电气测量技术总结和试卷及答案

电气测量总结

一、课程的目的

掌握基本电量（电压、电流、功率、电能、频率、相位差、功率因数）和电路参数（直流电阻、交流阻抗，包括电感的品质因数、电容的介质损耗）的测量方法。

了解电工仪表、仪器的基本工作原理，能够正确选择和使用。

掌握误差估算方法，能够在工程测量中估算直接测量和间接测量的系统误差。为从事电气方面的工作和科研奠定工程测量方面的基础。

二、学习方法

掌握原理，理解特点，能够正确使用。

主要资料：教材，课件，习题。

辅助资料：电路，电磁场。

三、主要内容

u，i 。直流，交流，大，中，小。

功率。直流，交流；单相，三相；有功，无功。

f ,T , ,cos 。数字测量方法。

直流电阻，交流阻抗。大，中，小。

附件：采样电阻，分流器，分压器。互感器。

误差分析及传递。

重点：

各量的模拟测量方法、数字测量方法、间接测量方法、其它测量方法。各方法的适用情况、原理、特点、误差分析。

四、具体内容（依据陈立周电气测量（第5 版））

（一）电工仪表与测量的基本知识

1、模拟指示仪表的组成和基本原理

测量机构是核心。一种测量机构和不同的测量线路可以组成不同功能的电工仪表，例如，磁电系测量机构接分流器可构成直流电流表，接分压器可构成直流电压表，接电源可构成欧姆表，接整流电路可构成交流的电压或电流表，接传感器可用于测量非电量。

不同类型的测量机构其具体结构不同，但基本原理是相同的，即必然有三个基本力矩：作用力矩，反作用力矩，阻尼力矩。这三个力矩是各种测量机构中必不可少的，它们决定了测量机构特性。当作用力矩和反作用力矩相等时，决定了指针的平衡位置。阻尼力矩改善可动部分的运动特性，使指针尽快静止在平衡位置。不同的测量机构产生着三个力矩的方式是不同的。

2、数字仪表的组成和基本原理

核心是直流数字电压表，将直流电压进行A/D 转换和处理。不同的测量线路将各种待测量转换为允许输入的直流电压。

数字法测量频率和周期不需要A/D 转换。相位差可转换为时间测量，因而数字法测相位差和功率因数也不用A/D 转换。

3、测量误差及其表示方法

分类：系统误差，随机误差，疏忽误差。各自的特点，产生的原因，处理的方法。工程测量中因系统误差比较大，湮没了随机误差。

表示方法：绝对误差，相对误差，引用误差。计算，特点，意义。根据最大引用误差确定仪表准确度等级。重点。

4、工程上最大测量误差的估计（系统误差）

重点。包括直接测量和间接测量误差。能计算直接测量误差。对于各电量电参量的间接测量方法，能计算其误差传递，即根据直读量计算所得的待测量中所包含的系统误差。

5、系统误差的消除方法

比较法。因引入了标准元件和/或指零仪，比较法可消除元件或仪表所造成的误差，可测量得更准确。

校正值（更正值）。仪表出厂时附有更正值曲线，或校表时记录更正值。

（二）电流电压的测量

1 T

1、磁电系测量机构的基本测量量是一idt，反映电流的平均值，刻度均匀。上式中，i可为直流量、

T 0

任意的周期量（正弦或非正弦）。但通过正弦电流是指针指示为零，可电流仍旧会使可动部分发热。配合外电路可构成直流电流表、直流电压表、欧姆表等。加整流电路可构成整流系仪表，测量正弦量。

2、电磁系测量机构的基本测量量是丄T i2dt，反映电流的有效值，刻度不均匀。上式中，i可为直流

T 0

量、任意的周期量（正弦或非正弦）。配合外电路可构成交直流电流表、交直流电压表。

1 T

3、电动系测量机构的基本测量量是一0 i i i2dt，式中i i表示固定线圈电流，i2表示可动线圈电流，T

T 0

为基波周期。上式中，i i和i2可为直流量、任意的周期量（正弦或非正弦）。若i i和i2为正弦量，则基本测

量量表达式可简化为I1I2 cos ，式中I1表示固定线圈电流i1的有效值，12表示可动线圈电流i2的有效值，为i i、i2的夹角。电动系测量机构接外电路可构成交直流电压表和电流表，但主要是构成交直流功率表。

电压表电流表刻度不均匀，功率表刻度均匀。

4、测量用互感器分电压互感器和电流互感器。主要用于降低交流高电压和大电流，为一次和二次提

供可靠的电气隔离，也便于仪表的标准化。电压互感器二次的额定电压一般为100V，电流互感器二次的

额定电流一般为5A。需要掌握互感器的正确使用方法。了解互感器的误差与负载有关。

5、直流电位差计能够精确测量直流电压，配合采样电阻可测量直流电流、电阻、功率。需注意直流电位差计的特点。

6、测量时，需综合考虑待测量的要求和仪器仪表的性能（测量对象，准确度，量限，内阻，工作条件等），再决定测量方法和仪器仪表的选择。这一原则不仅适用于电压电流的测量，也适用于其它电量和电参量的测量。

（三）功率电能的测量

1 T

1、电动系功率表可用于测量交直流功率，因电动系测量机构的基本测量量是一，配合外电路后，

T 0

电动系功率表反映的是端口的平均功率，即使是非正弦周期电流电路，也能正确反映其功率。需注意功率表的正确使用。

2、功率表的角误差。什么时候需使用低功率因数功率表。

3、牢固掌握单相有功、无功的测量方法。看书、课件。

4、牢固掌握三相有功、无功的测量方法。看书、课件。

5、测量电能时的接线和测量方法与功率类似，但电能表的内部原理与功率表不同。

（四）频率相位的测量

1、 掌握数字法测量频率、周期、相位、功率因数的原理。硬件计数和软件计数只是计数的方法不同，其 测量频率/周期的原理是

相同的。相位可转化为时间进行测量，相位差取余弦即为功率因数。

2、 理解量化误差。能根据测量频率 /周期的原理和量化误差，根据测量对象和仪器的参数，选择测频率还 是测周期。

（五） 电路参数的测量

1、 掌握直流单电桥、双电桥、交流电桥、兆欧表、接地电阻测量仪。基本原理、适用情况、正确使用。

2、 掌握电路参数的常用间接测量方法。如伏安法，三表法等。

（六） 数字直流电压表的基本知识

掌握数字表的一些主要技术指标：显示位数，分辨力和分辨率，准确度（误差） 。含义，计算。

（七） 应用示波器测量频率和相位差

主要掌握示波器的 x-y 方式（李沙育图形法）测量频率和相位。理解基本原理，能根据李沙育图形确定待 测的频率和相位。

测量技术在日新月异地发展，在理解基础原理，掌握基本方法的前提下，还要不断掌握新技术、新方 法，甚至是利用已有知识创造新方法，才能适应和完成不断出现的新任务。

学院 电子电气工程学院 班级 _____________ 姓名 _______________ 学号 _________________

《电气测量技术》A （一）课程试卷B 参考答案

选择题（本题共4小题，每小题5分，共20分）

请选择以下答案：（正确V ）（错误X ）

1. 在他励直流发电机的实验中，为了使发电机电枢回路输出电压提高，可以采用以下方法:

(1)

可将励磁电流调大（V

），

(2) 可将励磁电流调小（X ）

，

(3) 可将发电机的速度增高（、 / )

2 .在进行三相变压器不对称运行实验中，接法为

（1） 原边由正序、负序和零序电流组成（ （2） 副边由正序、负序和零序电流组成（

（3）

原边由正序、负序电流组成

Y ，y o ,畐灿接单相负载，其原副边的电流为

X ）。

V ）。