电气工程概论10PPT课件

当Ad趋于无穷大时：
UO
U N RN
RX
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6.1 电磁参数的测量
2、积分运算器法
积分运算器法的原理如图6－2所示。该方法采用积分法，因此 适用于高阻的测量，测量范围为109—1014，测量精度可达0.1％
设脉冲的周期为Tc，N为脉冲的个数，则开门时间ΔT内的 计数值为ΔT＝NTc。
U U N T
由电阻R、RN、RX组成的串联回路上电流I为
对于双积分型的A/D转换器，其数字读出有如下关系
由式（6-1）可知，适当选取标准电阻RN的值，就可得到不同 的电阻测量范围。若RN＝1kΩ，则RX被测范围就可为1－2000Ω之 间。
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6.1 电磁参数的测量
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（二）电容的测量
6.1 电磁参数的测量
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6.1 电磁参数的测量
（4）工作原理
首先将被测频率fx其波形经整形放大后使它变为一组系列脉 冲，可便于脉冲计数器计数。该计数器只在控制门开启时才 能对被测频率fx的脉冲计数。控制门开启时间是由石英振荡 器产生的标准脉冲经脉冲(周期为T0)分频器分频以后得到的。 若分频倍数为K倍，则控制门开启时间为TD=KT0，在这一段 时间内脉冲计数器进行计数，其值为
电气测量方法的分类和常用的测量单位见表6-1 和表6-2。
电气工程概论
第六章电气测量技术
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第六章电气测量技术
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第六章电气测量技术
第一节 电磁参数的测量
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6.1 电磁参数的测量
电路参数是指电阻、电容和电感三种基本参数，也是描述网 络和系统的重要参数。为了实现对其的精确测量，目前普遍采用 数字化测量，对于电路参数的数字化测量是通过把被测参数转化 成直流电压或频率后进行测量的。
(一)电阻的测量
电阻的测量是指将电阻值转换成直流电压后进行测量。目前 主要采用恒流源的方法进行测量，即将恒定的电流Is通过被测电 阻Rx，测得Rx上的两端压降Ux，则Rx=Ux/Is。根据其产生恒流源 的方法的不同又分为电位降法、比例运算器法和积分运算器法。
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6.1 电磁参数的测量
1、比例运算器法
传统的电容测量方法有谐振法和电桥法两种。随着数字化测 量技术的发展，在测量速度和精度上有很大的改善，电容的数 字化测量常采用恒流法。
用恒流法测量电容的原理图和波形图如图6—4所示，当开关 S打向复位端时，计数器和电容同时清零，然后再将开关打向测 量端，这时恒流源I对电容C进行充电，经过时间T后，充电电荷 Q=I•T，此时电容两端电压U=Q/C，显然只要I和T已知，测出电 压U，便可按C= I•T/U计算出电容值，恒流源向C充电，同时时 标脉冲Cp经与门进入计数器。当Uc值大于UR时，比较器输出零
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二、 频率和相位的测量
6.1 电磁参数的测量
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（一）频率的测量
在电子测量技术中，频率是一个最基本的参数，而且频率测 量的精度已经达到了10-13数量级，是目前物理量中能测量的最 精确的参数之一。因此，在检测技术中常常将一些非电量或其 它电参量先转换成频率，然后加以测量，以提高测量精度。目 前测量频率的方法有电桥法、谐振法、差频法、电子计数法等， 本节主要介绍计数法的测量原理。
6.1 电磁参数的测量
在t=0时合上开关，电感中的电流i将按指数曲线上升，其最 大值为I。从图中可看出，在开始阶段变化的曲线和t=0时刻的 切线基本重合。I’与i交点的横坐标为△T，从图中可知
T I
I 只要先测出电感线圈的直流电阻，并已知U便可计算出I，则 由测定的△T即可求得τ，从而计算出L=τR。
电平，停止计数，这时显示的数据就是与电容值成正比的测 量结果。即
T=NTCP
1
CX
UR
NTCP
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6.1 电磁参数的测量
图6—4 用恒流法测量电容的原理图
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（三）电感的测量
6.1 电磁参数的测量
使用交流电桥法虽然能较准确的测量电感，但交流电桥的 平衡过程复杂，而且通过测量Q值确定电感的方法，误差较大。 采用时间常数的数字化测量方法测量电感较简单实用。
一般由通道放大电路和整形电路组成，整形后方波信号的幅 度应与主闸门的逻辑输入开门信号相匹配。
（2）时间基准电路
通常采用石英晶体振荡器经整形和一系列的分频电路构成时 间基准。
（3）控制电路
用来使主闸门在所选择的基准时间内打开，使整形后的被测 脉冲信号通过并送往计数器计数，而显示器的小数点受时间 基准选择电路同步控制，所以即使选用不同的时间基准，显 示器上仍能显示被测频率的值。
计数法测量频率就是按此定义设计的方案，其测量原理图如 图6—6和波形图如图6—7所示。
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6.1 电磁参数的测量
图6—6 计数法测量频率原理图
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图6—7 计数法测量频率的各点波形图
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6.1 电磁参数的测量
从图中可以看出，它是由以下几部分组成：
（1）输入通道
RxC
Rx
Rx
UN UOC
NTC
U NTC U C
N
图6—2 积分运算法测量原理图
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6.1 电磁参数的测量
3.用集成芯片7106组成的多量程电阻测量电路
图6-3示出了使用7106芯片组成的多量程电阻测量电路。其 中，电阻R的作用是限制串联电阻上流过的电流，以避免在 7106芯片输入端上超过200mv。
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第10部分
电气工程概论
第六章 电气测量技术
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第六章电气测量技术
引言
在测量过程中往往会发生误差，这种误差是难 以避免的，所以根据测量精度，有精密测量和工程 测量两类电气测量。对误差要求不是很严格，所以 本章内容属于工程测量范畴。另外，由于电子技术 在当前电气工程中得到普及与应用。因此对一些传 统的测量方法不再赘述。
比例运算放大器的原理如图6－1所示。
图中UN为基准源，RN为标准电阻，RX
为被测电阻，根据电路可知：
I1
UN U1 RN
,I2
U1 UO RX
IO
U1 Ri
,UO
AdU1 , I O
I1
I2
由此可得：
UO
1
U N RN RN
RN
Ad Ad R i Ad RX RX
图6—1 比例运算器法测量原理图
一般电感含有线圈电阻R和寄生电容Co，通常Co很小，在工 频情况下可以忽略。所以实际电感可以视为一纯电感L和电阻R 的串联，其时间常数τ=L/R，测量电感的原理图如图6—5所示
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6.1 电磁参数的测量
图6—5 时间常数法测量电感的基本原理图 （a）原理图 （b）电流变化曲线图
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