《磁电系仪表》PPT课件
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磁电系仪表
BNs BNs U C I SU U C D D R
三、技术性能
1.灵敏度高、准确度高、表耗功率低
由于永久磁铁与铁心间的气隙小，气隙间的磁感应强度比较强，所以磁电
系仪表有比较高的灵敏度。且磁感应强度较强时，驱动力矩大，可采用反作
用力矩系数比较大的游丝。有较大的定位力矩，使摩擦力矩的影响减小。内 部磁场强度大，外磁场影响相对弱，可获得较高的准确度。且表耗功率低， 对被测电路的影响小。所以磁电系仪表是一种应用广泛具有高灵敏度、高准 确度、低表耗功率的仪表。
2.具有均匀等分的刻度
磁电系仪表的指针偏转角与可动线圈的电流成正比，标尺的刻度均匀等分， 易于标尺的制作。
3,只能用于直流电路
若在交流范围使用，必须配整流器。
四、电流表分流器 磁电系仪表可以通过分流器扩大其量程，也 可以并联若干个电阻，通过更换输入接头，可 组成多量程的电流表。
分流器电路
多量程分流器电路 分流器电路加温度补偿电阻
U
磁电系仪表
一、磁电系仪表结构
二、磁电系仪表工作原理
可动线圈通电后，由于线圈在磁场中受到电磁力矩 的作用使指针产生偏转，当可动线圈稳定后，可认为 驱动力矩等于反作用力矩，并推出仪表偏转角与电流 关系为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
M Ma 2 BlINr D BNs I SI I D 若与被测电压并联，仪表的内阻为 R ，则仪表 偏转角与电压关系为
Rsh Rc n 1
五、电压表的附加电阻
扩大电压表量程可以串联附加电阻，设直接测量的 量程为 U c，测量机构内阻为 Rc，串联附加电阻 Rad 后，可将电压量程扩大为 U ，则 U 与 U c 的关系可 由下式求得
Uc U Ic Rc Rad Rc
《磁电系仪表》PPT课件
第二节 磁电系电流表
3．测量前检查
测量前，应先检查电流表指针是否对准“0” 刻 度线。如果没对 ， 应调节调零器 ， 使指针对准“0” 刻度线。
4．电流表与被测电路的连接 测量时，应将电流表串联于被测电路的低电位一
侧。“+”进“-”出。标有“*”是公共端。
5．正确读数
读数时，应让指针稳定后再进行读数，并尽量使 视线与刻度盘保持垂直。如果刻度盘有反射镜，应使 指针和指针在镜中的影像重合，以减小误差。
2．应用范围
磁电系测量机构主要用于直流仪表，在直流标准 表、便携式和安装式仪表中都得到广泛应用。
第二节 磁电系电流表
一、结构和工作原理
1．结构 磁电系电流表由磁电系测量机构和测量线路分
流器构成。图 2 - 5 是最基本的磁电系电流表电路。
图 2 - 5 电流表的分流
其中，Re ─测量机构内阻；Rf ─分流电阻
图 2-23 MF30 型万用表直流电压挡测量线路
第五节 万用电表
3．交流电压档和电流档的测量线路 (1)整流电路
第五节 万用电表
(2)整流系多量程电压表
图 2 - 26 MF30 型万用表交 流电压挡测量线路
第五节 万用电表
(2)整流系多量程交流电流表
图 2 - 27 MF30 型万用表交流电流挡测量线路
第一节 磁电系测量机构 第二节 磁电系电流表 第三节 磁电系检流计 第四节 磁电系电压表 第五节 万用电表
学习目标：
1．了解磁电系测量机构的结构、工作原理、技术 特性和应用范畴。
2．理解磁电系电流表、检流计、电压表、万用表 的结构、测量线路、工作原理、技术特性和应用范围。
3．掌握以上仪表的使用与维护方法。 4．掌握电流表、电压表扩大量程的方法。
磁电式仪表的工作原理PPT课件
第1节电流表的工作原理
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1
一、电流表的结构
(1) 蹄形磁铁和铁芯 间的磁场是均匀 地辐向分布的．
(2) 铝框上绕有线圈， 铝框的转轴上装 有两个螺旋弹簧 和一个指针
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2
二、电流表的工作原理
1.线圈的导线处于蹄形磁铁和圆柱 铁芯间均匀辐向分布的匀强磁场 中.
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3
当M1和M2相平衡时，由M1=M2
得: q = nBLdI
k
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5
三 、磁电式仪表的特点
1.灵敏度高，可以测量很弱的电流， 但是绕制线圈的导线很细，允许通 过的电流很小。
2.电流和安培力成正比，所以电流表 的刻度是均匀的
3.电流方向改变，安培力方向改 变 ，线圈朝相反方向转动。
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正确选项 AB
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8
2. 设导线所处磁感应强度大小为B， 线框长为L、宽为d、匝数为n，当 线圈中通有电流时，
安培力对转轴产生力矩： M1=F•d ， 其中安培力的大小为： F=nBIL 故安培力的力矩大小为：
M1=nBILd=nBIS
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4
3.当线圈发生转动，不论通电线圈转 到什么位置，它的平面都跟磁感线平 行，安培力的力矩不变．当线圈转过 角 θ指针偏角也为θ时，两弹簧产生 阻碍线圈转动的扭转力矩M2=kθ
6
下列哪些措施可以提高线圈的灵敏
度
（）
A.增加线圈的匝数；
B.增强磁极间的磁感应强度；C.减小线圈的来自阻；D.换用不易扭转的弹簧
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7
电流表工作时，安培力产生的力矩和螺 旋弹簧产生的力矩相平衡，即：nBIS=kθ
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1
一、电流表的结构
(1) 蹄形磁铁和铁芯 间的磁场是均匀 地辐向分布的．
(2) 铝框上绕有线圈， 铝框的转轴上装 有两个螺旋弹簧 和一个指针
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2
二、电流表的工作原理
1.线圈的导线处于蹄形磁铁和圆柱 铁芯间均匀辐向分布的匀强磁场 中.
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3
当M1和M2相平衡时，由M1=M2
得: q = nBLdI
k
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5
三 、磁电式仪表的特点
1.灵敏度高，可以测量很弱的电流， 但是绕制线圈的导线很细，允许通 过的电流很小。
2.电流和安培力成正比，所以电流表 的刻度是均匀的
3.电流方向改变，安培力方向改 变 ，线圈朝相反方向转动。
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正确选项 AB
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8
2. 设导线所处磁感应强度大小为B， 线框长为L、宽为d、匝数为n，当 线圈中通有电流时，
安培力对转轴产生力矩： M1=F•d ， 其中安培力的大小为： F=nBIL 故安培力的力矩大小为：
M1=nBILd=nBIS
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4
3.当线圈发生转动，不论通电线圈转 到什么位置，它的平面都跟磁感线平 行，安培力的力矩不变．当线圈转过 角 θ指针偏角也为θ时，两弹簧产生 阻碍线圈转动的扭转力矩M2=kθ
6
下列哪些措施可以提高线圈的灵敏
度
（）
A.增加线圈的匝数；
B.增强磁极间的磁感应强度；C.减小线圈的来自阻；D.换用不易扭转的弹簧
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7
电流表工作时，安培力产生的力矩和螺 旋弹簧产生的力矩相平衡，即：nBIS=kθ
电工仪表及测量2第二章 磁电系仪表
第一章 测量与电工仪表的基本知识
第一节 测量基本知识 一、测量的定义 二、测量方法分类 三、测量的单位
第二节 电工仪表的分类 一、电测量指示仪表 二、比较仪器
第三节 电工仪表的组成和基本原理 一、电测量指示仪表的组成 二、测量机构的组成与原理
第四节 电工仪表的误差和准确度 一、电工仪表误差的分类 二、误差的表示方法 三、仪表的准确度
第五节 电工仪表的主要技术性能 一、仪表灵敏度和仪表常数 二、仪表误差 三、仪表的阻尼时间 四、仪表的功率损耗
第六节 测量误差及其消除方法 一、系统误差 二、偶然误差 三、疏忽误差（粗差）
第七节 工程上最大测量误差的估计 一、直接测量法的最大误差 二、间接测量方式的最大误差
第八节 电工仪表的表面标记和型号 一、电工仪表的表面标记 二、型号
2.反作用力矩 可动线圈在电磁力的作用下顺时针转动的同时，会受到游丝产生的反作用力矩作用，反作用力矩的大小与游丝形变大小 成正比，即与线圈偏转角成正比，即
M D
(式2-4)
式中，D为常数，是游丝的反抗力矩系数，其大小由游丝的材料性质、形状和尺寸决定。
反抗力矩与偏转角成正比，当转动力矩与反抗力矩大小相等时，指针稳定在平衡点，这时式（2-3）和式（2-4）相等，即
可动部分的铝框架相当于一个短路匝，在转动时，切割磁力线，铝框架中产生的感应电
势为 e d ，因为铝框架只有1匝，所以感应电势的数值为 e d BS d ，此电势在
dt
dt
dt
铝框架中产生的电流数值为 ，该电流与流过线圈的电流一样，也要产生转矩
M i BS BS d 2 1 d p d
三、磁电系仪表的表头参数
由于磁电系表头常用来制成电流表和电压表，因此在构成电流表和电压表过程中必须知道表头的量程和表头内阻。
第一节 测量基本知识 一、测量的定义 二、测量方法分类 三、测量的单位
第二节 电工仪表的分类 一、电测量指示仪表 二、比较仪器
第三节 电工仪表的组成和基本原理 一、电测量指示仪表的组成 二、测量机构的组成与原理
第四节 电工仪表的误差和准确度 一、电工仪表误差的分类 二、误差的表示方法 三、仪表的准确度
第五节 电工仪表的主要技术性能 一、仪表灵敏度和仪表常数 二、仪表误差 三、仪表的阻尼时间 四、仪表的功率损耗
第六节 测量误差及其消除方法 一、系统误差 二、偶然误差 三、疏忽误差（粗差）
第七节 工程上最大测量误差的估计 一、直接测量法的最大误差 二、间接测量方式的最大误差
第八节 电工仪表的表面标记和型号 一、电工仪表的表面标记 二、型号
2.反作用力矩 可动线圈在电磁力的作用下顺时针转动的同时，会受到游丝产生的反作用力矩作用，反作用力矩的大小与游丝形变大小 成正比，即与线圈偏转角成正比，即
M D
(式2-4)
式中，D为常数，是游丝的反抗力矩系数，其大小由游丝的材料性质、形状和尺寸决定。
反抗力矩与偏转角成正比，当转动力矩与反抗力矩大小相等时，指针稳定在平衡点，这时式（2-3）和式（2-4）相等，即
可动部分的铝框架相当于一个短路匝，在转动时，切割磁力线，铝框架中产生的感应电
势为 e d ，因为铝框架只有1匝，所以感应电势的数值为 e d BS d ，此电势在
dt
dt
dt
铝框架中产生的电流数值为 ，该电流与流过线圈的电流一样，也要产生转矩
M i BS BS d 2 1 d p d
三、磁电系仪表的表头参数
由于磁电系表头常用来制成电流表和电压表，因此在构成电流表和电压表过程中必须知道表头的量程和表头内阻。
《磁电系仪表》课件
缺点
• 温度灵敏度高 • 磁电效应有方向性 • 不适合测量小电量 • 电量测量范围有限
发展趋势
1
数字化
未来磁电系仪表将变得越来越智能化，数码显示屏将代替传统的机械指针进行表 盘显示。
2
微型化
随着尺寸和重量的不断减小，磁电系仪表的性能将不断提升，实现更小、更轻、 更高精度的测量。
3
多功能化
未来的磁电系仪表将实现更多功能，如温度、湿度、压力及其他参数等综合测量， 以更好地满足不同领域应用的需求。
特点
1 高精度
磁电系仪表是一种高精度 的电量测量工具。它能够 精确测量电荷、电压、电 流及其它电性量。
2 广泛使用
磁电系仪表可以应用在各 种电力行业、电力系统、 电力生产和各种机械领域 中。
3 易于维护
磁电系仪表的维护简单， 容易进行检查和维修，极 少需要进行校验和校正。
优缺点
优点
• 高精度测量 • 广泛的测量范围 • 易于维护和使用 • 成本低廉
应用领域
机械制造
能源领域
机器人
常用于测量机械应变、磁场分布、 电器功能等方面，广泛应用于机 械制造领域。
磁电系仪表在电力系统的全面自 动化中，是电压和电流测量的必 备仪表之一。被广泛应用于电站、 变电站、配电室和用电客户的用 电计量。
在机器人领域，磁电系传感器可 用于精密位移检测和磁场检测控 制。
分类
电流表
磁电系仪表中的电流表通过测量 电流来进行电量计量。铁磁电流 表的测量范围大，精度高，而磁 电流表在高频场强下测量精度较 高。
电压表
磁电系仪表中的电压表通过测量 电压的大小来进行电量计量。磁 电感应电压表是其中的代表，它 拥有一系列不同规格，适用于各 种电压的测量。
磁电系仪表
磁电系仪表磁电系仪表广泛应用于直流电流和电压的测量。
如果和整流元件配合，可以用于交流电流和电压的测量；与变换器配合，可以测量交流功率、频率、相位以及温度压力等；此外，它还广泛用作电子仪器中的指示器。
第一节磁电系测量机构一、结构和工作原理1、结构图3-1 磁电式测量机构的结构示意图通常的磁电系测量机构由固定的磁路系统和可动线圈部分组成。
其结构如图3-1所示。
磁路系统包括永久磁铁1，固定在磁铁两极的极掌2和处于两个极掌之间的圆柱形铁芯3。
圆柱形铁芯3固定在仪表支架上，使两个极掌与圆柱形铁芯之间的空隙中形成均匀的辐射状磁场。
可动部分由绕在铝框架上的可动线圈4、指针6、平衡锤7和游丝5组成。
可动线圈两端装有两个半轴支承在轴承上，而指针、平衡锤及游丝的一端固定安装在半轴上。
当可动部分发生转动时，游丝变形产生与转动方向相反的反作用力矩。
另外，游丝还具有把电流导入可动线圈的作用。
2、工作原理磁电系测量机构的基本原理是利用可动线圈中的电流与气隙中磁场相互作用，产生电磁力，可动线圈在力矩的作用下发生偏转，因此称这个力矩为转动力矩。
可动线圈的转动使游丝产生反作用力矩，当反作用力矩与转动力矩相等时，可动线圈将停留在某一位置上，指针也相应停留在某一位置上。
磁电系测量机构产生转动力矩的原理如图2-2所示。
二、技术特性和应用范围1、技术特性(1)准确度高。
磁电系测量机构由于采用了永久磁铁，且工作气隙比较小，所以气隙磁场的磁感应强度较大，可以在很小的电流作用下，产生较大的转动力矩。
可以减小由于摩擦、外磁场等原因引起的误差，提高了仪表的准确度。
磁电系测量机构的准确度可以达到0.1~0.05级。
(2)灵敏度高。
仪表消耗的功率很小。
(3)表盘标度尺的刻度均匀，便于读数。
(4)过载能力小。
由于被测电流通过游丝导入可动线圈，所以电流过大容易引起游丝发热使弹性发生变化，产生不允许的误差，甚至可能因过热而烧毁游丝。
另外，可动线圈的导线横截面很小，电流过大也会使线圈发热甚至烧毁。
磁电系检流计.ppt
临界电阻是由两部分组成的，一部分是检流计自身的 电阻，即检流计内阻；另一部分是检流计外部的电阻即外 电路电阻。在临界阻尼状态时的外电路电阻值被称为外临 界电阻，它是检流计的重要参数之一。
在测量中，当外电路电阻不与所使用的外临界电阻 相吻合时，就必须进行另外串联或并联电阻，使其等效为 外临界电阻数值。
指针式检流计
光标式检流计
光点式检流计光标读数 装置如图2所示，当动圈 转动α角时，由小镜反射 的光点投射到标度尺的 光标对应的转角为2α， 即提高了仪表的灵敏度。
而且由于光标偏离中心 位置，使小镜与标度尺 的距离增加，相当于加 长了仪表的指针，所以 使灵敏度进－步得以提 高。
光点式检流计有两种形式，一种是便携式检流计， 其光路系统和标度尺安装在仪表的内部，所以也 被称为内附光标指示检流计，其结构如图3所示；
另一种是安装式光标指示检流计，其光路系统和 标度尺是单独的部件，使用时安装在仪表的外部， 其结构如图4所示。
安装式光标指示检流计的灵敏度很高，其光路系 统易受外界振动的影响，使用时需将它固定安装 在稳定位置或坚实的墙壁上，所以通常也称它为 墙式检流计。这种检流计通常用于精密测量。
（2）检流计的使用与维护
而且由于光标偏离中心位置使小镜与标度尺的距离增加相当于加长了仪表的指针所以使灵敏度进步得以提光点式检流计有两种形式一种是便携式检流计其光路系统和标度尺安装在仪表的内部所以也被称为内附光标指示检流计其结构如图3所示
磁电系检流计
检流计是一种高灵敏度的检测仪表，可以测量微 小电流、电压和短暂的脉冲电量。它主要在比较 法测量中用作平衡指示器（检测电流的有无）使 用，在磁测量和非电量测量中也有广泛的应用。
AC4/3型冲击式直流检流计
Байду номын сангаас
在测量中，当外电路电阻不与所使用的外临界电阻 相吻合时，就必须进行另外串联或并联电阻，使其等效为 外临界电阻数值。
指针式检流计
光标式检流计
光点式检流计光标读数 装置如图2所示，当动圈 转动α角时，由小镜反射 的光点投射到标度尺的 光标对应的转角为2α， 即提高了仪表的灵敏度。
而且由于光标偏离中心 位置，使小镜与标度尺 的距离增加，相当于加 长了仪表的指针，所以 使灵敏度进－步得以提 高。
光点式检流计有两种形式，一种是便携式检流计， 其光路系统和标度尺安装在仪表的内部，所以也 被称为内附光标指示检流计，其结构如图3所示；
另一种是安装式光标指示检流计，其光路系统和 标度尺是单独的部件，使用时安装在仪表的外部， 其结构如图4所示。
安装式光标指示检流计的灵敏度很高，其光路系 统易受外界振动的影响，使用时需将它固定安装 在稳定位置或坚实的墙壁上，所以通常也称它为 墙式检流计。这种检流计通常用于精密测量。
（2）检流计的使用与维护
而且由于光标偏离中心位置使小镜与标度尺的距离增加相当于加长了仪表的指针所以使灵敏度进步得以提光点式检流计有两种形式一种是便携式检流计其光路系统和标度尺安装在仪表的内部所以也被称为内附光标指示检流计其结构如图3所示
磁电系检流计
检流计是一种高灵敏度的检测仪表，可以测量微 小电流、电压和短暂的脉冲电量。它主要在比较 法测量中用作平衡指示器（检测电流的有无）使 用，在磁测量和非电量测量中也有广泛的应用。
AC4/3型冲击式直流检流计
Байду номын сангаас
磁电系仪表解读
Rf 1 Rf 2 Rf 3 (m3 1)Rg
从上面的公式可以求得各个附加电阻的 阻值。
四、磁电系欧姆表
1、工作原理
通过测量机构活动部分偏转大小来反映被测电 阻值,故必须将被测电流转化为电阻,所以在测量线 路中，既有被测电阻，还要有电源。
Rg R
I=U/(Rg+R+Rx)
Rx
当U、R一定时，Rx与I对应,只要表头 标尺按阻值刻度，就可测出被测电阻(R起
同理，当我们需要一定扩大倍数得时候我们
可以通过公式：
Rp Rg n 1
求得分流电阻的大小。
对于同样量程，表头Ig越小，则n越大，Rp 越小。
注意：当被测电流很大时（>50A），分流器会严 重发热，而影响测量效果。所以对于测量大电流
的分流器都放在仪表之外，成为：外附分流器， 同理在仪表内的分流器成为：内附分流器。
第二章电测量指示仪 表
第一节 磁电系仪表
本节重点： ➢磁电系仪表的工作原理 ➢磁电系电流表的测量电路
磁电系仪表是指示仪表中最广泛应用的一 类仪表，普遍应用于测量直流电流和直流电压， 还可以测量其他电量、电路参数以及非电量。 学校实验室中用的电流表和电压表大都是磁电 系仪表
一、磁电系测量机构
（一）、磁电系测量机构的一般结构 驱动装置：永久磁铁 载流导体
永磁铁转动
载流体转动
永久磁铁1两端各有一个半圆形极掌2，构成 两个磁极。在两权掌间有圆柱形铁心3，极掌和 圆柱形铁心间的空隙中形成均匀辐射状的强磁 场。细导线线圈5绕在矩形铝框上(阻尼器)，轴6
与线圈两端相连，轴尖支撑在轴承里，使线 圈可以自由转动。指针9与轴相连。游丝8的 内端固定在转轴上，外端固定在仪表内部的 支架上。一个仪表中通常有两个游丝，它们 的旋绕方向相反。当线圈中通电转动时，两 个游丝被扭转，产生反作用力矩，两个游丝 还兼作线圈中电流的引入线和引出线。 11是 零点调节器。10是平衡锤，用来调节可动部 分的机械平衡
从上面的公式可以求得各个附加电阻的 阻值。
四、磁电系欧姆表
1、工作原理
通过测量机构活动部分偏转大小来反映被测电 阻值,故必须将被测电流转化为电阻,所以在测量线 路中，既有被测电阻，还要有电源。
Rg R
I=U/(Rg+R+Rx)
Rx
当U、R一定时，Rx与I对应,只要表头 标尺按阻值刻度，就可测出被测电阻(R起
同理，当我们需要一定扩大倍数得时候我们
可以通过公式：
Rp Rg n 1
求得分流电阻的大小。
对于同样量程，表头Ig越小，则n越大，Rp 越小。
注意：当被测电流很大时（>50A），分流器会严 重发热，而影响测量效果。所以对于测量大电流
的分流器都放在仪表之外，成为：外附分流器， 同理在仪表内的分流器成为：内附分流器。
第二章电测量指示仪 表
第一节 磁电系仪表
本节重点： ➢磁电系仪表的工作原理 ➢磁电系电流表的测量电路
磁电系仪表是指示仪表中最广泛应用的一 类仪表，普遍应用于测量直流电流和直流电压， 还可以测量其他电量、电路参数以及非电量。 学校实验室中用的电流表和电压表大都是磁电 系仪表
一、磁电系测量机构
（一）、磁电系测量机构的一般结构 驱动装置：永久磁铁 载流导体
永磁铁转动
载流体转动
永久磁铁1两端各有一个半圆形极掌2，构成 两个磁极。在两权掌间有圆柱形铁心3，极掌和 圆柱形铁心间的空隙中形成均匀辐射状的强磁 场。细导线线圈5绕在矩形铝框上(阻尼器)，轴6
与线圈两端相连，轴尖支撑在轴承里，使线 圈可以自由转动。指针9与轴相连。游丝8的 内端固定在转轴上，外端固定在仪表内部的 支架上。一个仪表中通常有两个游丝，它们 的旋绕方向相反。当线圈中通电转动时，两 个游丝被扭转，产生反作用力矩，两个游丝 还兼作线圈中电流的引入线和引出线。 11是 零点调节器。10是平衡锤，用来调节可动部 分的机械平衡
第5章 磁性电测仪表PPT课件
场强度H
➢约瑟夫森效应：具有弱藕合超导结的超导电流环中的磁通，
由于超导结的隧道效应而量子化。
➢物质的磁效应，主要包括霍尔效应、磁电阻效应、核磁共振
效应、磁光效应（法拉第效应、克尔效应、塞曼效应、干涉效
应等）等。
电气测量技术
7
第5章 磁性电测仪表
本章目标：
5.1 前言
本章主要讨论空间磁场和磁性材料磁性能的测量方法和仪器,重 点介绍基本测量方法和仪器的原理。
[5] 磁性材料动态特性
➢在动态磁化时，材料的导磁率发生变化。在反复磁化时，材料内部的磁 感应强度总是落后于磁场的变化，称为磁滞（过程）。 ➢动态磁化曲线一般指在工频以上交变磁场中的磁性材料的B~H曲线，纵 坐标可以是Bmax（最大值）、Bav（平均值）或Brms（有效值）等，横坐标可 以是Hmax、Hrms等，采用哪种，由工程技术决定。 ➢假设动态磁化时的磁场是按照正弦变化的，磁滞现象在动态磁化时表现 为磁感应强度总是比磁场的变化落后一个相位，其直接后果就是材料的导 磁率变成了一个复数。
中的磁通冲击常数Cq。此时所有可调 电阻不能再调，保证回路总电阻不变。
电气测量技术
冲击法测量环状样品直流特性的电路
29
第5章 磁性电测仪表
基 本 磁 化 曲 线 测 量 示 意 图
电气测量技术
5.3.2 软磁材料特性测量
冲 击 法 测 量 磁 滞 回 线
30
第5章 磁性电测仪表
5.3.1 磁性材料的特性
电气测量技术
19
第5章 磁性电测仪表
5.2 空间磁场、磁通测量
5.2.3 基于霍尔效应的方法
科学家爱德文·霍尔 在1879年发现的
霍尔效应是指运动着的电 荷在磁场中受力的一种物 理现象。
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1．技术特性
内阻很小 结构比较复杂，成本较高
应用范围广
2．应用范围
磁电系电流表主要用于直流电路中电流的测量。 利用外附分流器，其量程范围从几微安到几百安。
第二节 磁电系电流表
三、使用维护方法
1．直流电流的测量方法 如图 2 - 8 所示，磁系电流表直接与负载串联。
图 2 - 8 直流电流的测量方 法
第二章 磁电系仪表
第一节 磁电系测量机构 第二节 磁电系电流表 第三节 磁电系检流计 第四节 磁电系电压表 第五节 万用电表
学习目标：
1．了解磁电系测量机构的结构、工作原理、技术 特性和应用范畴。
2．理解磁电系电流表、检流计、电压表、万用表 的结构、测量线路、工作原理、技术特性和应用范围。
3．掌握以上仪表的使用与维护方法。 4．掌握电流表、电压表扩大量程的方法。
便携式检流计 安装式检流计
如图 2 - 11 所示。 如图 2 - 12 所示。
图 2 - 11 便携式检流计结构示意 图 2 - 12 安装式检流计结构图 图
第三节 磁电系检流计
二、磁电系检流计的选择和使用维护方法
1．正确选择磁电系检流计
第三节 磁电系检流计
选择磁电系检流计时应主要根据以下几点: (1)选择与测量电路准确度相适应的灵敏度或电流 常数。 (2)选择在合适的阻尼状态下工作。 (3)选用阻尼时间较短的检流计。
2．应用范围
磁电系测量机构主要用于直流仪表，在直流标准 表、便携式和安装式仪表中都得到广泛应用。
第二节 磁电系电流表
一、结构和工作原理
1．结构 磁电系电流表由磁电系测量机构和测量线路分
流器构成。图 2 - 5 是最基本的磁电系电流表电路。
图 2 - 5 电流表的分流
其中，Re ─测量机构内阻；Rf ─分流电阻
第二节 磁电系电流表
3．测量前检查
测量前，应先检查电流表指针是否对准“0” 刻 度线。如果没对 ， 应调节调零器 ， 使指针对准“0” 刻度线。
4．电流表与被测电路的连接 测量时，应将电流表串联于被测电路的低电位一
侧。“+”进“-”出。标有“*”是公共端。
5．正确读数
读数时，应让指针稳定后再进行读数，并尽量使 视线与刻度盘保持垂直。如果刻度盘有反射镜，应使 指针和指针在镜中的影像重合，以减小误差。
F = NBlI
此时电磁力的方向与 线圈平面垂直，其转动力 矩
M = 2NBlI
第一节 磁电系测量机构
M = 2NBlI
式中， 转轴中心到有效边的距离。
由于线圈平面的有效面积 A = 2l
故有
M NBAI
(2 -
3)
反作用力矩 Mf 的大小与游丝形变大小成正比，
即与偏转角 乘正比
Mf D 式中，D 游丝的反作用力矩系数。
(2 3)
第一节 磁电系测量机构
根据物体平衡条条件 Mf = M 可得 D = NBAI
所以
根据指示仪表灵敏度 的NDB定A义I ，磁电系测量机构(23的-) 灵敏度
S NBA D
(2 4)
第一节 磁电系测量机构
二、技术特性和应用范围
1．技术特性
准确度高 灵敏度高 表盘标度尺的刻度均匀 过载能力小 只能测量直流
第二节 磁电系电流表
6．维护方法
由于磁电系电流表的过载能力很小,使用时一定要 注意连接电路的极性和量程的选择 。
若在测量中发现指针反向偏转或正向偏转超过标度 尺上满刻度线 ，应立即断电停止测量，待连接正确或重 新选择更大量程的电流表后再进行测量 。
另外，当测量工作完毕后，应先断电源，再从测量 电路中取下电流表 ， 将其放置在干燥、通风和阴凉的环 境中。对灵敏度、准确度很高的微安表和毫安表 ， 应用 导线将正负端钮连接起来，以保护仪表的测量机构。
第三节 磁电系检流计
一、结构和工作原理
1．结构 磁电系检流计常用来检查电路中有无电流通过成，
一般有指针式和光点式。 光点式检流计的结构示意和读数装置如图 2-9 和
图 2-10 所示 。
图 2 - 9 张丝及悬挂检流计结构示 意
图 2 - 10 光标读数装 置
第三节 磁电系检流计
光点式检流计分为两种：
电流表接入被测电路后，相当于串联了一个电阻， 从而使被测电流比实际小
I U R RA
第二节 磁电系电流表
2．合理选择电流表 (1)根据被测量准确度要求，合理选择电流表的准
确度。
(2)根据被测电流大小选择相应量程的电流表。
(3)根据使用环境，选择适合电流表使用条件的组 别。
(4)合理选择电流表内阻。
图 2 - 2 磁电系测量机构的磁路结构
第一节 磁电系测量机构
2．工作原理
磁电系测量机构的基本原理是利用可动线圈中的电 流与气隙中磁场中的相互作用产生电磁力，使可动线圈 的在例句作用下发生偏转。原理如图 2 - 3 所示。
每个有效边受电磁力
图 2 - 3 磁电系测量机构的磁路结 构产生转动力矩原理图
2．使用维护方法 (1)使用时必须轻放 (2)串联大电阻进行保护 (3)决不允许用万用表或电阻表去测检流计内阻。
第四节 磁电系电压表
一、结构和工作原理
1．结构
磁电系电压表由磁电系测量机构和测量线路附 加电阻组成。图 2 - 14 是磁电系电压表的基本电路。
附加电阻用温度系数 很小的锰铜丝烧制而成， 通常制成内附式装在表壳 内部。
第二节 磁电系电流表
2．工作原理
如图 2 - 5 所示，根据欧姆 定律和并联电路的特点，可以得到
Ic Rc
Rc Rf Rc Rf
I
所以
Ic
Rf Rc Rf
I
(2 5)
如果用 n 表示量程扩大的倍数，即
n I Ic
则由式(2 - 5)可得
Rf
1 n 1 Rc
(2 5)
第二节 磁电系电流表
二、技术特性和应用范围
图 2 - 14 磁电系电压表的基本电路
第四节 磁电系电压表
2．工作原理 在图 2 - 14j Rc
U Ic ( Rj Rc ) 和 Uc Ic Rc (2 设需将磁电系测量机构的电压量程扩大 m 倍，即7)
第一节 磁电系测量机构
一、结构和工作原理
1．结构 通常的磁电系测量机构由固定的此路系统和可动
的线圈部分组成，其结构如图 2 - 1 所示。
图 2 - 1 磁电系测量机构的结构示意 图
第一节 磁电系测量机构
磁电系测量机构根据其磁路系统的结构形式不同， 分为外磁式、内磁式和内外磁式三种，如图 2 - 2 所 示。