《电气测量》教学大纲

《电气测量》教学大纲学分：2总学时：36理论学时：36面向专业：电气工程及其自动化大纲执笔人：李有安大纲审定人：赵法起一、说明1.课程的性质、地位和任务本课程是电气工程及其自动化本科专业的专业必修课程。安排在电路原理、模拟电子、数字电子等课程之后开设。本课程的教学任务是通过本课程的教学使学生系统掌握现代测量原理、测量手段和误差分析方法。通过本课程的学习，应使学生能根据测量任务的要求，选择适当的测量方法和仪器设备，正确地组成测量系统，并能对测量结果的准确度和可靠性进行评价。2.课程教学的基本要求电气测量是一门实践性较强的课程，该课程有关内容直接应用于工程，可安排在高等数学、电路分析、模拟电子技术基础、数字电子技术基础等课程之后开设。通过该课程的教学使学生能够系统掌握现代测量原理、测量方法、数据采集、误差分析等有关知识。掌握电磁机械式电压、电流、功率、功率因数、电能等仪表的结构、工作原理，能根据测量任务正确选择、使用各种仪表。掌握各种数字测量仪表的结构原理、选择使用方法。为电气测量直接应用于实际工程打下坚实的基础。3.课程教学改革鉴于本课程的特点，数字式仪表发展很快，但在实际工程中仍有大量的电磁机械式仪表正在运行中，讲课时要兼顾这两个方面，由于信息量增加了但课时少，为解决这对矛盾，建议使用现代教学技术进行教学。增强与实际工程的联系，有关传感器内容可由后续课程解决。二、教学大纲内容第一章测量的基本知识（讲课4学时）1.1测量与测量单位的概念测量、测量结果表示、7个国际基本单位。1.2电学量具标准电池、标准电阻器、测量电阻箱。1.3测量方法的分类直接测量法、间接测量法、比较测量法。1.4值和误差的概念值的概念、误差的概念及表达方式、影响量与基本误差。1.5被测信号与测量仪器之间相互影响的问题进行测量时应考虑的问题、测量仪器之间相互影响的问题要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：测量方法的分类；值和误差的概念；被测信号与测量仪器之间相互影响的问题。要求一般理解与掌握的内容有：测量与测量单位的概念；电学量具；被测信号与测量仪器之间相互影响的问题。难点：值和误差的概念建议教学方法：结合生产、生活实际和实例进行教学思考题：1.为什么引入基准误差的概念2.指示仪表和标准量具的准确度级别是如何确定的。第二章测量误差（讲课4学时）2.1测量误差的分类系统误差、随机误差、粗差。2.2系统误差的产生及其消除仪器仪表的误差及影响量的影响、方法或理论误差、人员误差。2.3消除系统误差常用的实验方法替代法、正负误差补偿法、对称观察法、精确逆转换器法。2.4`随机误差的统计特性和算术平均值原理随机误差的统计特性、算术平均值原理、贝赛尔公式。2.5函数的一般关系函数误差综合的基本关系、系统误差的综合方法。2.6不确定度的综合有效数字及有效数据舍入规则不确定度的综合、数据舍入规则、有效数字、近似计算法则和公式、仪器仪表的读数。要求深刻理解与熟练掌握的重点内容有：系统误差的产生及其消除，随机误差的统计特性和算术平均值原理，不确定度的综合。要求一般理解与掌握的内容有：函数的一般关系，有效数字及有效数据舍入规则。难点：不确定度的综合。建议教学方法：先讲测量误差分类，然后讲解误差的产生及具体消除方法，特别是实验方法。第三章直接作用模拟指示电测量仪表及比较式仪表（讲课16学时）3.1直接作用模拟指示电测量仪表的工作原理结构方框图、转矩一般公式、反作用力矩、阻尼力矩、准确度等级、表征仪表指标及性能的符号。3.2磁电系仪表的工作原理固定部分、可动部分、转矩公式、灵敏度、仪表常数、磁电系测量机构的特点。磁电系仪表的阻尼方式。3.3磁电系电流表、电压表、欧姆标记兆欧表磁电式电流表、分流器的四端钮结构、磁电系电压表、磁电系欧姆表。3.4万用表直流电流测量电路、直流电压测量电路、交流电流测量电路、交流电压测量电路、电阻测量电路。3.5电动系测量机构及电动系电流表、电压表和功率表电动系测量机构的结构、电动系测量机构的转矩公式及特点、电动系电流表、电动系电压表、电动系功率表。3.6直流电位差计补偿原理及电位差计、定流变阻式电位差计、标准电池的温度补偿、电位差计的工作特点及误差工时、电位差计的应用、国产电位差及举例。3.7直流电桥直流单电桥的工作原理、单电桥误差公式、单电桥举例、感应分压器及变压器电桥。3.8感应系电度表电能的测量及电度表的结构、电度表的工作原理、电度表的调整、电度表的误差、三相及特殊用途电度表。本章重点、难点：1.直接作用模拟指示电测量仪表的工作原理2.感应系电度表的结构及工作原理建议教学法：重点讲清直接作用模拟指示电测量仪表的工作原理，后续几节完全可按照该节的思路讲解，有利于学生接受。思考题：有三台电压表，量限和准确度等级分别为500V、0.2级；200V、0.5级；50V、1.0级；分别用3台表测量50V的电压，求用每块表测量的绝对误差、相对误差及引用误差各为多少？那块表的质量好？用那块表册得的测量结果的误差最小？为什么？第四章数字化测量技术4.1概述数字仪表的发展、数字仪表的特点、连续量的不连续表示方法、数字化测量技术应用于动态测量。4.2D/A转换器结构框图、技术特性、T型电阻网络D/A转换器、权电阻D/A转换器、集成DAC及其应用。4.3A/D转换器A/D转换器性能比较、主要技术特性、逐次逼近式A/D转换器、斜波比较式A/D转换器、积分型A/D转换器。4.4电子计数器用电子计数器测量频率、用电子计数器测量周期、测量时间间隔、测量频率比、电子计数器测量功能的扩展、电子技术器的误差。4.5数字式相位表相位-电压转换型数字相位计、相位--时间型数字相位计。4.6直流数字电压表及其功能扩展交流数字电压表、峰值数字电压表、数字电压表、数字欧姆表、数字功率表。4.7数字电压表的外特性及误差关于数字电压测误差及其公式、数字式仪表的输入特性、抗干扰性。4.8数字仪表的智能化自动校准、零漂电压的校正和输入偏置电流的自动补偿、高频自动补偿、多次采样平均值测量法、环境补偿、应用软件方法克服随机误差。重点、难点：1.D/A及A/D转换器的原理2.数字式电压表。建议教学法：依基本通用内容为重点，对于个体的有些内容可以略讲。思考题：1.D/A转换器有哪些主要技术指标。2.为什么说逐次逼近式A/D转换器对混入被测电压中的干扰抑制能力较差。三、本课程考试方式、方法建议采用课程结束闭卷考试附：主要参考书《电气测量技术》主编陶时澍《电子测量》作者：蒋焕文,孙续。