电气测量技术第7章电气参数测量

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1、第7章电气参数的测量7.1频率、周期和时间间隔的测量7.2相位的测量7.3电压、功率和电能等的测量7.3电压、功率和电能等的测量电压,电流和功率是表征电信号能量的三个最基本参数,三者之间的关系由公式P=IU表示,因此在实际测量中,只要测定任何两个参数,就可得到第三个参数.一.直流电流测量的原理与方法可用来测量直流电流的仪表有很多,早期有模拟直流电流表，近期则主要采用数字式直流电流表其过程如图7.1所示。在进行直流电流测量时要注意两个问题：1.要注意电流表内阻对测量精度的影响。设电流表的内阻为r，在图7.2（a）所示的测量电路中，原电路中

2、电流I=E/R，而在图7.2（b）所示的电路中，电流改变为I′=E/(R+r)，两者的误差为2.由于直接采用电流表测量电流，须断开电路串入电流表，这是非常不方便，有时甚至是危险的，因此间接测量是经常应用的。如：一个三极管放大电路，要测量三极管的电流放大倍数β，β=Ic/Ib,，如采用直接测量将非常不便，…………………图7.2电流表内阻的影响1模拟直流电流表的工作原理模拟直流电流表多数为磁电式仪表，磁电式仪表一般由可动线圈、游丝和永久磁铁组成。线圈框架的转轴上固定一个读数指针，当线圈流过电流时，在磁场的作用下，可动线圈发生偏转，带动上面固定的

3、读数指针偏转，偏转的角度与通过可动线圈的电流成正比。模拟直流电流表具有不需电池驱动、显示稳定等优点，同时亦存在非线性误差大、容易损坏等缺点。磁电式电流表基本结构分析：基本原理：利用一个带指针的载流线圈，在磁场中受电磁力作用而偏转，并使线圈偏转的角度与线圈电流成正比。组成：永久磁铁：在气隙内产生均匀磁场，磁通密度为B。框形线圈：可旋转线圈，通电受电磁力作用而偏转。游丝：给可动线圈提供一个电流通路。给旋转线圈提供一个反作用力。指针等设线圈的匝数为N，每匝导线流过的电流为i，线圈的长和宽分别为l和b，则线圈在磁场中所受的电磁力FF=BNli电磁力

4、矩Fb=BNilb=BNiS(S=lb)由于B，N，S均为常数，因此转动力矩与电流i成正比。当载流线圈受力矩作用而偏转θ角度，游丝也产生一反抗力矩Wθ，（W--游丝的弹性系数）。当电磁力产生的转矩与游丝产生的反抗力矩相等时，指针就停止在某个θ角度上，此时=常数（表头灵敏度，即单位电流的偏转角度）表头的基本参数：内阻-----线圈阻抗满偏电流-----指针产生满度偏转时所需电流满偏电压-----内阻×满偏电流2.多档直流电流表由于电流表表头灵敏度极高（毫安或微安级），因此实际应用中往往需进行量程扩展。一般均通过并联分流电阻的方法来进行电流扩展

5、。例：已知电流表表头满偏电流为0.1mA，内阻800Ω，设计量程扩展为100mA的电流表。解：Ｒg*0.1mA=r1*99.9mAr1=0.801Ω注意：有时也可先设好r1，增加Ｒg‘………RgIgr1100mA可通过接入不同大小的分流电阻的办法，来设计一个多档电流表。问题：换档时，分流电阻悬空，可能导致表头烧毁。RgIgr1100mARg'10mA1000mAr2r3实际的多档电流表设计1档：满偏电流最大4档：满偏电流最小量程电流×分流电阻=表头满偏电流×环路总阻例：以知表头满偏电流0.1mA，内阻800Ω，设计一个多档电流表，满偏电流5

6、mA，50mA,500mA。……..RgIgr1Rg'r2r3r412342数字万用表测量直流电流的原理数字万用表是用电子技术来检测直流电流的。通常在直流电流挡，对外电路来说，数字万用表仅相当于一个取样电阻RN（不同的量程RN的值不同），测量时RN上有电压信号Ui=IRN，其测量过程如图所示。预处理电路包括：I/U转换，放大电路等DT-1型数字万用表的电流测量电路电路由分流电阻和阻抗变换隔离电路组成分流总阻１ＫΩ分流电阻压降2V对电路影响较大当量程在20mA—1A时,电阻R23—R25分别串入运放输入回路,但由于运放为同相放大电路，输入阻抗

7、极高，因而不会对电路有不良影响。I+R23900ΩR2490ΩR259ΩR261Ω2mA20mA200mA2AR5100KΩIC1ICL7106二.交流电流的测量低频交流电流的测量原理和方法：交流电流的测量和直流电流的测量基本类似，所不同的只是先将交流信号整流为直流信号，再对这个直流信号进行测量并加以适当修正和显示。1.二极管整流电路由于二极管导通电压的存在(约0.6V)，因此当取样电阻较小时，对于小电流在电阻上产生的压降，二极管将无法导通，因而对于小电流测量电路，二极管检波电路是不合适的。U0DURi2.线形检波器（交直流转换电路）分析：

8、利用了运放的高增益特性，抵消了二极管的导通压降，构成一个反向的交直流变换电路。3.同相交直流转换电路三.直流电压的测量1直流电压的测量原理与方法一般来说，直流电压测量是将直流电