电气测量技术-第4章 信号的检测与变换
动力与电气工程：电气测试技术四
动力与电气工程：电气测试技术四1、填空题测量频率有很多种方法，现在除精密测量外，不论是工频还是高频，基本上都使用数字频率计。
数字频率计测量范围可达1GHZ，它具有（）、读数方便、价格便宜、生产工艺简单、整机（江南博哥）体积小的特点。
正确答案：测量速度快2、填空题电流互感器二次回路不能（）运行；电压互感器二次回路不能（）运行。
正确答案：开路;短路3、问答题万用表使用方法正确答案：①使用前的准备。
调整零点；②电流的测量。
电表必须按照电路的极性正确地串联在电路中，选择开关旋在“mA．”或“μA．”相应的量程上。
将表笔串接在被测电路中进行测量。
在仪表串联到回路之前应将回路中电源关闭。
③电压的测量。
红黑表笔分别插入＋、－插座内，将选择开关旋到电压挡（V）相应的量程上。
将选择开关旋至电压挡相应的量程进行测量。
④电阻的测量。
红黑表笔分别插入＋、－插座内，将选择开关旋在“Ω”挡的适当量程上，首先进行欧姆调零，即将两根表笔短接，调整欧姆调零旋钮，使指针对准欧姆刻度0位置上，每换一次量程，都需要重新进行欧姆调零。
测量电阻时，被测电阻器不能处在带电状态。
4、问答题请将模拟指示仪表按不同方式进行分类。
正确答案：模拟指示仪表按读数装置的结构方式不同，可以分为指针式、光指示式、振簧式、数字转盘式（如电能表）等；按工作原理分类，可以分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系、振簧系等；按被测对象分类，可分为交直流电压表、电流表、功率表、电能表、频率表、相位表等；按外壳防护性能分类，可分为普通、防尘、防溅、防水、水密、气密、隔爆等；按使用方式分类，可分为固定安装式、可携式等；按准确度等级分类，可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0七个等级。
5、填空题测量精度分为：正确度、精密度、准确度。
在误差理论中，（）表征系统误差的大小程度，（）表征随机误差的大小程度，（）表征系统误差和随机误差的综合结果正确答案：正确度;精密度;准确度6、问答题为何电压互感器在运行时二次绕组严禁短路？正确答案：电压互感器在运行时二次绕组短路将因为短路电流过大烧毁电压互感器。
电子信号的观察与测量
电子信号的观察与测量在电子学中，电子信号是指电子设备中传输和处理信息的电流、电压或电场强度的变化。
电子信号可以分为模拟信号和数字信号两种类型。
模拟信号是连续变化的信号，可以表示为连续的波形，例如声音、光线的强度等。
数字信号是离散的信号，只能取有限个特定的离散值，例如计算机中的二进制信号。
观察和测量电子信号的主要工具包括示波器、频谱分析仪、信号发生器等。
下面将详细介绍这些工具和观察测量电子信号的方法。
示波器是用来观察和测量电子信号波形的仪器。
它将电子信号转换成可见的波形图像，以便人们观察和分析。
示波器的工作原理是通过控制电子束在屏幕上绘制出信号的波形。
示波器可以显示信号的振幅、频率、相位、周期、上升时间、下降时间等参数。
示波器的使用可以帮助我们观察到电子信号的不稳定性、干扰、噪声等问题。
频谱分析仪是用来测量电子信号频谱特性的仪器。
它可以将一个复杂的信号分解成不同频率的成分，并显示在频谱图上。
频谱分析仪可以帮助我们观察到信号的频谱分布、频率分量、谐波、杂散等特性。
频谱分析仪在研究和设计通信系统、音频系统、无线电等领域中广泛应用。
信号发生器是用来产生特定频率、振幅、波形和模式的电子信号的仪器。
它可以模拟不同类型的信号，例如正弦信号、方波信号、脉冲信号等。
信号发生器可以帮助我们生成标准的测试信号，用于测试和校准其他电子设备和电路。
在观察和测量电子信号时首先，选择合适的测量设备和工具。
根据所要测量的信号类型和参数，选择适合的示波器、频谱分析仪、信号发生器等设备。
同时，需要根据测量范围、精度、带宽和采样率等要求进行选择。
其次，进行准确的测量配置。
在测量过程中，需要正确连接电路和设备，并设置合适的测量参数。
例如，选择合适的电压和时间刻度、触发方式和触发电平等。
最后，对测量结果进行分析和评估。
观察和测量到的信号波形、频谱图等结果需要进行分析和评估，以便了解信号的特性、性能和问题。
总之，电子信号的观察与测量在电子学领域中起着关键作用。
信号检测与变换实验教案
电子科技大学自动化学院实验教学教案汇总（实验）课程名称信号检测与变换电子科技大学教务处制表金属箔式应变片性能：单臂实验一、实验名称：金属箔式应变片性能：单臂实验二、实验目的：了解金属箔式应变片单臂实验的工作原理和工作情况三、实验器材：直流稳压电源、电桥、差动放大器、一应变片、F/V 表、主、副电源四、实验原理：（1）、实验原理图：金属箔式应变片性能：单臂实验接线原理图图中R1、R2、R3为固定电阻，R X为金属箔式应变片。
五、实验步骤：(1)、差动放大器调零（2）、电桥平衡网络调零（3）、按照原理图进行单臂电路连接并根据位移记录电压值。
注：1、测微头转动一周平行粱位移0.5mm读取一个数据。
2、做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。
金属箔式应变片性能：单臂、半桥、全桥实验比较一、实验名称：金属箔式应变片性能：单臂、半桥、全桥实验二、实验目的：了解金属箔式应变片单臂、半桥、全桥的工作原理和工作情况三、实验器材：直流稳压电源、电桥、差动放大器、一应变片、F/V 表、主、副电源四、实验原理：（1）、实验原理图：(2)、金属箔式应变片单臂实验时图中R1、R2、R3为固定电阻、R X为金属箔式应变片。
(3)、金属箔式应变片半桥实验时图中R1、R2为固定电阻、R3、R X 为金属箔式应变片，接线时R3、R X的位置符号相反。
(4)、金属箔式应变片全桥实验时图中四个电阻均为金属箔式应变片，接线时两相邻的应变片的位置符号相反。
五、实验步骤：(1)、差动放大器调零（2）、电桥平衡网络调零（3）、按照原理图进行单臂电路连接并根据位移记录电压值。
（4）、按照原理图进行半桥电路连接并根据位移记录电压值。
（5）、按照原理图进行全桥电路连接并根据位移记录电压值。
注：1、测微头转动一周平行粱位移0.5mm读取一个数据。
2、做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。
3、实验仪上所有接地线都通过实验仪内部按好了的，不需外线。
电气检测技术知识点
第一章 检测技术的基础知识1、传感器的组成功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。
一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。
敏感元件：直接感受被测量，并且输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。
转换元件：敏感元件的输出就是它的输入，它把输入量转换成电参数。
转换电路：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。
2、误差的基本概念及表达方式（1）绝对误差：是示值与被测量真值之间的差值，通常用实际真值代表真值，并采用高一级标准仪器的示值作为实际真值。
（2）相对误差：绝对误差与真值或实际值之比. 相对误差通常用于衡量测量的准确程度，相对误差越小，准确程度越高。
（3）引用误差：是一种实用方便的相对误差，常在多档和连续刻度的仪器仪表中应用。
选用仪表时，一般使其最好能工作在不小于满刻度值三分之二的区域。
3、误差的分类与来源（1）系统误差：在相同的条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定或在条件改变时，与某一个或几个因素成函数关系的有规律的误差，称为系统误差。
它产生的主要原因是仪表制造、安装或使用方法不正确，也可能是测量人员一些不良的读数习惯等。
（2）随机误差：服从统计规律的误差称随机误差，又称偶然误差。
误差产生的原因很复杂，所以不能用修正或采取某种技术措施的办法来消除。
应该指出，在任何一次测量中，系统误差与随机误差一般都是同时存在的，而且两者之间并不存在绝对的界限。
（3）粗大误差：在相同的条件下，多次重复测量同一量时，明显地歪曲了测量结果的误差，称为粗大误差，简称粗差。
粗差是由于疏忽大意，操作不当，或测量条件的超常变化而引起的。
含有粗大误差的测量值称为坏值，所有的坏值都应去除，但不是主观或随便去除，必须科学地舍弃。
正确的实验结果不应该包含有粗大误差。
4、随机误差的特点（1）绝对值相等，符号相反的误差在多次重复测量中出现的可能性相等；（2）在一定测量条件下，随机误差的绝对值不会超出某一限度；（3）绝对值小的随机误差比绝对值大的随机误差在多次重复测量中出现的机会多；（4）随机误差的算术平均值随测量次数的增加而趋于0。
电气测量技术-电气测试技术（1）
电气测量技术
19
绪论
1.5.4 标准电阻
标准电阻是复现和保存电阻单位“欧姆”的实体
通常标准电阻是锰铜丝绕制的， 标准电阻能够准确复现欧姆量值。
Why?
由于锰铜丝电阻系数高，电阻温 度系数小，制作工艺科学，所以锰 铜丝标准电阻的阻值稳定、结构简 单、热电效应&残余电感&寄生电 容小，能够准确复现欧姆量值。
电气测量技术
24
绪论
1.6.2 误差表达形式
; 绝对误差：如果用 Ax 表示测量结果，A0 表示被测量的 真值，则绝对误差 △ 可表示为
Δ = Ax − A0
Δ = Ax − A
; 相对误差：通常以百分数 γ 来表示，即
γ = Δ ×100%
A0
实际相对误差
因为A0难以测得，有时用 Ax 代替 A0 ，则
电气测量技术
11
绪论
1.4-1 测试结果的表示
测量的结果
I=5A
单位
数值
测量单位
基本单位
独立定义的单位
一定物理关系
如米、千克、秒和安培
导出单位
电气测量技术
12
绪论
1.4-1 测试结果的表示
• 测量的前提：
– 被测的量必须有明确的定义； – 测量标准必须事先通过协议确定。
• 没有明确定义 （如：气候的“舒适度”或人的“智 力”等 ）的量，在上述的意义上是不可测的。
电气测量技术
4
绪论
1.0 概述
本章节基本要求
• 掌握误差分析和数据处理的方法； • 正确理解测量和测量单位； • 了解电学基准和电学标准量具。
电气测量技术
5
绪论
1.0 概述
电气测量技术-第四章
A*
B C
*PW
对 称 负
载
A * *PW1
B
*
C
ZA
*PW3 ZB
ZC
第四节 三相无功功率的测量
一、一表法 二、两表法 完全对称三相电路 简单不对称三相电路 三、三表跨相法
PW1* iA
A*
R
B
N
C
PW2
**
iC
A
* * PW1
ZA
iA B
ZB
iB C
ZC
iC
一表法
A
* * PW1
Z
iA
Z
B
C
iB
(W1
W2
)
3U LIL sin
对 称 负 载
A B
* *PW1
对
* PW2 * * PW3
称 负
C
*
载
两表人工中性点法
Q 3(W1 W2 )
三表跨相法
Q
1 3
(W1
W2
W3
)
第五节 电动系仪表常见故障及处理
表4-1
3.功率表的量程
(1)电流量程
(2)电压量程
(3)功率量程
4.功率表的接线： 发电机端原则
*
*
*
*
+ u
i1
Rad
i
i2 zL uL
+ i1
u
i2
Rad
-
-
i
zL uL
电压线圈前接法
电压线圈后接法
前接法：电流线圈电流为负载电流，电压线圈电压为负载电压+电流线圈电压 适用于负载电阻远大于功率表电流线圈电阻的情况。
电气测量技术第四章-信号的检测与变换
R2
R3
将VA、VB代入（1 ）式整理可得：
Vout
(1
2R1 RG
)
R3 R2
(VIN 1
VIN 2) VREF
或 Vout KV *VIN VREF
结论： 1.差分输入，单端输出。 2.差分放大倍数为KV。 3.输出被平移了 VREF。
Reference在一般的应用中可以接电源地,也可接一直流电压VREF ，用于将输出平移VREF伏。
模拟 输入
采样脉冲 (开关S的控 制信号）
采样 输出
采样脉冲 的频率应满足 采样定理，即 采样频率应大 于等于被采样 的模拟信号中 的最高频率分 量的2倍。
采样保持电路的主要参数：
1、捕捉时间（Acquisition Time） 采样保持器处于保持模式时，当发出采样命令，采样保持
器的输出从所保持的值到当前输入信号的值所需时间 2、 孔径时间 （Aperture Time）
4.2 放大器
在现代电气测量系统中，调理电路是一个重要组成部 分，它位于传感器和ADC之间，其功能可以概括成以下几 点： 1．放大作用：将传感器的输出的小信号放大成ADC所需
要的单端（single-ended）电压信号 2．共模抑制：针对含共模分量的差分信号输入，调理电
路的输出应只放大输入的差模信号，输出信号中共模 分量理想情况下应为零。
辐射法
此法可用于测量温度及与温度有关的参数
遮挡法
此法可用于测量物体的几何尺寸、振动位移和膨 胀系数
用反射式光电传感器测转速
R(B) 0 0 1 1
S(A) 0 1 0 1
Q 不定 0 1 不变
增量编码器(一种脉冲计数式数字传感器) 用开关式光电传感器测转速
电气与电子测量技术——电气测量技术
C2
220/ 3 kV T 1a 1n 2a 2n da N 接载波装置 X F L D dn
CVT组成示意图
CVT优点： 1.体积小、重量轻、造价低 （110 kV及以上产品）； 2.不含铁芯，无磁饱和，具 备优良的瞬变响应特性等 3.可兼顾电压互感器和电力 线路载波耦合装置中的耦 合电容器两种设备的功能； 4.短路不会产生大电流，能 可靠阻尼铁磁谐振；
0
W2
E1 4.44 fW10 108 8 E2 4.44 fW20 10
V
E1 W1 KU E2 W2 理想电压互感器变比为： U1N E1 W1 K KU U 2 N E2 W2
5
工作原理
电压互感器相当于空载变压器，与电压表联用，被测 电压等于接在二次绕组的电压表读数乘以电压互感器的 电压变比。
10
0.2 20 100～120 10 0.5 20 100～120 10 1 20 100～120 3 50～120
0.5
0.35 0.20 1.0 0.75 0.50 2.0 1.5 1.0 3.0
20
15 10 60 45 30 120 90 60 未规定 50～100 25～100 25～100 25～100
RS R
Ls
i1 (t )
M
上式可略去最右边一项，变为
M
di1(t ) di (t ) Ls dt dt
i (t )
u 0(t ) R
Rs
两边同时对t积分得
ui (t )
i (t )
Cs
R
uo (t )
R uo (t ) M i1(t ) Ls
输出电压与被测电流成比例关系
电气测量技术45PPT课件
2020/10/13
3
谢谢您的指导
THANK YOU FOR YOUR GUIDANCE.
感谢阅读！为了方便学习和使用，本文档的内容可以在下载后随意修改，调整和打印。欢迎下载！
汇报人：XXXX 日期：20XX
信号的检测与变换 自动定标电路
2020/10/13
1
自动定标电路
自动调零电路可补偿传感器和放大器的零点 漂移，但不能补偿仪器增益变化
自动定标电路既可补偿零点漂移又能补偿增 益的变化。
2020/10/13
2
自动定标电路
三步测量法
首先将S模拟开关打向1端，得到输出1 将S模拟开关打向2端，测量参数电压 将S模拟开关打向3端，测量输入信号
20140628《信号检测与变换》考试复习要点
《信号检测与变换》考试复习指导一、考试教材：《电气测量》（33分）、《信号检测与转换技术》（67分）二、考试题型：1、真空题：10个小题（每小题1分，共10分，电气测量4个小题）；2、单项选择题：5个小题（每小题2，共10分，电气测量2个小题）；3、问答题：4个小题（1、2小题各6分，3、4小题各9分，共30分，电气测量2个小题）；4、分析和计算题（1、3小题各7分，2、4小题各8分，共30分，电气测量2个小题）；5、综合能力与创新能力测试题（共20分）三、主要知识点：（一）、《电气测量》部分：1、测量和计量的定义、特征和差异。
2、测量误差的分类，表示方法，消除或减少误差的方法，按引用误差如何划分仪表的准确度等级。
3、电磁式测量用的数字仪表的结构与组成。
4、根据其测量仪表量程、准确等级计算的测量产生的最大误差与仪表选择。
5、电子计数器仪表测量误差的主要来源，量化误差的计算。
6、什么是波峰因数、波形因数？正弦波、三角波、方波等三种波形的波峰因数、波形因数分别是多少？以及它们的有效值、平均值和峰值的相互换算。
（二）《传感器》部分：1、传感器的定义，它是由几大部分构成以及各部的作用。
按物理原理如何分类。
2、电阻式传感器的分类，主要包括哪些传感器。
3、电阻应变片式传感器的组成，工作原理及测量应用，应变量与灵敏度的定义和计算，直流电桥测量电路的形式、灵敏度的比较、如何进行温度补偿。
4、什么是热电阻传感器？与热电偶传感器的差别。
按材料分为哪些传感器。
半导体热电阻传感器又叫什么传感器？常用哪些材料制成并有何特点，其阻值随温度变化分为哪三类热敏电阻？5、气敏热电阻的结构、使用材料、工作原理，为什么都附有加热器。
P55习题18、19题。
6、电容式传感器的类型，如何提高灵敏度？7、什么是霍尔效应？霍尔传感器为什么使用半导体材料？结构及特性参数，产生霍尔电势的工作原理。
霍尔传感器的驱动方式。
霍尔电势与那些因素有关？什么是霍尔元件不等位电势？如何补偿？温度对霍尔元件输出电势有什么影响？如何补偿？8、电抗式传感器中的气隙式传感器、差动式变压器的结构和工作原理。
信号检测转换知识点总结
信号检测转换知识点总结一、信号的类型和特点1. 信号的分类信号是指传送信息的载体，可以分为模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续的信号，它的数值随时间连续变化；数字信号则是离散的信号，它的数值只能在各个离散的时间点上取到。
2. 信号的特点信号的特点包括幅度、频率、相位和波形等。
幅度是指信号的大小，频率是指信号的周期性，相位是指信号波形相对于某一参考点的位置。
二、信号的检测1. 信号的检测方法信号的检测方法包括模拟检测和数字检测。
模拟检测是指在模拟电路中直接处理模拟信号，数字检测则是将模拟信号转换为数字信号后进行处理。
2. 信号的检测过程信号的检测过程包括接收、放大、滤波和转换等环节。
接收是指接收信号并将其放大到适当的水平，滤波是指去除干扰信号以及提取所需的信号，转换是指将模拟信号转换为数字信号。
三、信号的转换1. 模拟信号的转换模拟信号可以通过模数转换器（A/D转换器）转换为数字信号。
A/D转换器是一种将模拟信号按照一定的采样率进行抽样，并将抽样信号转换为数字信号的设备。
2. 数字信号的转换数字信号可以通过数模转换器（D/A转换器）转换为模拟信号。
D/A转换器是一种将数字信号按照一定的采样率进行抽样，并将抽样信号转换为模拟信号的设备。
四、信号的处理1. 信号的处理方式信号的处理方式包括模拟处理和数字处理。
模拟处理是指在模拟电路中直接处理模拟信号，数字处理则是将模拟信号转换为数字信号后进行处理。
2. 信号的处理步骤信号的处理步骤包括采样、量化和编码等环节。
采样是指将模拟信号按照一定的时间间隔进行抽样，量化是指将抽样信号按照一定的精度进行量化，编码是指将量化信号用数字代码表示。
五、信号的应用1. 信号在通信中的应用信号在通信中的应用主要包括调制解调、信道编码和解码等。
调制是指在发送端将数字信号调制为模拟信号，解调则是指在接收端将模拟信号解调为数字信号。
2. 信号在控制中的应用信号在控制中的应用主要包括传感器信号的采集和处理，以及控制信号的生成和输出等。
电气测量技术第四章课件
电气测量技术第四章
28
第四章电子式电测仪表
4.3.6 X-Y方式的应用
arcsin h1
h2
李萨育法（椭圆法）测量相位差
电气测量技术第四章
29
第四章电子式电测仪表
4.4 注意事项
荧光屏上的光点不能调得太亮，并且不能长 时间停留在屏上，以免损坏荧光屏
使用示波器应轻轻旋动各旋钮，当旋钮拧不动 时不可强拉硬转，否则将损坏仪器
双踪显示的电子开关
电气测量技术第四章
12
第四电子章式电电测仪子表 式电测仪表
双踪显示
➢ 交替法：用扫描锯 齿波信号控制S1、S2 ➢ 断续法：用一个固 定频率的方波，让S1、 S2自行交替接通
电气测量技术第四章
4.2.3 双踪显示
13
第四章电子式电测仪表
多通道显示模式
4.2.3 双踪显示
交替
断续
实验过程中，光点强度不能太高，短时间不使 用时，应将辉度关掉
电气测量技术第四章
back
30
第四章电子式电测仪表
4.5 取样示波器
一、实时示波器
无论是连续扫描还是触发扫描，都是在被测信号可经历的实际时间内 显示信号波形，即测量时间（一个扫描正程）与被测信号的实际持续时间 相等。故称实时测量方法，与此相应这种示波器叫“实时示波器”。
4.2.2 扫描方式
延迟线：将被测信号延迟至扫描电压产生后再送到垂直 偏转板上，以保证在屏幕上显示完整的被测信号波形。
电气测量技术第四章
11
第四电子章式电电测仪子表 式电测仪表
4.2.3 双踪显示
双踪显示
一般用双束示波管或用单束示波管外加电子开关实现。
➢ 交替法：用扫描锯 齿波信号控制S1、S2
电气测量技术-第4章 信号的检测与变换
Rg可调，调整放大倍数
29
测量放大器(2)
AD522
非线性度仅为0.005% 共模抑制比KCMR>100dB
AD522用于直流测量电桥
信号地、参考端REF接电源地 DATA GUARD端接引线屏蔽端 SENSE端接输出端Uout
A (1 200 k) RG
多种原理：霍尔元件、集成模拟乘法器、磁饱和振荡器，等 单相、三相。
输入电压瞬时值，输入电流瞬时值→乘法器，实现连续相乘， 得瞬间乘积→有源滤波器，积分运算和线性放大→输出直流 电流或直流电压
电流通道中，取样电阻的作用
18
温度变送器
温度变送器：接触式测量温度的现场用仪表
通常与相应二次仪表或计算机测量系统配套使用 可准确测量生产过程中各种介质或物体的温度 使用范围 -200℃～1600℃
输出量一般是电量
被测量包括物理量、光、电气、化学量、生物量等。
温度传感器
霍尔传感器
超声波传感器 3
传感器的组成
• 敏感元件：
直接感受被测量，输出 量与被测量有确定关系
• 转换元件：
将敏感元件输出转为其 他方便检测的物理量
• 转换电路：
进一步转换、调理
• 并非均含三部分
如热电偶
转换元件：磁芯位移引起电感量变化
与被测信号频率和所选中心频率偏差成线性比例。
16
相位角变送器
相位角变送器：将两个同频率、同类信号之间的相 位角转换成与其成线性比例的直流输出电流或电压
鉴相式原理。鉴相器是锁相环的基本元件 测量类型：同频电压电流间、同频电压间、同频电流间 测量类型：单相、三相
17
【2017年整理】电气测试技术复习
第一章 电磁量测试是指电学量和磁学量测量。
测量方式按测量结果的过程分为3类：直接测量（直接从实测数据中取得测量结果）、间接测量（通过测量一些与被测量有函数关系的量，通过计算得到测试结果）、组合测量（多次直接测量具有一定函数关系关系式的某些量的基础上，通过联立求解各函数的关系式，来确定被测量大小的方式）。
测量还可以分为：直读测量法、比较测量法。
电磁量测量的结果由测量单位和纯数组成。
量具：测量单位的整数倍或分数倍的复制体。
基准：最精密地复现或保存单位的物理现象或实物。
若基准是通过物理现象建立的称为自然基准；若基准是建立在实物上的称为实物基准。
基准器：保存基准值的实物体或装置。
标准电池：复现电压或电动势单位“伏特”的量具。
标准电阻：复现和保存电阻单位“欧姆”的量具。
两种主要电阻箱：接线式、开关式。
传感器：一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。
3个组成部分：敏感元件、转换元件、转换回路。
传感器的特性是传感器的输入、输出关系。
分为静态特性和动态特性。
传感器的静态特性：被测量的值处于稳定状态时传感器的输出与输入关系。
静态性能指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性。
传感器的动态特性：在测量随时间变化的动态非电量时传感器输出与输入之间的关系。
等精度测量：在同一条件下所进行的一系列重复测量。
非等精度测量：在多次测量中，如对测量结果精确度有影响的一切条件不能完全维持不变的测量。
测量误差分为：系统误差（多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变）、随机误差（偶然误差）（在同一测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差）、粗大误差（超出规定条件下预期的误差）。
精度：反应测量结果与真值接近程度的量。
测量误差的表示方法：绝对误差（示值与被测量真值之间的差值）、相对误差（绝对误差与被测量的约定值之比）、粗大误差（最常用的统计判别法是3δ准则）第二章电测仪表按测量方式的不同，可分为直读式仪表和比较式仪表两大类。
电气测量与信号处理
电气测量与信号处理电气测量与信号处理是电力系统中非常重要的一个领域，它涉及到电路中信号的获取、传输、处理等方面。
在电力系统运行和管理中，准确地进行电气测量和信号处理是极为必要的。
因此，在本文中，我将从以下三个方面详细阐述电气测量和信号处理的相关知识。
一、电气测量的基本方法和技术在电力系统中，电气测量是检测电路中电量、参数的一种方法。
由于电气量的测量通常需要经过电量变换装置，因此在实际测量中，我们通常采用如下的方法：1. 直接测量法直接测量法是直接测量电路中电量的一种方法，其测量原理即为测量物理量不需要借助任何物理量。
例如，在直流电路中，经常使用万用表等测量仪器来直接测量电压、电流等物理量。
直流电路中，电气测量还可以采用电桥测量法来测量电阻、电感、电容等参数。
在交流电路中，电气测量则需要使用交流电压表、交流电流表等测量仪器。
2. 间接测量法间接测量法是通过测量相关电量，计算被测量电量的值。
例如，可以利用反演法对电感进行间接测量，通过测量电容器的电容值、电阻器的电阻值和放电时电容器的电荷值，即可计算得到电感值。
3. 校准法校准法是一种比较方法，通过将被测量电量和已知电量进行比较，从而求出被测量电量的值。
例如，可以通过校准电流表、电压表等测量仪器，来求解被测电量的值。
4. 统计法统计法是通过对电量的采样和处理等方法，对电量的分布特性进行统计分析，从而求出被测量电量的有关参数值。
例如，用数据采集设备对电压、电流及其它电网参数进行采样得到一大量数据，再用一定的统计方法对这些数据进行分析，从而计算得到电力质量相关的参数值。
二、信号处理的基本方法和技术信号处理是对电信号进行一系列处理，用以提取出有用信息或对其进行滤波等处理。
其主要应用于电力系统数据采集、数据传输、风险预警等多个领域。
在信号处理中，常见的方法和技术包括：1. 数字滤波器数字滤波器是一个数字信号的卷积处理器，能够从频谱上对数据进行滤波分析。
数字滤波器在电力系统中的应用非常广泛，例如它可以对电网开关动作信号进行滤波处理，去除干扰信号，从而提高开关动作的判断准确性。
(整理)信号检测理论与技术-第四章.ppt
UC＝Q／Cf。因此有：来自➢ 电荷放大器的输出电压仅和输入电荷成正比，与反馈电容 Cf成反比，与其它际等效电路
CS压电传感器固有电容 Cc输入电缆等效电容； Ci放大器输入电容； Cf反馈电容； Gc输入电缆的漏电导； Gi放大器的输入电导； Gf反馈电导。
的电流等于载波信号ic一个周期的平均值，这种
检波方式称为平均值检波。
✓ 4）二极管检波电路，作用在二极管VD的电压等于 us-uo。只有当us>uo时，二极管VD才导通。在二极 管导通期间，二极管VD上的压降很小， us=uo,由 于二极管导通电阻很小、电容器C2充电很快， uo≈Usm，即输出电压u接近us在一个载波信号周期 内的峰值，这种检波称为峰值检波。
8
➢ 由于运算放大器二输入端之间的电位基本相等， 所以，同相输入时放大器二输入端与地之间的电 压都等于信号电压，即存在幅值与输入信号相等 的共模输入电压；
➢ 而反相输入时放大器反相端的电位基本等于地电 位，但该点又不接地，所以称为“虚地”，即反 相输入➢ 电桥连接的分布参数会对电桥的平衡产生影响，对于纯电 阻交流电桥，由于导线间存在分布电容，也相当于在各桥 臂上并联了一个电容。
➢ 在调节平衡时，除了考虑阻抗的模的平衡条件，还需考虑 阻抗角的平衡条件。精品185、电荷放大器
➢ 电荷放大器：就是输出电压正比于输入电荷的一种放大器。 它是一种利用电容负反馈的高增益放大器。
➢ 从已调信号中检出调制信号的过程称为解调（检波）。 ➢ 幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化，
因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致，只要能 检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为 包络检波。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6
传感器的分类（3）
化学传感器：对各种化学物质敏感并将其浓度转换 为电信号进行检测的仪器
具有对被测化学物质的形状或分子结构选择性俘获的功能 （接受器功能） 将俘获的化学量有效转换为电信号的功能（转换器功能）。
化学传感器大体对应于人的嗅觉和味觉器官。
电气测量技术
第四章 信号的检测与变换
1
第四章：信号的检测与变换
4.1 传感器
2
传感器的定义
传感器：能够感受规定的被测量，并按照一定规律转换成 可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件 组成。
根据国家标准GB7665-87 是一种以一定精度把被测量转换为与之有确定对应关系、便于应用 的某种物理量的测量装置。 传感器是一种装置，能完成检测任务。 输出量是与被测量有对应关系的量，且具有一定精度。
15
频率变送器
频率变送器：将被测信号频率与所选中心频率的偏差，转换 成与偏差成线性比例的直流输出电流或电压
两种输出形式 1）单极性：负向额 定偏差对应直流零， 正向额定偏差对应 直流满度值 2）双极性：中心频 率对应直流零，正 向和负向额定偏差 对应直流正、负满 度值。
被测信号→互感器耦合→ 整形倍频电路，矩形波+晶振分频 后的标准信号，中心频率→鉴频电路，比较频率差异→滤波、 放大→输出直流电流或电压输出
8
第四章：信号的检将各种物理量转换成统一标准信号的传感器
变送器属于传感器，是输出标准信号的传感器
传感器是借助于敏感元件，接受物理量形式的信息，并按一定规律将其 转化成同种或另一种物理量形式的仪表
DDZ组成的过程控制系统、DCS集散控制系统中大量应用
过程控制系统：以表征生产过程的参量为被控制量，使之接近给定值或 保持在给定范围内。在石工、电力、冶金等部门有广泛应用 DDZ：电动单元组合仪表
11
交流电压、电流变送器（2）
电流变送器：将被测交流电流转换成按线性比例输出的 DC4～20mA恒流标准信号，输送到接收装置（计算机或显 示仪表）。
通过250Ω电阻转换DC 1～5V，或通过500Ω电阻转换DC2～10V
两线制输出接线，辅助工作电源(+24V)与输出信号线 DC4～20mA共用
电流变送器原副边高度绝 缘隔离
按应用场合，变送器可分为：电量变送器和非电量变送器
常用电量变送器：电压、电流、功率等 常用非电量变送器：温度、压力、流量等
信号标准：仪表之间的通讯协议
国标标准信号：4~20mA.DC电流的HART协议，1~5V.DC电压。（模拟） 变送器-现场总线标准。数字信号取代模拟信号 发展趋势：带有微处理器的智能化现场变送器。输出数字信号
输出量一般是电量
被测量包括物理量、光、电气、化学量、生物量等。
温度传感器
霍尔传感器
超声波传感器 3
传感器的组成
• 敏感元件：
直接感受被测量，输出 量与被测量有确定关系
• 转换元件：
将敏感元件输出转为其 他方便检测的物理量
• 转换电路：
进一步转换、调理
• 并非均含三部分
如热电偶
转换元件：磁芯位移引起电感量变化
敏感元件：
将压力变化转 换为气膜位移
转换电路： 电感变化 引起电量 变化
4
传感器的分类（1）
按工作原理：物理型、化学型、生物型 按构成原理：
结构型：通过传感器结构参量的变化实现信号变换。例如，电容式传感器依 靠极板间距离的变化引起电容量的改变。 物性型：利用敏感元件材料本身物理属性的变化来实现信号变换的。例如压 电式传感器是利用石英晶体的压电效 应实现测量等。
精度高，体积小、功耗小、 频响宽、抗干扰等优点。
适用发电机、电动机、智 能低压配电柜、空调、风机、 路灯等负载电流监测；
12
交流电压、电流变送器（3）
交流电压变送器：将被测交流电压转换成按线性比例 输出直流电压或直流电流的仪器
广泛应用于电力、邮电、石油、煤炭、冶金、铁道、市政等 部门的电气装置、自动控制以及调度系统。 具有单路、三路组合结构形式。
按能量转换：能量控制型、能量转换型
能量控制型，传感器从外部获得能量使其工作，被测量控制外部能量的变化
如：应变电阻、热阻、光阻
能量转换型：传感器直接由被测对象输入能量使其工作的
如：压电效应、热电效应、光电效应，等
按物理型分类：电参量、磁电式、压电式、光电式、气电式、热电式、 波式（超声波、微波）、射线式、半导体式 按用途分类：位移、压力、温度、振动、电流、电压、功率，等 按输出类型分：模拟量、数字量、开关量 按工作方式：接触式、非接触式
13
直流电压变送器
直流电压变送器：将各种幅值的直流电压变换成标准的直流 电流或直流电压
被测直流电压→分压器，较低的直流电压→自激振荡调制式 放大器，利用交流放大→直流电压或电流输出。
14
直流电流变送器
直流电流变送器：将各种幅值的直流电流变换成标 准的直流电流或直流电压
被检测直流电流→分流器，直流电压→直流毫伏放 大器→直流电压变送器。
10
交流电压、电流变送器（1）
将被测量交流电流或电压，变换成与其幅值成线性比例的直 流电流或电压
被测量→互感器耦合→整流滤波电路，转成单向脉动电流→ 有源滤波→稳定的直流。
补偿电路：补偿互感器铁心磁化曲线的非线性，改善整机温度特性
分为有效值变送器、峰值变送器、超低频电流电压变送器、
展开式电压变送器等
并不是单纯的人器官的模拟，还能感受人的器官不能感受 的某些物质，如H2、CO。
7
传感器的一般特性
传感器的一般特性：传感器输入与输出之间的关系特性
静态特性：对应输入量为常量，或缓慢变化的信号 动态特性：对应输入量随时间变化较快的信号
特性与参数
线性度以及线性化处理：产生系统误差 迟滞：产生系统误差 重复性：产生随机误差 灵敏度与灵敏度误差： 分辨力与阈值：传感器能检测到的最小输入增量 分辨率：分辨力用满量程的百分数表示 稳定性：温度、抗干扰、时间等 静态误差（精度）： 动态误差：
5
传感器的分类（2）
物理传感器：基于力、热、光、电、磁和声等的物 理效应，检测物理量的传感器
利用某些物理效应，把被测物理量转化成为便于处理的能 量形式的信号 常见物理传感器：光电式传感器、压电传感器、压阻式传 感器、电磁式传感器、热电式传感器、光导纤维传感器等
• 例如：光电传感器，把光 信号转换成为电信号