《电磁测量技术》课件 李宝树 第二章
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《电磁量测量技术》课件
补偿法
通过引入一个已知的修正量，抵消原有的误差分 量。
统计处理法
对大量随机误差数据进行统计处理，得到更接近 真实值的平均值。
数据处理与误差修正
数据筛选
去除异常值和离群点，确保数据质量 。
数据平滑
通过数学方法对数据进行平滑处理， 减少噪声干扰。
数据处理与误差修正
• 数据变换：将数据转换为更易于分析和处理的格 式。
02
随着科技的发展，对电磁量测量 的精度和效率要求越来越高，因 此需要不断更新和完善测量技术 。
课程目标
01
02
03
04
掌握电磁量测量的基本原理和 方法。
熟悉各种电磁量测量仪器和设 备的使用。
了解电磁量测量技术的发展趋 势和应用前景。
提高解决实际问题的能力。
02
电磁量测量的基础知识
电磁场与电磁波
电磁场
是由电荷和电流产生的场，包括电场 和磁场，二者相互依存、相互转化。
电磁波
电磁波的传播
电磁波可以在真空中传播，也可以在 介质中传播，其传播速度与介质有关 。
是电磁场的一种运动形态，以波动形 式传播，具有能量、动量和质量。
电磁量的定义与单位
电磁量
是指描述电磁场和电磁波的物理 量，如电流、电压、电阻、电容 、电感、磁通量等。
《电磁量测量技术》 PPT课件
xx年xx月xx日
• 引言 • 电磁量测量的基础知识 • 电磁量测量的常用方法 • 电磁量测量中的误差与数据处理 • 电磁量测量的应用实例 • 未来电磁量测背景
01
电磁量测量技术在现代工业、科 研和日常生活中具有广泛应用， 如电力、通信、交通、医疗等领 域。
误差的来源与分类
系统误差
通过引入一个已知的修正量，抵消原有的误差分 量。
统计处理法
对大量随机误差数据进行统计处理，得到更接近 真实值的平均值。
数据处理与误差修正
数据筛选
去除异常值和离群点，确保数据质量 。
数据平滑
通过数学方法对数据进行平滑处理， 减少噪声干扰。
数据处理与误差修正
• 数据变换：将数据转换为更易于分析和处理的格 式。
02
随着科技的发展，对电磁量测量 的精度和效率要求越来越高，因 此需要不断更新和完善测量技术 。
课程目标
01
02
03
04
掌握电磁量测量的基本原理和 方法。
熟悉各种电磁量测量仪器和设 备的使用。
了解电磁量测量技术的发展趋 势和应用前景。
提高解决实际问题的能力。
02
电磁量测量的基础知识
电磁场与电磁波
电磁场
是由电荷和电流产生的场，包括电场 和磁场，二者相互依存、相互转化。
电磁波
电磁波的传播
电磁波可以在真空中传播，也可以在 介质中传播，其传播速度与介质有关 。
是电磁场的一种运动形态，以波动形 式传播，具有能量、动量和质量。
电磁量的定义与单位
电磁量
是指描述电磁场和电磁波的物理 量，如电流、电压、电阻、电容 、电感、磁通量等。
《电磁量测量技术》 PPT课件
xx年xx月xx日
• 引言 • 电磁量测量的基础知识 • 电磁量测量的常用方法 • 电磁量测量中的误差与数据处理 • 电磁量测量的应用实例 • 未来电磁量测背景
01
电磁量测量技术在现代工业、科 研和日常生活中具有广泛应用， 如电力、通信、交通、医疗等领 域。
误差的来源与分类
系统误差
《电磁测量技术》课件_李宝树_第二章
阻可分别计算如下：
R1
U1 Ig
Rg
R1
R2
R3
R2
U2 Ig
Rg
R1
U2 Ig
Rg
(U1 Ig
Rg )
U2 U1 Ig
U1
U2
图2-7 多量程电压表
U3
R3
U3 Ig
Rg
R1
R2
U3 Ig
Rg
(U1 Ig
Rg )
U2 U1 Ig
U3 U2 Ig
电压表灵敏度 电压灵敏度是电压表任一量程的内阻与该量
1.单量程电压表
磁电系测量机构能直接测量的电压很小，当被测电压超过表
头两端能够承受的电压时，需要用分压电阻与表头串联来扩大量
程，如图2-6 所示，分压电阻的计算公式为：
Rm
U Ig
Rg
Ig
Rg
Rm
2.多量程电压表
如图2-7所示是一个三量程电压表 的电路，在确定电压量程以后，分压电
图2-6 单量程电压表
程电压的比值，用SU表示，单位是Ω/V。
SU
R1 Rg U1
R1 R2 Rg U2
R1 R2 R3 Rg U3
1 Ig
3.使用电流表应注意的事项 (1)电压表必须并入电路中。 (2)注意电压表的极性，要求电压表的“+”端接高电位，“-”端接 低电位。 (3)正确选择仪表的量程，测量时尽量使指针在半偏以上。 (4)选择内阻合适的仪表，希望电压表内阻越大越好。
(3) 阻尼力矩的产生 当线圈通入电流而发生偏转时，铝框切割磁通，在框内感应 出电流，其电流再与磁场作用，产生与转动方向相反的制动力， 于是可转动部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。
《电磁测量技术》课件 李宝树 第二章
工作原理工作原理转动转矩转动转矩m的产生的产生反作用力矩反作用力矩mmaa的产生的产生在线圈和指针转动时螺旋弹在线圈和指针转动时螺旋弹簧被扭紧而产生阻转矩簧被扭紧而产生阻转矩mmaa线圈通入电流i电磁力f线圈受到转矩m线圈和指针转动弹簧的弹簧的ttcc与指针的偏转角与指针的偏转角成正比即成正比即mmaaww当弹簧的反作用力矩ma与线圈受到的转矩m达到平衡时可动部分停止转动此时有当弹簧的反作用力矩与转动力矩达到平衡即当弹簧的反作用力矩与转动力矩达到平衡即m转动部分便停止转动转动部分便停止转动仪表的标度尺上作均匀刻度
(4)阻尼时间。当检流计工作在临界阻尼状态时，从最大偏转 状态切断电源开始，到指示回到零位所需要的时间。 (5)自然振荡周期。当检流计的指示偏转到刻度终点时，断开 外电路，从这一瞬间算起，检流计可动部分摆动一周所需要的时 间。
3.使用检流计应注意的事项 (1) 要求水平放置的检流计使用前应调好水平，校准零点。
m SQ i dt SQQ 0 或写成： Q CQ m
式中CQ为电量冲击常数。在CQ确定之后，利用冲击检流计便可 以测量脉冲电量，从而间接测量一些与电量有关的量。
第二节
用直流电位差计测量电压
直流电位差计是根据电位补偿原理制成的测量电压的精密仪 器，它是将被测量和已知标准量进行比较而确定被测量大小的比 较式仪器。
五、磁电系检流计 1.结构 为了提高截流机的灵敏度，在结构上采取了一系列的措施： (1)采用张丝或吊丝取代游丝， 将动圈悬挂起来，可以减小反作用 力矩，消除摩擦力矩，同时使可动 部分双向偏转。 (2)采用无铝框动圈，减轻可 动部分的质量。检流计的阻尼力矩 可通过调节外电路的电阻来满足要 求。
(3)采用光点多次反射，增加 单位偏转角在标尺上的位移长度。
(4)阻尼时间。当检流计工作在临界阻尼状态时，从最大偏转 状态切断电源开始，到指示回到零位所需要的时间。 (5)自然振荡周期。当检流计的指示偏转到刻度终点时，断开 外电路，从这一瞬间算起，检流计可动部分摆动一周所需要的时 间。
3.使用检流计应注意的事项 (1) 要求水平放置的检流计使用前应调好水平，校准零点。
m SQ i dt SQQ 0 或写成： Q CQ m
式中CQ为电量冲击常数。在CQ确定之后，利用冲击检流计便可 以测量脉冲电量，从而间接测量一些与电量有关的量。
第二节
用直流电位差计测量电压
直流电位差计是根据电位补偿原理制成的测量电压的精密仪 器，它是将被测量和已知标准量进行比较而确定被测量大小的比 较式仪器。
五、磁电系检流计 1.结构 为了提高截流机的灵敏度，在结构上采取了一系列的措施： (1)采用张丝或吊丝取代游丝， 将动圈悬挂起来，可以减小反作用 力矩，消除摩擦力矩，同时使可动 部分双向偏转。 (2)采用无铝框动圈，减轻可 动部分的质量。检流计的阻尼力矩 可通过调节外电路的电阻来满足要 求。
(3)采用光点多次反射，增加 单位偏转角在标尺上的位移长度。
《电磁测量技术》课件 李宝树 第四章解析
章第五节)，计算出负载的功率因数，在计算出负载消耗的功率。
四、差流法
测量电路如图4-12所示，Z为被 测负载，R1和R2为已知标准电阻。分 别测出开关S合向“1”时的电流I1和开 关S合向“2”的电流I2，即可算出被测 负载消耗的功率
P
R1R2 2(R2 R1)
(I12
I
2 2
)
A
S
u
1
2
Z
R1
R2
)
I
IN
IZ
二、三电流表法
U
RN
Z
由图4-10及图4-11得：
I
2
I
2 Z
I
2 N
2IN
IZ
cos(
)
I
2 Z
I
2 N
2 U RN
IZ
cos
I
2 Z
I
2 N
2 RN
P
图4-10 三流表测量功率的电路
IN
U
I
IZ
图4-11 三流表测功率的相量图
P
RN 2
(I 2
I
2 Z
I
2 N
)
三、电位差计法
用电位差计分别测出负载两端的电压和通过负载的电流(第三
Uo KPUI cos
可见，滤波器输出的电压与负载消耗的功率成正比，把功率变换 成了电压。
第三节 三相功率的测量
一、三相有功功率的测量 1.一表法
A
*
* W
ZA B
ZB
C
ZC
图4-14 星形连接的负载
*
A
*W
B
ZCA
Z AB
Z BC C
图4-15 三角形连接的负载
电磁测量全套精品课件
系统误差是客观存在的，但有一定规律，可以采取必要的 措施，将其消除或减小。
2.偶然误差 在一定的测量条件下，多次测量同一个量，误差的大小 和符号不定，不存在已知的变化规律，也不可预知，这种误 差称为偶然误差。产生偶然误差的原因主要是电源电压或频 率无规则波动和环境条件的瞬态变化。 偶然误差具有以下特征： （1）有界性；（2）单峰性；（3）对称性；（4）抵偿 性。
3.5共10个等级； ……
＞＞返回
二、仪表准确度等级的确定
一般采用标准表与被确定等级的仪表在相同的条件下同 时测量同一个量，被测量的变化范围为0 ～Am，取标准表的 读数作为实际值，被确定等级的仪表的读数作为测量值，然 后逐点计算绝对误差，找出最大绝对误差，再计算最大引用 误差，根据值与国标对照，最后确定仪表的准确度等级。
最大引用误差
nm
m Am
100%
K%
用K来描述仪表的准确度等级。显然，值越小，仪表的准
确度越高。
根据国家标准规定：
电流表和电压表的准确度等级分为0.05、0.1、0.2、0.3、
0.5、1、1.5，2、2.5、3、5共11个等级；
功率表分为0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、1、1.5、2、2.5、
２．便携式仪表的型号组成 与安装式仪表区别：无形状代号 举例：T62-V
设计序号为62的电磁系电压表 另有：系列代号前加一个汉语拼音字母 表示类别
如：Q 表示电桥Pຫໍສະໝຸດ 表示数字式四、仪表中的符号
列表
五、度量器
度量器 ：测量单位的复制实体 分 类：基准器（基准量具）
标准器（标准量具） 工作量具
高准 确
低度
电磁测量中的标准器： 标准电池、标准电阻、标准电容、标准电等。
《电磁测量技术》课件 李宝树 第九章
0
0
Bm
t
H'
e
图9-9(e) 磁感应强度B＇的不对称梯形波
0
图9-9(b) 励磁磁场 H的交流三角波
t
T1 T2
图9-9(f) 电动势e’的不对称方波
如果将探头放在被测直流磁场H0中，铁芯除了受交流磁场H作用外，还 受直流磁场H0作用，铁芯中的合成磁场为H’。在交流磁场与直流磁场方向相 同的半周期中，铁芯提前进入饱和区，滞后退出饱和区；在交流磁场与直流 磁场方向相反的半周期，铁芯滞后进入饱和区，提前退出饱和区。因此，铁 芯中的磁感应强度B’是不对称的梯形波，如图9-9(e)所示。在测量线圈中感应 出的电动势e’也是不对称的方波，如图9-9(e)所示。(图中T1<T2；如果直流磁 场是－H0,则T1>T2)，此方波中不但有奇次谐波，还包含偶次谐波，偶次谐波 的大小和相位分别反映了直流磁场的大小和方向，测出测量线圈中的感应电 动势偶次谐波电压的幅值和相位，即可测得直流磁场的大小和方向。
图9-10是磁通门磁强 计总体结构框图。给磁场 探测器通入频率为f0的交 流励磁电流i1，把探测器 放入被测磁场中，在输出 线圈两端就会出现二倍频 的电动势，在经过放大、 检波后，便能在指示器上 指示出被测磁场的强度。 相敏检波的作用是反映而 次谐波的相位，以反映被 测直流磁场的相位。
滤波
2 f0
或
m SQ Q Q CQ m
其中SQ称为冲击检流计的冲击灵敏度，CQ=1/SQ，称为冲击常数， 由实验测定。
1.用冲击检流计测定磁通的原理 将匝数为N，面积为S的测量线圈放到被测的磁场中，线圈平 面要和磁场垂直。这时通过测量线圈的磁通就是要测的磁通。把 测量线圈与冲击检流计回路相连，如图9-6所示，设整个回路的电 阻为R，电感为L。 B 测量时，要使穿过测量线圈的磁 通发生变化，例如设法使磁通消失、 反向或突然将线圈从磁场中移开，此 时线圈两端产生感应电动势，并通过 检流计构成的回路中形成感应电流， 这个电流持续时间很短，并与感应电 G R 动势有下列关系 L d di e N Ri L 图9-6 用冲击检流计测磁通的电路 dt dt 对上式两边从电流开始通过的时间t1=0到电流结束的时间t2=τ求定 积分：
0
Bm
t
H'
e
图9-9(e) 磁感应强度B＇的不对称梯形波
0
图9-9(b) 励磁磁场 H的交流三角波
t
T1 T2
图9-9(f) 电动势e’的不对称方波
如果将探头放在被测直流磁场H0中，铁芯除了受交流磁场H作用外，还 受直流磁场H0作用，铁芯中的合成磁场为H’。在交流磁场与直流磁场方向相 同的半周期中，铁芯提前进入饱和区，滞后退出饱和区；在交流磁场与直流 磁场方向相反的半周期，铁芯滞后进入饱和区，提前退出饱和区。因此，铁 芯中的磁感应强度B’是不对称的梯形波，如图9-9(e)所示。在测量线圈中感应 出的电动势e’也是不对称的方波，如图9-9(e)所示。(图中T1<T2；如果直流磁 场是－H0,则T1>T2)，此方波中不但有奇次谐波，还包含偶次谐波，偶次谐波 的大小和相位分别反映了直流磁场的大小和方向，测出测量线圈中的感应电 动势偶次谐波电压的幅值和相位，即可测得直流磁场的大小和方向。
图9-10是磁通门磁强 计总体结构框图。给磁场 探测器通入频率为f0的交 流励磁电流i1，把探测器 放入被测磁场中，在输出 线圈两端就会出现二倍频 的电动势，在经过放大、 检波后，便能在指示器上 指示出被测磁场的强度。 相敏检波的作用是反映而 次谐波的相位，以反映被 测直流磁场的相位。
滤波
2 f0
或
m SQ Q Q CQ m
其中SQ称为冲击检流计的冲击灵敏度，CQ=1/SQ，称为冲击常数， 由实验测定。
1.用冲击检流计测定磁通的原理 将匝数为N，面积为S的测量线圈放到被测的磁场中，线圈平 面要和磁场垂直。这时通过测量线圈的磁通就是要测的磁通。把 测量线圈与冲击检流计回路相连，如图9-6所示，设整个回路的电 阻为R，电感为L。 B 测量时，要使穿过测量线圈的磁 通发生变化，例如设法使磁通消失、 反向或突然将线圈从磁场中移开，此 时线圈两端产生感应电动势，并通过 检流计构成的回路中形成感应电流， 这个电流持续时间很短，并与感应电 G R 动势有下列关系 L d di e N Ri L 图9-6 用冲击检流计测磁通的电路 dt dt 对上式两边从电流开始通过的时间t1=0到电流结束的时间t2=τ求定 积分：
电磁测量专业知识讲座
N d Ri L di
dt
dt
设感应电流连续旳时间间隔为，取上式两边在该时间间
隔内旳积分
d
di
N
dt R idt L dt
0 dt
0
0 dt
得 ( ) RQ N d NΔ (0)
冲击检流计旳第一次最大偏转角与出脉冲电量旳关系为
Q CQm
得
NΔ RCQm
则
Δ Cφm
N
式中旳 Cφ RCQ 叫做检流计旳磁通冲击常数。
在拟定磁通冲击常数后，即可计算出被测磁通旳变化量。 至于被测磁通与它旳变化量之间旳关系，要视此变化量按何种 方式变化而拟定。假如将测量线圈从被测磁场中忽然移开或从 场外忽然置入，则磁通变化量都等于Φ；假如将测量线圈在被 测磁场中以线圈平面为轴旋转180º，则磁通变化量等于2Φ 。
2．磁通冲击常数旳测量 测量电路如图。
A
M
L
R3
E S
R1
G R2
测量磁通冲击常数旳电路
利用S倒向使旳一次侧电流变化方向，从而使磁场旳方向 变化，以取得较大旳磁通变化，调整R1使 M 经过一次侧旳电 流为I，则 M 旳二次侧线圈交链旳磁链为
MI
当电流 I 从变化到-I 时，有
Δ MΔI NΔ
1A/m பைடு நூலகம்π 103Oe
磁场强度与磁感应强度旳关系
B
μ为磁介质旳磁导率，单位是亨利/米（H/m），它旳大小取 决于磁介质旳性质，真空旳磁导率为
0 =4π 10-7
2．安培环路定律 在磁场中，矢量沿任何闭合曲线旳线积分，等于包围在闭 合曲线内各电流旳代数和，称为安培环路定律，用公式表达为
H dl I
则
NΔ Cφm MΔI
《技术测量》课件
间接测量法
总结词
通过测量与待测量相关的其他量来间接得到待测量值的方法
详细描述
间接测量法是通过测量与待测量相关的其他量，然后利用数 学模型或公式计算得到待测量的值。这种方法适用于难以直 接测量的量，但精度较低，且需要准确的数学模型或公式。
04
技术测量的实践应用
长度测量
长度测量概述
长度测量是技术测量的基础，用 于确定物体的尺寸、距离和长度
航空航天
汽车制造
在航空航天领域，技术测量用于检测飞机 、火箭、卫星等高精度复杂设备的各项性 能指标和安全性。
在汽车制造领域，技术测量用于测量和检 测汽车零部件、发动机、变速器等的几何 量、机械量和性能参数。
02
技术测量的基本原理
测量误差理论
01
02
03
误差来源
误差理论主要研究测量误 差的来源，包括仪器误差 、环境误差、操作误差等 。
网络化
测量仪器将越来越网络化，能够实现远程测量、数据共享和协同工 作等功能，提高测量效率和精度。
测量技术的未来展望
人工智能与机器学习在测量技术中的应用
人工智能和机器学习技术将在测量领域发挥越来越重要的作用，能够实现自动化、智能化 的数据处理和误差补偿等功能。
跨学科融合与创新
未来测量技术的发展将更加注重跨学科的融合与创新，将测量技术与材料科学、生物学、 医学等领域相结合，开拓新的应用领域和发展方向。
误差传播
误差传播理论用于分析误 差在测量过程中的传播和 影响，为提高测量精度提 供指导。
误差分类
根据误差的性质和特点， 误差可分为系统误差、随 机误差和过失误差等。
测量不确定度
不确定度定义
不确定度是衡量测量结果可靠性和准 确性的指标，表示测量结果的可信区 间。
第二章电磁学PPT课件
E10 (rR3)
-q
q
E24πq0r2 (R3rR2)
R3
E 30 (R 1rR 2)
E4 4π2q0r2
.
(R1r)
R2 R1
3U 8 O4π q0(R 1 3-R 1 2R 2 1)2.3 1 130 V
第二章 静电场中的导体和电介质
§2-1 静电场中的导体 §2-2 电容和电容器 §2-3 电介质 §2-4 电场的能量和能量密度
外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。
.
31
三 静电屏蔽
1 屏蔽外电场
E
E
外电场
空腔导体屏蔽外电场
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电 场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.
.
32
2 屏蔽腔内电场
接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响.
接地导体电势为零
+
+
+
q
别带上电荷量q和Q.试求：
(1)小球的电势UR，球壳内、外表面的电势； (2)两球的电势差； (3)若球壳接地，再求小球与球壳的电势差。
解：小球在球壳内外表面感应出电荷-q、q
球壳外总电荷为q+Q。
Q
R2
q
R R1
.
35
(1)小球的电势UR，球壳内、外表面的电势
UR410(R q-R q1qR 2Q)
＋
-＋
R2
＋
-
-
＋-
R
1
＋ ＋
-
＋
＋-*P-
R2 ,
C4π .
R 450 1
孤立导体球电容
例3 两半径为 R的平行长直导线中心间距为d ，
《电磁量测量技术》课件
电磁场的测量方法
感应法
介绍感应法的测量原理、适用范围和使用实例。
基于物理场的测量法
介绍基于物理场测量法的实践方法和优缺点。
移动探头法
阐述移动探头法的基本原理、应用场景和适用 范围。
散射矢量网络法
介绍散射矢量网络法在电磁场测量中的应用案 例和实践方法。
电磁波的测量方法
1
频谱分析法
介绍频谱分析法的基本原理、特点和应用案例。
标准 GB/T 17626 GB/T 9254 GB/T 16258 GB/T 17618
简介 电磁兼容性试验标准 电工电子设备电磁兼容性要求 设备及系统固有的辐射发射测量方法 继电保护装置电磁兼容性试验
磁场测量技术 & 电场测量技术
磁场测量技术
• 霍尔效应 • 磁化法 • 磁滞回线法
电场测量技术
2
时域测量法
介绍时域测量法在电磁波测量领域的应用、技术优劣分析和实践案例。
3
电磁波成像技术
阐述电磁波成像技术的基本原理、应用场景和优点。
电磁辐射的测量方法
辐射安全标准
剖析电磁辐射的安全标准以及如 何正确评估和应对辐射问题。
辐射源的测量方法
介绍手机、微波炉等辐射源的测 量方法和注意事项。
人体辐射的测量与防护方法
电磁量测量技术：研究电 磁波的探索与挑战
探索电磁场的基本概念、特性及其测量方法，深入了解电场测量技术、微波 测量技术、暗电流测量技术等。
电磁场的基本概念和特性
电场
介绍电荷与电势的关系，探究静 电场、恒定电场及变化电场等电 场基本概念。
磁场
探讨磁场的来源、磁荷、磁矩、 磁化等基本概念。
电磁波
剖析电场和磁场相互作用所形成 的电磁波，探究电磁波的性质和 特性。
电磁学测量精品PPT课件
电磁学测量
• 电磁学研究的是电磁的相互作用及 其运动规律。
• 电磁学理论是在电磁学实验的基础 上建立和发展起来的，实验检验着 理论的正确与否；反过来，电磁学 理论又对电磁学实验起着重要的指 导作用。
电磁测量是物理实验中最重要 的基础内容，同时它在当今生活、 生产和科学研究中有着最广泛的应 用。各种物理、化学、生物和其他 领域中使用的精密仪器设备中都会 涉及到电测仪表或会用到电磁测量 的实验方法。
2. 研究RC、RL、LC、RLC等电路的暂态过 程，RL、RC电路的稳态过程，串、并联电 路的交流谐振现象，电路品质因素Q的测量 方法。
3.交流电桥可用于测量电阻、电感、电容、 磁性材料的磁导率、电容的介质损耗等， 还可以利用交流电桥平衡条件与频率的相 关性来测量频率。
三、电磁场测量
1.介绍了用稳恒电流场模拟静电场的原理、 条件，以及用电磁感应定律研究磁感应强 度B与电流I和感生电动势V之间的关系，测 量螺线管的磁场分布，观察互感现象等。
2.检流计是应用很广的一种高灵敏仪 表，常用来检查电路中有无电流通过， 主要用在平衡式直流电测仪器如电位 差计、电桥作示零仪器，另外在光-电 测量、差热分析等实验中测量微弱的 直流电流。
3.电桥电路是电磁测量中电路连接的 一种基本方式。由于它测量准确， 方法巧妙，使用方便，所以得到广 泛应用。
直流单电桥
模拟法是科学研究的一种方法， 它不直接研究物理现象或过程的本 身，而是用与这些现象或过程相似 的模型来进行研究。
2.磁场测量是电磁测量技术的一个重要
分支,在工业生产和科学研究的许多领域
都要涉及到磁场测量问题。
磁探矿、磁悬浮列车、地质勘 探、磁导航、导弹磁导、同位素分 离、质谱仪、电子束和电子束加工 装置、受控热核反应以及人造地球 卫星等，甚至在医学和生物学方面 也有应用。
• 电磁学研究的是电磁的相互作用及 其运动规律。
• 电磁学理论是在电磁学实验的基础 上建立和发展起来的，实验检验着 理论的正确与否；反过来，电磁学 理论又对电磁学实验起着重要的指 导作用。
电磁测量是物理实验中最重要 的基础内容，同时它在当今生活、 生产和科学研究中有着最广泛的应 用。各种物理、化学、生物和其他 领域中使用的精密仪器设备中都会 涉及到电测仪表或会用到电磁测量 的实验方法。
2. 研究RC、RL、LC、RLC等电路的暂态过 程，RL、RC电路的稳态过程，串、并联电 路的交流谐振现象，电路品质因素Q的测量 方法。
3.交流电桥可用于测量电阻、电感、电容、 磁性材料的磁导率、电容的介质损耗等， 还可以利用交流电桥平衡条件与频率的相 关性来测量频率。
三、电磁场测量
1.介绍了用稳恒电流场模拟静电场的原理、 条件，以及用电磁感应定律研究磁感应强 度B与电流I和感生电动势V之间的关系，测 量螺线管的磁场分布，观察互感现象等。
2.检流计是应用很广的一种高灵敏仪 表，常用来检查电路中有无电流通过， 主要用在平衡式直流电测仪器如电位 差计、电桥作示零仪器，另外在光-电 测量、差热分析等实验中测量微弱的 直流电流。
3.电桥电路是电磁测量中电路连接的 一种基本方式。由于它测量准确， 方法巧妙，使用方便，所以得到广 泛应用。
直流单电桥
模拟法是科学研究的一种方法， 它不直接研究物理现象或过程的本 身，而是用与这些现象或过程相似 的模型来进行研究。
2.磁场测量是电磁测量技术的一个重要
分支,在工业生产和科学研究的许多领域
都要涉及到磁场测量问题。
磁探矿、磁悬浮列车、地质勘 探、磁导航、导弹磁导、同位素分 离、质谱仪、电子束和电子束加工 装置、受控热核反应以及人造地球 卫星等，甚至在医学和生物学方面 也有应用。
电磁探测技术及其应用课件
波阻抗及均匀大地电阻率
Ex i Hy k
上式中的单位为伏特／米被安培／米除，即为欧姆，故该比 值被称为“波阻抗”。 将 k i 代入上式有： Ex e i / 4
Hy
对上式振幅平方可求得该均介质的电阻率：
1 Ex H y
2
上式表明，当平面波垂直入射均匀各向同性介质时，测量相 互正交的地表电场和磁场水平分量，可得到该介质的电阻率 值。上式构成了频率域电法的基础。
第一部分 TEM原理与应用
一 TEM简介 瞬变电磁法，简称TEM，它利用不接地 回线（磁性源）或接地导线（电性源）进行 电脉冲激发，在脉冲的间歇期间，利用线圈 或接地电极观测二次涡流场。TEM广泛应用 于金属矿勘探，煤田地质，寻找地下水，地 热及工程勘探等领域。
二
TEM基本原理
当发射回线中的稳定电流突然切断后，电磁场将以两种途径传 播到地下介质中。第一种途径是以光速C的电磁波，从空气直 接传播到地表各点，并将部分能量传入地下，在离场源足够远 的地表面上形成垂直向下传播的不均匀平面波；第二种途径是 电磁能量直接从场源所在地传播到地下。它在地中激发的涡流， 似“烟圈”那样随时间之推移逐步扩散到大地深处。 二次磁场可以通过接收回线观测；并对所观测的数据进行分析 和处理，据此解释地下矿体及相关物理参数。
3.3 野外采集仪器 TEM野外测量中用到的仪器主要有美国 的GDP-16， GDP-32，加拿大的V-6，V-8， PROTEM-67等。
四 TEM资料处理与解释
野外数据采集完成后，为了获得更详细 的信息，需要对数据进行处理与解释。它包 括以下以下方面： 4.1 瞬变电磁资料图示 4.1-1 瞬变电磁场剖面图
503 / f
（米）
《电磁测量技术》教学大纲.doc
《电磁测量技术》教学大纲—、课程基本信息1、课程英文名称：Electromagnetic Measurement Technology2、课程类别：专业课程3、课程学时：总学时64,实验学时164、学分：45、先修课程：《大学物理》、《电路原理》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》6、适用专业：测控技术和仪器7、人纲执笔：测控技术与仪器教研室，何道清8、大纲审批：电信院学术委员会9、修订时间：2005年10月二、课程的目的与任务电磁测量是仪黠仪表学科木科专业的一门专业必修课，它以数学、物理学、误差理论和电路及电子技术为基础，研究科学技术和生产过程中各种电磁参虽的测量器具和测量技术；介绍常用电工测量仪器仪表、电子测量仪器和数字测量仪表的结构、原理、主要技术指标和使用方法，以及各种电磁参量的基本测量方法和原理，最终达到能根据工程实际需要，•正确选用电磁测量器具和电磁测量方法, 测量各种电磁参量的目的。
三、课程的基本要求掌握电磁测量各种仪器仪表的结构、原理和各种电磁参量的基木测量方法和测量技术。
四、教学内容、要求及学时分配（-）理论教学第1章电磁测量的基本知识2学时初步了解有关电磁测量的方法、仪器仪表和测量误差的基本概念。
重点：电磁测量的方法。
第2章电学度量器2学时掌握标准电池、标准电阻、标准电感和标准电容等电学度量器具的结构及其在电磁测量屮的作用。
重点：屯学标准量具在电磁测量中的作用。
第3章电气测量指示仪表的一般知识2学时掌握电气测量指示仪表的基木组成知识和测量误丼，了解电气测量指示仪表的主要技术特性。
重点：电气测量指示仪表的基本组成知识和测量误差。
第4章磁电系仪表5学时掌握磁电系测量机构的结构和工作原理；明确各类磁电系仪表的组成和主耍技术特性；了解其使用和维护方法。
重点、难点：磁电系测星机构的结构和工作原理。
第5章电磁系仪表1学时掌握电磁系测量机构的结构和工作原理；熟悉电磁系仪表的基木性能。
重点：电磁系测量机构的结构和工作原理。
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m SQ i dt SQQ 0 或写成： Q CQ m
式中CQ为电量冲击常数。在CQ确定之后，利用冲击检流计便可 以测量脉冲电量，从而间接测量一些与电量有关的量。
第二节
用直流电位差计测量电压
直流电位差计是根据电位补偿原理制成的测量电压的精密仪 器，它是将被测量和已知标准量进行比较而确定被测量大小的比 较式仪器。
一、电压补偿 要测未知电压Ux，原则上可以让它和一个可以改变的电压UN 相比较，如图2-10，调节UN，使检流计指零，这就表示在这个回 路中两电压大小相等、方向相反。故在数值上有：
Ux=UN
这时，我们称电路达到补偿。在补偿条件下，如果UN的数值已知 则Ux即可求出。据此原理构成的测量电压或电动势的仪器叫电位 差计，也叫“直流补偿器”。
(2) 检流计的标尺不使用电流表度，而是按指针末端的线位 移表度，单位为mm。 (3) 选择合适的灵敏度。 (4) 不允许用欧姆表或电桥测量检流计的内阻，否则因过流 会损坏检流计。 (5) 用完检流计，要用止动器锁定检流计的可动部分或将检 流计的线圈短接。
(6) 搬动检流计时，要注意轻拿轻放，避免振断张丝。
线圈
O'
圆柱形 铁心 S
I
N
O
永久磁铁
螺旋弹簧
I
(1) 转动转矩M 的产生 线圈通入电流 I 电磁力 F 线圈受到转矩 M 线圈和指 针转动， F 线圈受到的转矩 M = KI (2) 反作用力矩Ma的产生 在线圈和指针转动时，螺旋弹 簧被扭紧而产生阻转矩Ma。 弹簧的TC与指针的偏转角成正比，即 Ma= W 当弹簧的反作用力矩Ma与线圈受到的转矩M达到平衡时，可 动部分停止转动，此时有
为了达到高准确度，消除各种基本误差，实际的电位差计电 路中还要采取许多措施来消除或减小电路中的热电动势、接触电 动势和接触电阻等。
三、直流电位差计的技术特性 (1)准确度高。 (2)量程低，一般不超过2V。 (3)不从被测电路吸收能量，测量电压时，相当于内阻无穷大 的电压表。
四、使用直流电位差计应注意的问题 (1)选择灵敏度合适的检流计。灵敏度过低产生较大误差，过 高则达到平衡困难。 (2)选择稳定的工作电源，否则会产生误差。 (3)注意标准电池、工作电源和被测电压的极性不能接错。 （否则会产生什么后果？） (4)校准工作电流时，要避免长时间给标准电池充放电，以免 损坏标准电池。 (5)按照说明书要求的温度和湿度条件保存和使用。
提供移植可变标准电压UN的方式有两种： 1.定电流方式：固定电流值，通过改变电阻值实现标准电压 的改变；
2.定电阻方式：固定电阻值，通过改变电流值实现标准电压 的改变。 EN a b + Ux K 二、直流电位差计的工作原理
直流电位差计中使用了标准电池、标准 电阻，它们的准确度级别很高，因此，提高 RN 了电位差计的准确度。如图2-11所示，先将 K合到a，接如标准电池EN，调节RP ,改变电 I Rp 流I(也可调节RN)使电阻RN上的电压降与标 准电池的电动势EN相等，这时检流计读数 为零，有：
被 测 电 压 Ux -
用电位差计测得U后，不难算出Ux。
+
R1 接至电位差 计“未知”端 R2
U
图2-13 测高电压的电路
不过，分压箱的使用将增加测量误差，并对未知电压源构成 了一个负载，它要从被测电路中吸取电流，因而分压电路的总电
G
EN + 标 准
K
未 知
+ Ux -
RN
Rx
R I
Rp +
E
-
图2-12 直流电位差计原理线路
直流电位差计的实际线路比较复杂,但其基本单元就是上述三 个回路。如图2-12所示,其中工作电源E、变阻器Rp、标准电阻RN
和R构成工作电流回路；通过Rp可以调节电流I的大小，电流I在标 准电阻RN上产生的电压用标准电池的电动势EN来校准；电流I在标 准电阻R上产生的电压用来补偿被测电压.当开关K合在“标准”一 边时，标准电池EN、标准电阻RN和检流计G构成校准工作电流回 路；当开关K合在“未知”一边时,被测电压Ux、标准电阻R和检流 计G构成测量回路。
然后，依次求出R2和R3。
3.使用电流表应注意的事项 (1)电流表必须串入电路中。 (2)注意电流表的极性，要求电流从电流表的“+”端流入，从“ 端流出。 (3)正确选择仪表的量程，测量时尽量使指针在半偏以上。 (4)选择内阻合适的仪表，希望电流表内阻越小越好。
三、磁电系电压表 1.单量程电压表 磁电系测量机构能直接测量的电压很小，当被测电压超过表 头两端能够承受的电压时，需要用分压电阻与表头串联来扩大量 程，如图2-6 所示，分压电阻的计算公式为：
Ig
R1 R2 I1 I2
S
I1
。
Ig
Rg
R1 R2
Rg
R3
I2
S
I3
R3
图2-4
I3
图2-5
闭路式多量程电流表
开路式多量程电流表
开路式多量程电流表：用转换开关改变独立分流电阻，从而 改变量程。其优点是个分流电阻互不干扰，缺点是转换开关的接 触电阻包含在分流电阻当中，特别是当转换开关接触不好时，容 易损坏表头。 比路式多量程电流表：开关接触电阻是在总电流支路内，不 会影响分流比例，开关断开时也无危险。 I
U Rm Rg Ig
Ig
Rg
Rm
2.多量程电压表 如图2-7所示是一个三量程电压表 的电路，在确定电压量程以后，分压电 阻可分别计算如下：
图2-6 单量程电压表
U R1 1 Rg Ig R2 U2 Rg R1 Ig
R1
R2
R3
U U U U1 2 Rg ( 1 Rg ) 2 Ig Ig Ig U3 R3 Rg R1 R2 Ig
动圈
小镜
张丝
N
永久磁铁
S
永久磁铁
图2-8
检流计结构示意图
(4)增大动圈面积，减小气隙。
2.检流计的主要参数 (1)内阻。检流计的内阻包括动圈、张丝或吊丝、引线的电阻 和接线端钮的接触电阻。 (2)电流常数。灵敏度的倒数成为电流常数，它表示检流计的 可动部分每单位偏转所需的电流值。 (3)外临界电阻。检流计工作在临界状态下的外接电阻称为外 临界电阻。外接电阻一般要稍大于外临界电阻，使检流计工作在 微欠阻尼状态。
2. 工作原理
N
S
F
M = Ma
当弹簧的反作用力矩与转动力矩达到平衡即M = Ma 时，可 转动部分便停止转动，
KI = Wα
即指针的偏转角
K α I SI I W
结论: 指针偏转的角度与流经线圈的电流成正比。 仪表的标度尺上作均匀刻铝框切割磁通，在框内感应 出电流，其电流再与磁场作用，产生与转动方向相反的制动力， 于是可转动部分受到阻尼作用，快速停止在平衡位置。
二、磁电系电流表 1.单量程电流表 磁电系测量机构可以直接用来测量电流，但测量上限不能超 过表头灵敏度，当被测电流超过表头灵敏度时，可通过分流电阻 来扩大量程，如图所示，分流电阻的计算方法如下： RS 设表头灵敏度为Ig，表头内阻为Rg， 需要扩大量程到电流I，求分流电阻RS。 由于
RS I S Rg I g
(4)阻尼时间。当检流计工作在临界阻尼状态时，从最大偏转 状态切断电源开始，到指示回到零位所需要的时间。 (5)自然振荡周期。当检流计的指示偏转到刻度终点时，断开 外电路，从这一瞬间算起，检流计可动部分摆动一周所需要的时 间。
3.使用检流计应注意的事项 (1) 要求水平放置的检流计使用前应调好水平，校准零点。
3. 磁电系表头参数及测量
(1) 表头灵敏度 表头灵敏度是指表头的满偏电流，即表头的电流量程，用Ig 表示。 Ig的范围一般在几十微安到几毫安之间， Ig的值越小，灵 敏度越高。 (2) 表头内阻 表头内阻是两个游丝的支流电阻和线圈的直流电阻之和。用 Rg表示。 表头灵敏度和表头内阻都可以用实验的方法进行测量。
3.使用电流表应注意的事项 (1)电压表必须并入电路中。 (2)注意电压表的极性，要求电压表的“+”端接高电位，“-”端接 低电位。 (3)正确选择仪表的量程，测量时尽量使指针在半偏以上。 (4)选择内阻合适的仪表，希望电压表内阻越大越好。 四、磁电系仪表的技术特性 (1)准确度高，最高可达0.05级。 (2)灵敏度高。 (3)功耗小。 (4)刻度均匀。 (5)过载能力强。 (6)只能用来测量直流。
G
Rx
R E
图2-11用标准电池决定 电流的原理电路
I· N=EN R 因而可定出电流：
I
EN RN
再把K合到b，接入被测电压Ux，调节R使检流计指零，记下活动 端刻度Rx，则得： Ux=IRx
Ux
Rx EN RN
只要标准量具的读数EN、RN、Rx准确度比较高，Ux就比较准确。
直流电位差计线路中包括三个回路： （1 ）产生电流I的电路，也叫工作电流回路； （2）用标准电池校准电流I的电路,也叫校准工作电流回路； （3）测量未知电压的电路，也叫测量回路。
五、磁电系检流计 1.结构 为了提高截流机的灵敏度，在结构上采取了一系列的措施： (1)采用张丝或吊丝取代游丝， 将动圈悬挂起来，可以减小反作用 力矩，消除摩擦力矩，同时使可动 部分双向偏转。 (2)采用无铝框动圈，减轻可 动部分的质量。检流计的阻尼力矩 可通过调节外电路的电阻来满足要 求。
(3)采用光点多次反射，增加 单位偏转角在标尺上的位移长度。
图2-7
U1
U2
U3
多量程电压表
U3 U U2 U U U1 Rg ( 1 Rg ) 2 3 Ig Ig Ig Ig