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2019/8/211第二章测量误差和电测仪表基础电气工程及其自动化教研室2019/8/212本章讲述主要内容▲误差的概念▲消除误差的基本方法▲测量结果的有效数字▲测量仪表的基本原理▲磁电式仪表2019/8/2131测量与误差测量：被测量与同类单位基准进行比较，取得用数值和单位表示被测量值的结果。表示为：A=x/x0x为被测值，x0为基准。误差：测量值与真值存在的一定偏差。按表示方法分类：绝对误差、相对误差、引用误差；按误差的来源分类：系统误差、随机误差、粗大误差。2019/8/214绝对误差：Δx=x-x0*不同仪表，测同一物体，测得Δx大即该仪表误差大。*不同仪表，测不同物体，则无法比较。相对误差但对仪表来说，不同仪表量程不同，而在量程内各点相对误差也不一样，也不能比较不同仪表的精度。引用误差Xm为仪表的量程2019/8/215仪表的定级：通常以最大引用误差来表征仪表的准确度等级，如0.1，0.2，0.5，1.0等等。例1-1检定一个1.5级100mA的电流表，发现在50mA处的误差最大，为1.4mA，其他刻度处的误差均小于1.4mA，问这块表是否合格？解：引用误差，相对误差（此处相对误差大于引用误差）2019/8/216仪表选用若某仪表的准确度等级是S，满刻度量程是Xm，被测量的真值为x0，测量的绝对误差为Δx，在仪表合格的情况下，有：由式1－6可见，当一个仪表的等级S选定后，测量中绝对误差的最大值与仪表满刻度量程Xm成正比，因此，所选的满刻度量程不应比被测量大得太多。在式1－7中，由于x0总是小于Xm，可见，当仪表等级选定后，X0越接近Xm，测量的相对误差就越小，因此，选用仪表时，量程的选择应使被测量数值尽可能在仪表满刻度的2/3以上。2019/8/217例1－2若要测一个10V左右的电压，手头有两块电压表，其中一块量程为150V，1.5级；另一块量程为15V，2.5级，问选用哪一块较合适？解：比较用不同表可能带来的绝对误差。2019/8/218按误差来源分类系统误差设计仪表时，本身所具有的缺陷带来的，误差保持为常数或按一定的规律变化。随机误差同一被测量多次测量，受各种随机因素（如温度、湿度、电源电压等）影响产生，不可预料。粗大误差由于测量者粗心大意造成。2019/8/219误差的消除系统误差消除1.从设计者上考虑（使用好的方法，新的技术）2.使用者考虑（改变试验方法，如替代法、交换法等等）随机误差消除数学方法（求平均值，方差、标准差）一般情况下，随机误差大都服从正态分布，σ越小，分布曲线越陡，随机误差分散程度越小，保证σ在某个置信区间即可。粗大误差消除：3iiVxx残差2019/8/2110测量结果的有效数字1.数字规约四舍五入末位大于5进位末位小于5去掉末位等于5偶数原则2.有效数字经过修约后的近似数通常由两部分组成，一部分是可靠数字，另一部分是欠准数字。对这样的数字，从它左面第一个不为零的数字算起，直到右面最后一个数字为止，中间的所以数码都叫有效数字。0.0036，1.00×102，1×102，1.7，1.702019/8/21113.测量结果及其有效数字的取舍1)测量结果的误差一般只需要一位到二位有效数字表示，而测量结果的表示，其最末位应与误差保留位数相对齐并截尾。如：某测量结果表示为2.718V，假设测量仪表误差为0.15V，则有效数字最多保留3位即可，取2.72即可。2)一般测量时，误差可由仪表的仪表等级来获知，然后确定最终的读数。例：0.1级的仪表测得电阻为15万欧姆，则记为以下几种形式，请问哪些是不正确。A.1500×102ΩB.0.1500MΩC.150000ΩD.15.00×104Ω15万欧姆，误差为150欧姆2019/8/2112电测仪表基础按原理、用途分类1.指示仪表（模拟仪表）2.积算仪表（与时间累积有关）电度表、流量表3.较量仪表（基于比较法的仪器）电桥、天平4.数字仪表2019/8/2113电测指示仪表的一般原理测量线路被测量能产生一个引起指针转动的力矩MM－f（y，a）测量机构y偏转角测量机构的构成：固定部分（磁铁或线圈）可动部分（磁铁或线圈或软铁片）反作用力矩装置阻尼力矩装置2019/8/2114磁电系仪表被测电流通过可动线圈产生磁场与固定磁场相互作用，产生转动力矩。（测直流，交流需要整流处理）优点：精度较高，可做到0.5，0.05级仪表缺点：受线圈容量限制，不容许较大电流。2019/8/2115电磁系仪表被测电流通过线圈产生磁场磁化可动铁心，当两铁片磁化极性一致而相互排斥产生力矩。优点：结构简单，成本低缺点：准确度低，约1.5到2.5级。2019/8/2116电动系仪表利用载流的可动线圈和固定线圈相互作用而产生转动力矩的测量机构。优点：交直流两用，交流系仪表精度最高，可测功率、相位。缺点：灵敏度低，抗干扰能力弱2019/8/2117功率表接线图2019/8/2118感应式电能表2019/8/21192019/8/2120数字仪表1）将被测量对应转换为0-5V/0-2.5V电压；2）利用AD转换器将模拟量转换为数字量；3）处理显示。2019/8/2121思考题请列举出测量电压、电流、功率和电能的测量仪表及使用方法？