阶低通有源滤波电路 上页 编辑ppt 下页
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第7章
.
UO
=
(1+ Rf
R1
)
-
1
j ωC
R - jωC1
.
Ui
=
(1+
Rf R1
)
1+
.
Ui jωRC
=Af
.
Ui
1+j
ω ωc
H(jω) =
.
U. O Ui
√ =Af
1
1+j
ω ωc
=
Af
1 +(
ω ωc
)2
ω –arctan ωc
√ H(jω)
基本误差%
±0.1
0.2 ±0.2
0.5 ±0.5
1.0 ±1.0
1.5 2.5 ±1.5 ±2.5
5.0 ±5.0
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第7章
7.1.3 电流、电压和功率的测量
1. 电流和电压的测量
测量直流电流常用 磁电式电流表 测量直流电压常用 磁电式电压表
F
F 圆柱型铁心
磁电式仪表的结构示意
F
*
可动线圈
固定 固定 F
线圈 线圈
电动式仪表结构示意
* + i1 u
-
i2
功率计接线
i
负载
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第7章
*7.2非电量电测法和数据采 集系统的组成
7.2.1 非电量电测法 7.2.2 数据采集系统的组成
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第7章
7.2.1 非电量电测法
非
电
量
开
关
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第7章
*7.3 有源滤波器和测量 放大电路
7.3.1 有源滤波电路 7.3.2 测量放大电路
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第7章
7.3.1 有源滤波电路
1.低通有源滤波电路
同相输入比例 放大电路
R
ui
C RC滤波环节
Rf
负反馈网络
R1
相频特性
H(j ω)
0.707 Af
0
( ω) π
2
π
4 0
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ωc
ω
ωc
ω
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第7章
7.3.2 测量放大电路
测量放大电路的作用 将传感器送来的微弱信号进行放大，
再送到后面电路去处理。
对测量放大电路的要求 输入电阻高、躁声低、稳定性好、精
度及可靠性高、共模抑制比大、线性度好、 失调小、并有一定的抗干扰能力。
~
_ ~
1.5 或1.5
意义 直流仪表 交流仪表 交直流仪表
准确度等级1.5级
符号
意义
2 或2kV 绝缘强度实验电压2kV
⊥或↑ ︹或→
仪表直立放置 仪表水平放置
BC
工作环境等级 1
1 工作环境等级分A、B、C三组，其中A组（温度0℃+40℃,相对湿度80% 以下）不在面板上标出；B——温度-20℃~+50℃，相对湿度85 %以下；C— —温度-40℃~+60℃，相对湿度98 %以下。