华北电力大学-电气测量-2012-2013试卷及答案

1华北电力大学2012-2013学年第_1_学期考试试卷及答案(A)一、问答题（每题5分，共50分）1、请问电工仪表分为哪几类？并且请每类任举一例。答：电工仪表基本分三类：模拟指示仪表、数字仪表、比较仪器。举例如下。模拟指示仪表：磁电系电流表、电压表、检流计，指针式万用表等等（举任一例即可，以下同）。数字仪表：数字频率计，数字万用表。比较仪器：电桥，电位差计。评分标准：模拟1分，举例1分，数字1分，举例1分，比较仪器及举例1分。2、请说明模拟指示仪表的组成和测量机构的基本工作原理。答：模拟指示仪表由测量线路和测量机构组成。测量线路将带测量转换为测量机构能够测量的中间量，测量机构将中间量转换为指针的偏转角。（上述内容也可以画示意图表示，标出方框的内容及输入输出量，以下同。）测量机构的基本工作原理是，可动部分受到三个主要力矩的作用。作用力矩是电磁力矩，它使可动部分偏转；反作用力矩一般是弹性力矩，也可以是电磁力矩，它的方向与作用力矩相反，控制可动部分的偏转。当作用力矩和反作用力矩大小相等时，确定了指针的平衡位置。阻尼力矩大小与可动部分运动速度成正比，方向与运动方向相反，它改善可动部分的运动特性，但不影响平衡位置。评分标准：组成1分，说出三个力矩名称，每个1分，叙述三个力矩的作用1分。3、请说明绝对误差、相对误差、最大引用误差的定义。答：绝对误差是测量值与真值（或实际值）的差值。相对误差是绝对误差与真值的百分比，若不知道真值，可用测量值代替。最大引用误差是仪表某量程下最大绝对误差与上量限的百分比。（上述内容也可以用公式表达，但需要说明公式中符号的含义，否则酌情扣分，以下同。）评分标准：绝对误差1分，相对误差2分，最大引用误差2分。4、表征测量值准确度的是什么误差？仪表的准确度等级是依据什么误差确定的？仪表的准确度等级越高，测量值越准确吗？请阐述理由。答：相对误差表征测量值的准确度。仪表准确度等级是依据最大引用误差确定的。仪表的准确度等级越高，测量值不一定越准确。测量值的准确度是用相对误差表示的，该相对误差是仪表的准确度等级乘以上量限再除以测量值得到的，因而，除了选择准确度等级外，还需要测量值尽量接近上量限。评分标准：相对误差1分，最大引用误差1分，判断正确1分，表述理由2分。5、磁电系电流表采用什么方式扩大量程？电磁系、电动系电流表采用什么方式扩大量程？答：磁电系电流表采用并联分流电阻扩大量程。电磁系、电动系电流表采用固定线圈分段，将2各段由串联方式改为并联方式来扩大量程；也可以采用测量用电流互感器扩大量程。评分标准：磁电系2分，电磁系、电动系3分。6、请画出电动系功率表的原理图，并说明其测量功率的原理。答：画图略。电动系测量机构的固定线圈（或称电流线圈）与负载串联，取负载电流；可动线圈（或称电压线圈）串联附加电阻后与负载并联，取负载电压，忽略可动线圈感抗的情况下，可认为可动线圈中的电流与负载电压同相位。电动系测量机构的读数方程是1201TkiidtT，式中1i为固定线圈电流，2i为可动线圈电流，T为他们的周期。测量功率时，0011TTukkidtuidtTRRT，式中u为负载电压，i为负载电流，R为附加电阻的阻值，可见此时偏转角与有功功率成正比，可以测量有功功率。评分标准：图2分，说出测量机构的电流与负载电量的关系1分，写明偏转角与负载功率的关系2分（若只写出偏转角与直流功率的关系，只得1分。）7、何谓功率表的角误差？当角误差不可忽略时，该选择什么仪表进行测量？答：当功率表电压线圈的感抗不可忽略时，流过电压线圈的电流滞后于负载电压，导致功率表的读数不能正确表示负载的有功功率，该读数的相对误差称为功率表的角误差。角误差与电源的频率、负载的功率因数有关。电源频率高，角误差大，负载功率因数低，角误差大。当角误差不可忽略时，可选择低功率因数的功率表进行测量。（若此处答数字功率表也可得分）评分标准：角误差概念3分，仪表2分。8、请说明数字法测量周期和频率的原理。答：将待测信号整形为同频率的脉冲，测周期时，用待测信号产生门控信号，计数通过的标准脉冲，计数值乘以标准信号的周期就得到了待测信号的周期；测频率时，用时标产生门控信号，计数通过的待测信号脉冲数，计数值除以门控信号的周期得到待测信号的频率。评分标准：分值各占一半，只要叙述清楚即可得分。9、测量绝缘电阻时，需考虑哪些因素的影响？测量绝缘电阻可选用什么仪表？答：测量绝缘电阻时，需要考虑仪表的所加电压和绝缘电阻表面的泄漏电流。可选用兆欧表。评分标准：电压2分，表面漏电流2分，兆欧表1分。10、测量小电阻（如导线电阻）时，需考虑哪些因素的影响？测量导线电阻可选用什么仪器？答：测量小电阻时需要考虑消除引线电阻和接触电阻的影响。可选用双臂电桥。评分标准：引线电阻和接触电阻3分，双臂电桥2分。二、（13分）如图1所示电压，请分别计算用磁电系、电磁系、电动系、半波整流式、全波整流式电压表测量的读数。t（s）034782-1u(V)3解：磁电系012311.25V4TavUudtT（3分）电磁系、电动系01431131.80V42TUudtT（4分）半波整流式3012.222.22233.33V4UudtT（3分）全波整流式011.111.11(231)1.94V4TUudtT（3分）三、（9分）用0.5级、量限1A、内阻2的电流表测量图2电路中的电流I，求：（1）电流表内阻引起的绝对误差是多少？(-1.96mA)（2）电流表的最大绝对误差是多少？（mA5）（3）测量结果的总误差（绝对误差和相对误差）是多少？（-6.96mA—3.04mA;-6.96%—3.04%）I解：（1）11101.96mA102100（2分）（2）210.5%5mA（3分）（3）126.96mA~3.04mA（2分）100%6.96%~3.04%100（2分）四、（6分）量程0~10V的电压表原来的准确度等级为1.0级，在检定时得到的数据见表1，请确定该表是否合格。表1题四表被检表读数（V）012345678910标准表读数（V）00.951.942.933.914.925.956.917.958.969.95解：＋－10010VA图2题三图4仪表的最大绝对误差V09.0m（2分）最大引用误差%9.010mm（3分）%1m，该表合格。（1分）五、（10分）用三表法测量三相四线制电路的有功功率，用两表法测量三相三线制电路的有功功率。（1）分别画出接线图。（2）写出三相有功功率与功率表读数的关系式。（3）求三相功率的相对误差限表达式。解：画图略。部分答案：21PPP，PPPPPPPPP)()(212121321PPPP，PPPPPPPP)(321321或PPPPPPPP)(232221121或者将绝对误差表示成量程上限乘以准确度等级也可以。评分标准：图，各3分；有功功率表达式各1分；相对误差限表达式各1分。六、（6分）图3所示电桥，说明电桥类型，推导该电桥的平衡条件。1R2RxRxL1C3RD图3题六图解：实积电桥。（交流电桥也得分）（1分）23111xxRjLRRjCR（3分）5132RRRRx，132CRRLx（各1分）七、（6分）214数字电压表的最大显示值是多少？当量限为2V时，每个字表示多少伏？如果该表的准确度表达式是个字读数值绝对误差2%5.0，当读数为1.2345V时，该测量值的相对误差有多大？解：19999；（2分）0.1mV；（2分）6.3725mV；0.516%（2分）