電路與電子知識(shí)-常用電工電子儀器儀表簡(jiǎn)介

1、常用電工電子儀器儀表簡(jiǎn)介,一、實(shí)訓(xùn)目的 熟悉常用電工電子儀器儀表二、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容電工測(cè)量?jī)x表的選擇與使用。常用電子儀器選擇與使用。萬(wàn)用表的基本原理與使用。DA-16型晶體管毫伏表的使用方法。熟悉S101型函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。學(xué)習(xí)COS5020型示波器的使用。,3.1 電測(cè)量指示儀表簡(jiǎn)介,在工程實(shí)際的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通常是根據(jù)被控制對(duì)象的各種電信號(hào)來(lái)對(duì)其實(shí)施自動(dòng)控制的。電測(cè)量就是通過(guò)借助各種電工電子儀器儀表，應(yīng)用科學(xué)的

2、測(cè)量技術(shù)對(duì)電路中的電流、電壓、電功率及電能等物理量進(jìn)行測(cè)量。3.1.1 常用電工電子儀器儀表的基本知識(shí) 電工電子測(cè)量?jī)x表分類(lèi) 電工電子儀表的種類(lèi)繁多，分類(lèi)方法也互不相同。按照電工電子儀表的結(jié)構(gòu)和用途?？煞譃槿N。 （1）電測(cè)量指示儀表 電工測(cè)量?jī)x表中，凡利用電磁力使其機(jī)械部分動(dòng)作，并用指針或光標(biāo)在刻度盤(pán)上指示出被測(cè)量值大小的儀表就稱(chēng)作電測(cè)量指示儀表，是屬于直讀式儀表。各種交直流電流表、電壓表以及萬(wàn)用表等都

3、是指示儀表。,（2）比較式儀表 比較式儀器是將被測(cè)量與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較的儀表。如各類(lèi)電橋、電位差計(jì)等。其特點(diǎn)是靈敏度和準(zhǔn)確度都很高，一般用于高精度測(cè)量或校對(duì)指示儀表。 （3）其他電測(cè)量?jī)x表 常見(jiàn)的電測(cè)量?jī)x表還有數(shù)字式儀表、記錄式儀表及用來(lái)擴(kuò)大儀表量程裝置的儀表，如分流器、測(cè)量用互感器等。這里只介紹指示式儀表。 2. 電測(cè)量指示儀表的分類(lèi) 在電測(cè)量領(lǐng)域中，指示儀表的種類(lèi)最多，具體分類(lèi)方式介紹如下。

4、（1）按內(nèi)部測(cè)量機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理分 有磁電系、電磁系、電動(dòng)系、感應(yīng)系、靜電系等類(lèi)型。,（2）按被測(cè)電量的性質(zhì)分有電流表、電壓表、功率表、電度表、歐姆表、相位表以及其他多用途的儀表，例如萬(wàn)用表等。（3）按被測(cè)量的種類(lèi)分有直流儀表、交流儀表和交直流兩用儀表。（4）按儀表取得讀數(shù)的方法分有指針式、數(shù)字式和記錄式等。（5）按準(zhǔn)確度等級(jí)分有0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、和5.0等七級(jí)。一般0.1和

5、0.2級(jí)儀表用作標(biāo)準(zhǔn)儀表；0.5級(jí)至1.5級(jí)的儀表用于實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)時(shí)的電測(cè)量；1.5級(jí)至5.0級(jí)儀表用于工程測(cè)量。（6）按使用方式及使用條件分可分為安裝式儀表和可攜式儀表，及A、A1、B、B1與C共五組。,（7）按防御外界磁場(chǎng)或電場(chǎng)的性能分 有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個(gè)等級(jí)。（8）按外殼防護(hù)性能分 可分為普通式、防塵式、防濺式、防水式、水密式、氣密式 、隔爆式等七種。 以上介紹的指示儀表分類(lèi)方法，從不同角度反映了指

6、示儀表的各種技術(shù)性能。在指示儀表的表面標(biāo)度盤(pán)上，通常都標(biāo)有一些標(biāo)志符號(hào)來(lái)表明有關(guān)的技術(shù)性能，常見(jiàn)的表面符號(hào)及含義見(jiàn)下表：,,3.1.2 電測(cè)量指示儀表結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)介 電測(cè)量是利用儀表中通入電流后產(chǎn)生的電磁作用力驅(qū)動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)。指示式儀表除驅(qū)動(dòng)裝置、反作用裝置和阻尼裝置外，還有指針和刻度盤(pán)構(gòu)成的讀數(shù)裝置，以及起保護(hù)作用的外殼和裝在外殼上的校正器（調(diào)節(jié)螺絲等）。在實(shí)用中應(yīng)用最廣、數(shù)量最大的是指示式儀表。,,1. 磁電系測(cè)量機(jī)

7、構(gòu) 磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)如圖1.3.1所示。 磁電系測(cè)量機(jī)構(gòu)具有準(zhǔn)確度高、刻度均勻、阻尼強(qiáng)與消耗能量小等優(yōu)點(diǎn)，可制成0.1～0.5級(jí)的儀表。它的缺點(diǎn)是只能用來(lái)測(cè)量直流，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，過(guò)載能力小。 目前用來(lái)測(cè)量直流量的儀表，測(cè)量機(jī)構(gòu)幾乎全是磁電系的。,圖1.3.1,2. 電磁系儀表 電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)如圖1.3.2所示，它屬于推斥式類(lèi)型。 電磁系測(cè)量機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、過(guò)載能力強(qiáng)與交直流兩用等優(yōu)點(diǎn)

8、。它的缺點(diǎn)是刻度不均勻，測(cè)量機(jī)構(gòu)本身的磁場(chǎng)較弱，易受外磁場(chǎng)影響，以致準(zhǔn)確度不高。具有這種測(cè)量機(jī)構(gòu)的儀表通常為0.5級(jí)～2.5級(jí)。,,3. 電動(dòng)系儀表 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)如圖1.3.3所示。 電動(dòng)系測(cè)量機(jī)構(gòu)具有準(zhǔn)確度高、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，一般可制成0.2～1.0級(jí)的儀表。它不僅可測(cè)量交直流的電流和電壓，還可測(cè)量交流電的功率。它的缺點(diǎn)是自身功率較大，過(guò)載能力小，且價(jià)格較貴。,圖1.3.2 圖

9、1.3.3,3.2 電工測(cè)量?jī)x表的選擇與使用,3.2.1 儀表選擇 1. 類(lèi)型選擇 各種儀表的選擇除了根據(jù)用途選擇儀表的種類(lèi)外，還應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境和測(cè)量條件選擇儀表的型式。如配電盤(pán)、開(kāi)關(guān)板上儀表板所用儀表等采用垂直安裝方式，而實(shí)驗(yàn)室大多選用水平放置方式。 2. 準(zhǔn)確度選擇 在使用儀表時(shí)，必須合理地選擇儀表的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確度等級(jí)為0.1和0.2級(jí)的儀表通常作為標(biāo)準(zhǔn)表以校正其他儀表。實(shí)驗(yàn)室一般用0.5～1.5級(jí)儀表。

10、生產(chǎn)部門(mén)作監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程的儀表一般為1.0～2.5級(jí)。準(zhǔn)確度等級(jí)為5.0級(jí)的儀表，通常只在組合式或多用途儀表上才使用。 3. 量程選擇 儀表量程的選擇應(yīng)根據(jù)測(cè)量值的可能范圍確定。被測(cè)量值范圍較小要選用較小的量程，這樣可以得到較高的準(zhǔn)確度。,根據(jù)被測(cè)量值的大小選擇合適量程 有兩只毫安表，量程分別為I1m=200mA和I2m=50mA，兩表準(zhǔn)確度等級(jí)均為1.0級(jí)，用來(lái)測(cè)量40mA的電流，則測(cè)量結(jié)果中可能出現(xiàn)的最大相對(duì)誤差

11、為：對(duì)于量程為200mA的毫安表，可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差△I1m為： 因此，用此表測(cè)40mA的電流可能產(chǎn)生的最大相對(duì)誤差 為： 對(duì)于量程為50mA的毫安表，可能產(chǎn)生的最大絕對(duì)誤差△I2m為： 因此，用此表測(cè)40mA電流可能產(chǎn)生的最大相對(duì)誤差 為： 由以上計(jì)算可以看出，用的200mA毫安表測(cè)40mA電流比用50mA的毫安表所測(cè)得的結(jié)果具有更大的最大相對(duì)誤差。即量

12、程選擇對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度有很大影響。,例：,對(duì)于同一只儀表，被測(cè)量值越小，其測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確性就越低 在正常情況下用0.5級(jí)量程為 10A 的安培表來(lái)測(cè)量 8A 電流時(shí)，可能產(chǎn)生的最大相對(duì)誤差 為： 而用它來(lái)測(cè)量 1A 電流時(shí)，則可能產(chǎn)生的最大相對(duì)誤差 為： 由此可見(jiàn)對(duì)于一只確定的儀表，測(cè)量值越小，其測(cè)量時(shí)準(zhǔn)確性越低。因此在選擇量程時(shí)，應(yīng)盡量使被測(cè)量的值接近于滿(mǎn)標(biāo)值。另一方面，也要

13、防止超出滿(mǎn)標(biāo)值而使儀表受損。因此可取被測(cè)量值為滿(mǎn)標(biāo)值的2/3左右。最少也應(yīng)使被測(cè)量的值超過(guò)滿(mǎn)標(biāo)值的一半。當(dāng)被測(cè)電流大小無(wú)法估計(jì)時(shí)，可用多量程儀表先置于大量程檔，然后根據(jù)儀表的指示調(diào)整量程，使其達(dá)到合適的量程檔。,例：,4. 儀表內(nèi)阻 當(dāng)儀表接入被測(cè)電路后，儀表線圈電阻會(huì)影響原有電路的參數(shù)和工作狀態(tài)，以致于影響測(cè)量的準(zhǔn)確性。例如電流表是串聯(lián)接入被測(cè)電路的，儀表內(nèi)阻增加了電路的阻值，也就相應(yīng)地減小了原電路的電流，這勢(shì)必影響測(cè)

14、量結(jié)果，所以要求電流表內(nèi)阻越小越好。量程越大，內(nèi)阻應(yīng)越小。再如電壓表是并聯(lián)接入被測(cè)電路的，它的內(nèi)阻減小了電路的阻值，使被測(cè)電路兩端的電壓發(fā)生變化，影響測(cè)量結(jié)果，所以要求電壓表內(nèi)阻越大越好。量程越大，內(nèi)阻應(yīng)越大。采樣式數(shù)字電壓表具有極高的內(nèi)阻，對(duì)被測(cè)電路電壓影響很小。,3.2.2 指針式儀表測(cè)量中應(yīng)該注意的一般問(wèn)題 1. 刻度 各種指針式儀表，不論是磁電式、電磁式還是電動(dòng)式儀表，都采用面板刻度方式顯示讀數(shù)。根據(jù)不同的測(cè)量原理

15、，面板上的刻度有的是均勻的，有的是不均勻的，例如磁電式儀表指針的偏轉(zhuǎn)角α=RI （R為儀表結(jié)構(gòu)常數(shù)），即與電流的大小成正比，面板上的刻度是均勻的：而電磁式儀表指針的偏轉(zhuǎn)角α=RI2，即與電流的平方成正比，在同一量程內(nèi)，起始段電流越小，刻度越密，后面電流越大，刻度越稀。再如電動(dòng)式儀表，它有兩個(gè)線圈，若是用于測(cè)量電流或電壓，由于指針的偏轉(zhuǎn)角度α與通過(guò)兩線圈的電流的乘積成正比，則面板刻度一定與上例一樣是非線性的；若用于測(cè)量功率，而功率 P

16、=UI（對(duì)于交流來(lái)說(shuō) P=UIcosΦ），這時(shí)一個(gè)線圈通電壓，一個(gè)線圈通電流，從而使指針偏轉(zhuǎn)角度α與功率 P 成正比，因此面板上功率刻度是線性均勻的。為了使面板顯示清晰，非均勻刻度在起始段無(wú)刻度（0點(diǎn)除外），只在某一量值之上才開(kāi)始標(biāo)出數(shù)值。,2. 量程 儀表的量程是指允許測(cè)量的最大值，不同的量程有不同的允許測(cè)量最大值，因此應(yīng)根據(jù)被測(cè)量的數(shù)值選用合適的量程。實(shí)驗(yàn)室用儀表大多是多量程儀表，常有好幾個(gè)接線端鈕，而指示面板刻度

17、通常只有一條基本量程刻度，故測(cè)量中要注意量程的選擇應(yīng)與對(duì)應(yīng)的接線端鈕相—致，并應(yīng)根據(jù)選定的量程把讀得的指示值再乘以選定量程與基本量程之間的倍率K（K=選定量程值（允許測(cè)量最大值）/指示量程值（最大刻度值））才是實(shí)際測(cè)量值。3. 儀表的機(jī)械零位校正 大多數(shù)指針式儀表設(shè)有機(jī)械零位校正，校正器的位置通常裝設(shè)在指針轉(zhuǎn)軸對(duì)應(yīng)的外殼上，當(dāng)線圈中沒(méi)有電流時(shí)，指針應(yīng)指在零的位置。如果指針在不通電時(shí)不在零位，應(yīng)當(dāng)調(diào)整校正器旋鈕改變游絲的反作用

18、力矩使指針指向零點(diǎn)。儀表在校正前要注意儀表的放置位置必須與該表規(guī)定的位置相符。如規(guī)定位置是水平放置，則不能垂直或傾斜放置，否則儀表指針可能不是指向零位，這不屬于零位誤差。只有在放置正確的前提下再確定是否需要調(diào)零，并且保證在全部測(cè)量過(guò)程中儀表都放置在正確位置，以保證讀數(shù)的正確性。,4. 聯(lián)接 測(cè)量?jī)x表接入電路時(shí)，應(yīng)以盡量減少對(duì)原有電路的影響為原則。1.測(cè)量電壓時(shí) 若電路電阻較大，則應(yīng)用高內(nèi)阻電壓表。若電壓表已確定，

19、則在保證允許誤差的前提下選用較大的量程，因?yàn)樵谕粌x表中量程較大其內(nèi)阻也相應(yīng)增加，對(duì)電路影響就小。2.測(cè)量電流時(shí) 若電路電阻很小，則應(yīng)選用低內(nèi)阻電流表。這在電路電阻與儀表內(nèi)阻二者可以相比較（例如處于同一數(shù)量級(jí)或只差一個(gè)數(shù)量級(jí)）時(shí)顯得特別重要，以便減少儀表接入誤差。3.儀表與被測(cè)量的聯(lián)接 測(cè)量直流量必須把正、負(fù)端分辨清楚，“+”端與電路正極性端相聯(lián)接，“-”端與電路負(fù)極性端相聯(lián)接，不能反接，以防反偏而打壞指針。測(cè)量交流量

20、應(yīng)注意電路的相線和零線，從保證儀表和人身的安全角度考慮聯(lián)接方式。雖然從原理上說(shuō)一般無(wú)極性要求，有時(shí)考慮到屏蔽和安全需要，通常把儀表黑端鈕（公共端或用“*”表示端）“*”與電路中性端（或地端）相連，而把紅端鈕（用～表示端）與電路相線端相連。,5. 儀表的讀數(shù)方法 讀取儀表的示值應(yīng)在指針指示穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行，若因電路原因造成指針振蕩性指示，一般可以讀取其平均值，若測(cè)量需要，應(yīng)把其振幅量讀出（即讀出指針擺動(dòng)范圍）。為了得到正確的讀

21、數(shù)，在精度較高的儀表面板上設(shè)立了一個(gè)讀數(shù)鏡面，讀數(shù)時(shí)應(yīng)使視線置于實(shí)指針和鏡中虛指針相重合的位置再讀指示值，以保證讀數(shù)的正確性，減少讀數(shù)誤差。6. 儀表的維護(hù) 各種儀表應(yīng)在規(guī)定的正常工作條件下使用，即要求儀表的放置位置正常，周?chē)鷾囟葹?0℃，無(wú)外界電場(chǎng)和磁場(chǎng)（地磁場(chǎng)除外）的影響，用于工頻的儀表，電源頻率應(yīng)該是50Hz正弦波。另外還應(yīng)滿(mǎn)足儀表本身規(guī)定的特殊條件，例如恒溫、防塵、防震等。以保證測(cè)量的準(zhǔn)確度。 儀表在使用前

22、應(yīng)檢查，注意端鈕是否開(kāi)裂、短接片是否可靠連接、外引線有無(wú)開(kāi)斷、指針有無(wú)卡澀現(xiàn)象等。儀表應(yīng)定期進(jìn)行準(zhǔn)確度校驗(yàn)，保證其測(cè)量性能。儀表不使用時(shí)，應(yīng)在斷電條件下存放。如表內(nèi)有電池時(shí)應(yīng)將電池取出，防止電池漏液腐蝕機(jī)芯。精度越高的儀表，對(duì)存放環(huán)境條件的要求也越高。,3.2.3 常用電量的測(cè)量 1. 電流的測(cè)量（1）直流電流的測(cè)量 測(cè)量直流電流一般用磁電式儀表。測(cè)量時(shí)電流表必須串聯(lián)在電路中，因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻很小，如果不慎把電流表

23、并接在負(fù)載兩端，電流表將因流過(guò)很大的電流而燒毀。 由于測(cè)量時(shí)，電流表是串接在被測(cè)電路中的，為了減少對(duì)被測(cè)電路工作狀態(tài)的影響，要求電流表的內(nèi)阻越小越好，否則將產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。 電流表表頭允許流過(guò)的電流都很小，一般在幾十μA到幾十 mA范圍內(nèi)。測(cè)量大電流時(shí)都采用分流的方法，分流電阻有內(nèi)附和外接兩種。較大的分流器采用外接方式。內(nèi)附方式中，有些電流表的正端有好幾個(gè)接線端鈕，分別用于測(cè)量不同量程的電流：也有些電流表采用插撥

24、銅塞的方法選用量程，選用時(shí)要注意銅塞的位置。變換量程必須在儀表不通電的前提下進(jìn)行，以防燒壞電流表，也可以用一根短路線把電流表兩接線端鈕短接后再改變量程，操作完成后再去除短路線，然后再讀取測(cè)量值。,（2）交流電流的測(cè)量 測(cè)量交流電流一般用電磁式儀表，若進(jìn)行精密測(cè)量時(shí)使用電動(dòng)式儀表。一般不采用并聯(lián)分流器的方法，而是把固定線圈分成幾段，用線圈繞組的串并聯(lián)方式來(lái)改變量程。當(dāng)被測(cè)電流很大時(shí)，用電流互感器作電流變換，以此擴(kuò)大電

25、流表量程。電流表的端子分為零線端和相線（俗稱(chēng)火線）端。另外由于電磁式或電動(dòng)式儀表指針偏轉(zhuǎn)角度與電流的平方成正比，所以?xún)x表面板刻度是不均勻的，只有當(dāng)偏轉(zhuǎn)角度較大時(shí)讀數(shù)才較準(zhǔn)確。 用示波器也可以測(cè)量電流的波形。這時(shí)在被測(cè)電流支路中串入一個(gè)小電阻，被測(cè)電流在該電阻上產(chǎn)生電壓，用示濾器測(cè)量這個(gè)電壓（如圖1.3.4所示），便得到電流的波形。,,,圖1.3.4中串聯(lián)電阻的選擇應(yīng)考慮下列幾方面：R 的值應(yīng)足夠小，當(dāng)它串入被測(cè)電路中時(shí)應(yīng)對(duì)被測(cè)

26、電路無(wú)影響；R的值也不能過(guò)小，否則因被測(cè)電流ｉ在其上產(chǎn)生的電壓太小會(huì)使示波器的光點(diǎn)偏轉(zhuǎn)太小，影響用示波器測(cè)量電流的準(zhǔn)確度。,圖 1.3.4,2. 電壓的測(cè)量 測(cè)量直流電壓時(shí)，常用磁電式電壓表。測(cè)量交流電壓時(shí)，常用電磁式電壓表。在測(cè)量電壓時(shí)，應(yīng)把電壓表并聯(lián)在被測(cè)負(fù)載的兩端。為了使電壓表并入后不影響電路原來(lái)的工作狀態(tài)，要求電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)大于被測(cè)負(fù)載的電阻。一般測(cè)量機(jī)構(gòu)本身的電阻不是很大，所以在電壓表內(nèi)串有阻值很大的附加電阻。

27、特別是測(cè)量直流高壓時(shí)都采用串接電阻的方法擴(kuò)大量程。而測(cè)量交流高壓時(shí)，一般通過(guò)電壓互感器把電壓降低后再測(cè)量。 測(cè)量電壓的方法常用的有電壓表測(cè)量法和示波器測(cè)量法兩種。（1）電壓表測(cè)量法① 直接測(cè)量法。這種方法簡(jiǎn)便直觀，是電壓測(cè)量的最基本方法。即將電壓表并接在被測(cè)電路兩端，直接由電壓表的讀數(shù)確定測(cè)量結(jié)果（電壓值）的測(cè)量方法。用此法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)被測(cè)電壓的特點(diǎn)（如頻率的高低，幅度的大小等）和被測(cè)電路的狀態(tài)（如內(nèi)阻的數(shù)值等）

28、來(lái)選擇合適的電壓表。一般以電壓表的使用頻率范圍，測(cè)量電壓范圍和輸入阻抗的高低作為選擇電壓表的依據(jù)。,其基本要求是： 輸入阻抗高。在測(cè)量電壓時(shí)，電壓表并聯(lián)在被測(cè)電路兩端。因此，為了減小測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)電路的影響，要求電壓表的輸入阻抗應(yīng)盡可能高些。 測(cè)量交流電壓時(shí)，要注意電壓表適用的頻率范圍，所測(cè)電壓的頻率應(yīng)與這個(gè)頻率范圍相適應(yīng)。一般交流電表，如萬(wàn)用表的交流檔只適宜于測(cè)幾十赫到幾十千赫的交流電壓，毫伏表能測(cè)1赫到2兆赫

29、的交流電壓。 要有較高的精度。指針式儀表的精度按引用誤差分成0.05、0.1、0.2、0.5、1.5、2.5、5.0等幾個(gè)等級(jí)。在電壓測(cè)量中，直流電壓的測(cè)量精度一般比交流電壓的測(cè)量精度高，通常在較高精度的電壓測(cè)量中，采用數(shù)字式電壓表。,② 補(bǔ)償法。用這種方法測(cè)量電壓時(shí),可以消除電壓表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。測(cè)量線路如圖1.3.5所示。 圖1.3.5中R兩端的電壓是待測(cè)的。電壓表V的內(nèi)阻不夠

30、高時(shí)，會(huì)給電壓的測(cè)量帶來(lái)誤差。如按圖1.3.5接入內(nèi)阻很低的穩(wěn)壓電源，盡管電壓表的內(nèi)阻不夠高，用它來(lái)測(cè)量穩(wěn)壓電源的輸出電壓UW，是不會(huì)有問(wèn)題的。 為了確定R兩端的電壓，先調(diào)UW使之與UR接近，然后在ab間接入靈敏度高的電壓表V’ 。調(diào)UW使V’的指示為零，這時(shí)UR=UW；電壓表V的讀數(shù)，就是UR的值。由以上分析可見(jiàn)，當(dāng)電壓表V’的指示為零時(shí)，測(cè)量電路不從被測(cè)電路中吸取電流，所以對(duì)被測(cè)電路無(wú)影響。

31、 圖1.3.5,,（2）示波器測(cè)量法 用示波器測(cè)量電壓最主要的特點(diǎn)是能夠正確地測(cè)定波形的峰值及波形各部分的大小，因此在需要測(cè)量某些非正弦波形的峰值或某部分波形的大小時(shí)，就必須用示波器進(jìn)行測(cè)量了。下面主要介紹標(biāo)尺法。 雙蹤示波器使用前，首先要用校準(zhǔn)信號(hào)校準(zhǔn)各檔靈敏度，然后，將被測(cè)信號(hào)接入Y輸入端，從示波器熒光屏上直接讀出被

32、測(cè)電壓波形的高度（格數(shù)），則被測(cè)電壓幅值=靈敏度（V/DIV數(shù)）×高度（DIV）。 這種方法存在因Y 軸放大器增益的不穩(wěn)定所產(chǎn)生的測(cè)量誤差。 用示波器測(cè)幅值時(shí)要注意的是，被測(cè)信號(hào)必須從直流輸入端接入，否則將會(huì)造成信號(hào)的直流成分被濾去，只剩下交流成分，而使結(jié)果不符合實(shí)際值。 3. 功率的測(cè)量 （1）直流電路和單相交流電路功率的測(cè)量 在直流電路中，功率P=UI，直流電路和電阻負(fù)載（ cosΦ=1 ）的

33、單相交流電路，可以直接用伏特表和安培表測(cè)出電壓和電流，兩者相乘即得出功率值，但應(yīng)考慮伏特表和安培表的接法，以減小誤差，必要時(shí)應(yīng)根據(jù)表的內(nèi)阻，將測(cè)量結(jié)果加以修正，以消除誤差。,在單相交流電路中，P=UIcosΦ，因此功率表上有4個(gè)端鈕，其中電壓端鈕應(yīng)并接在負(fù)載兩端以反映電壓，而電流端鈕應(yīng)串聯(lián)在負(fù)載回路中以反映電流，功率表表面按功率值來(lái)刻度。 ① 功率表的接線規(guī)則。功率表系電動(dòng)式儀表也稱(chēng)為瓦特表，指針轉(zhuǎn)矩方向與兩線圈的電流方向有

34、關(guān)，因此要規(guī)定一個(gè)能使指針正向偏轉(zhuǎn)的“對(duì)應(yīng)端”。表盤(pán)上標(biāo)記“*”（或“±”）的端鈕分別稱(chēng)為電流線圈和電壓線圈的發(fā)電機(jī)端（即對(duì)應(yīng)端）。接線時(shí)要使兩線圈的“對(duì)應(yīng)端”接在電源的同一極性上，使功率表指針作正向偏轉(zhuǎn)（功率表接入電路的方法如圖1.3.6所示，圖例中電流量程選擇1A，電壓量程選擇300V）。,,圖1.3.6,按此規(guī)定功率表的正確接線有兩種方式，如圖1.3.7（a）、（b）所示，圖中Rd為與電壓線圈串聯(lián)的附加電阻。除

35、此之外的接線方式都是錯(cuò)誤的，可能造成指針?lè)雌虿荒茏x出功率。在一般情況下，考慮到電流線圈的功耗比電壓線路的功耗小，如果負(fù)載電阻較大，可略去電流線圈的功耗不計(jì)，這時(shí)采用電壓線圈接電源端（見(jiàn)圖1.3.7（a））的接線方式較好。在精密測(cè)量時(shí)，或電源本身的功率不大而儀表的損耗不能忽略時(shí)，則功率表的讀數(shù)中應(yīng)引入校正值，即從讀數(shù)中減去儀表本身的消耗功率。此時(shí)采用電壓線圈接負(fù)載端（見(jiàn)圖1.3.7（b））的方式較好。,,圖1.3.7,② 功率測(cè)量

36、量程的選擇。選擇功率表的量程應(yīng)根據(jù)所測(cè)負(fù)載的電壓和電流的最大值，來(lái)分別選擇電壓量程和電流量程。通常功率表有二個(gè)電流量程和三個(gè)電壓量程，功率表是否過(guò)載，不能僅僅根據(jù)表的指針是否超過(guò)滿(mǎn)偏轉(zhuǎn)來(lái)確定。因?yàn)楫?dāng)功率表的電流線圈沒(méi)有電流時(shí)，即使電壓線圈已經(jīng)過(guò)載而將要燒壞，功率表的讀數(shù)卻仍然是零；反之亦然。所以，必須保證功率表的電流線圈和電壓線圈都不過(guò)載。一定要使電壓量程能承受負(fù)載電壓，電流量程大于負(fù)載電流，不能只考慮功率大小。當(dāng)功率因數(shù)很低時(shí)

37、，即使電壓和電流均達(dá)到額定值，根據(jù) P=UIcosΦ ，這時(shí)功率也不能達(dá)到額定值?？梢?jiàn)功率表量程的選擇，實(shí)則是選擇電壓和電流的額定值。在實(shí)際測(cè)量中，還應(yīng)接入電流表和電壓表，以監(jiān)視負(fù)載電流和電壓不超過(guò)功率表的額定電壓和額定電流值。,③ 功率表的讀數(shù)方法。在多量程功率表中，刻度盤(pán)上只有一條標(biāo)尺，它不標(biāo)瓦特?cái)?shù)，只標(biāo)出分格數(shù)。因此，被測(cè)功率須按下式換算得出 ：

38、 P = Cα 式中P 為被測(cè)功率，單位為瓦特（W）； C 為電表功率常數(shù)，單位為瓦/格；α為電表偏轉(zhuǎn)指示格數(shù)。普通功率表的功率常數(shù)為： 式中，UN 為電壓線圈額定量程，IN 為電流線圈額定量程，αm 為標(biāo)尺滿(mǎn)刻度總格數(shù)。 低功率因數(shù)功率表的功率常數(shù)為： 式中，cosΦN 為電表額定功率因數(shù)，在電表刻度盤(pán)上標(biāo)出。測(cè)量交流低功率因數(shù)負(fù)載功率時(shí)，應(yīng)采用低功率因數(shù)功率表。,（2）三相功率的測(cè)量① 一

39、表法測(cè)三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載功率。在對(duì)稱(chēng)三相負(fù)載系統(tǒng)中，可用一只功率表測(cè)量其中一相負(fù)載功率，三相功率等于功率表讀數(shù)乘3。② 二表法測(cè)三相三線制的功率。二表法適用于三相三線制，不論對(duì)稱(chēng)與否都可以使用，其接線方法如圖1.3.8（a）所示。其特點(diǎn)是兩功率表的電流線圈串入任意兩根傳輸導(dǎo)線（“*”或“±”端接電源側(cè)），電壓線圈的對(duì)應(yīng)端與電流線圈相連接，電壓線圈的另一端應(yīng)與沒(méi)有電流線圈串入的那根傳輸線相接。,,圖1.3.8,可以證明兩只功率

40、表讀數(shù) P1、P2 之和恰好等于三相交流總功率。設(shè)負(fù)載為星形無(wú)中線，接線方式如圖1.3.8（a），每只功率表所測(cè)電壓為線電壓，電流為線電流，功率表讀數(shù)為： P1 = UAC IA cosΦ1 P2 = UBC IB cosΦ2其中： Φ1 為線電壓UAC 與線電流IA 的相位差角, Φ2 為線電壓UBC 與線電流IB 的相位差角。

41、 P = P1 + P2 上式也說(shuō)明只要是三相三線制，不論負(fù)載是否對(duì)稱(chēng)，三相總功率都可以用二表法測(cè)得，其值為兩表讀數(shù)的代數(shù)和。,當(dāng)電路對(duì)稱(chēng)時(shí)，利用電壓和電流的相量圖可得出： P1 = UAB IA cos（Φ + 30°） P2 = UCB IC cos（Φ - 30°

42、;） 式中Φ 為相電壓與相電流之間的夾角?？芍陔娐穼?duì)稱(chēng)情況下，兩只瓦特表的讀數(shù)與功率因數(shù)有著一定的關(guān)系，下面研究幾種特殊情況， 當(dāng)負(fù)載為純電阻性，即 Φ = 0 時(shí)， 有 P1 = P2 。 當(dāng) Φ = 60°時(shí)， P1 = 0 ； Φ = - 60°時(shí)， P2 = 0 。 當(dāng)負(fù)載的功率因數(shù)低于0.5時(shí)，即 > 60°時(shí)，將有一只瓦特表的平均轉(zhuǎn)矩為負(fù)值，則指針?lè)雌Ｔ?/p>

43、這種情況下，為了讀出瓦特表的指示，應(yīng)將倒轉(zhuǎn)的瓦特表的電流線圈兩端對(duì)調(diào)，但得到的讀數(shù)應(yīng)取負(fù)值，這時(shí)三相總功率等于兩個(gè)瓦特表讀數(shù)的代數(shù)和。,4. 電能的測(cè)量 電能的測(cè)量通常用感應(yīng)式電度表。對(duì)于單相負(fù)載用單相電度表，對(duì)于三相負(fù)載用三相電度表。（1）單相電度表 單相電度表的工作原理見(jiàn)感應(yīng)式儀表，其正確接線如圖1.3.9所示。 配線時(shí)應(yīng)采取進(jìn)線端接電源端，出線端接負(fù)載端，電流線圈應(yīng)接于火線，而不要接零線。單相電度

44、表的使用，首先是正確選擇額定電壓、額定電流和準(zhǔn)確度，額定電壓應(yīng)與負(fù)載額定電壓相符。額定電流應(yīng)大于或等于負(fù)載最大電流，準(zhǔn)確度分為0.5級(jí)、1.0級(jí)、2.0級(jí)和3.0級(jí)。 （2） 三相有功電度表 三相電力系統(tǒng)多采用三相電度表。有二表法和三表法之分，基本結(jié)構(gòu)與單相電度表相同，但鋁盤(pán)裝在一個(gè)公用轉(zhuǎn)軸上，用一個(gè)計(jì)算機(jī)構(gòu)（計(jì)數(shù)器）讀出三相總電能。,二元件三相電度表用于三相三線制電能的測(cè)量，它的原理和二表法測(cè)功率相同，接線圖如圖1.3

45、.10所示。在三相系統(tǒng)中大多數(shù)電能測(cè)量采用這種方式。 圖1.3.9 圖1.3.10 三元件三相電度表用于三相四線制電能的測(cè)量，它的原理與三表法測(cè)功率相同，在此不再贅述。,,3.3 常用電子儀器選擇與使用,3.3.1 常用的電子儀器 在實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中，測(cè)試相關(guān)的電參數(shù)及分析電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的工作情況時(shí)，常

46、用的電子儀器有：直流穩(wěn)壓電源、示波器、低頻信號(hào)發(fā)生器、晶體管毫伏表、數(shù)字式或指針式萬(wàn)用表、晶體管特性分析儀等。它們分別可用于電路的各參數(shù)的測(cè)量。 各儀表的功能如下。（1）直流穩(wěn)壓電源：直流穩(wěn)壓電源是把交流電源轉(zhuǎn)換成直流電源的裝置，在實(shí)訓(xùn)中可為電子電路提供工作電源。（2）示波器：可用來(lái)觀察電路中各測(cè)試點(diǎn)的波形，監(jiān)測(cè)電路的工作情況，也可用于測(cè)量小信號(hào)的周期、幅度、相位差及觀察電路的特性曲線等。（3）低頻信號(hào)發(fā)生器（或函數(shù)信

47、號(hào)發(fā)生器）：為測(cè)量電路提供各種頻率、幅度、及波形的輸入信號(hào)。（4）晶體管毫伏表：用于測(cè)量電路的輸入、輸出信號(hào)的有效值。（5）數(shù)字式或指針式萬(wàn)用表：一般用于測(cè)量電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和直流信號(hào)。（6）晶體管特性分析儀：用于對(duì)晶體管的特性及參數(shù)的測(cè)量。電子儀器的型號(hào)和種類(lèi)繁多，這里不作詳細(xì)敘述。,3.3.2 電子儀器的選擇及使用注意事項(xiàng) 儀器的選擇 測(cè)量時(shí)，合理選擇電子測(cè)量?jī)x器，是保證測(cè)量結(jié)果正確的重要前提條件。因此，儀

48、器的選擇是實(shí)踐、測(cè)量的重要環(huán)節(jié)，要做好這一環(huán)節(jié)，應(yīng)注意以下幾方面。 （1）充分了解電子儀器的性能。作為測(cè)量工具，選擇時(shí)應(yīng)全面、深入地了解和掌握各種儀器的功能、技術(shù)性能、基本原理及其使用方法。以使測(cè)量順利進(jìn)行并保證測(cè)量結(jié)果的正確。 （2）環(huán)境對(duì)儀器的影響。任何儀器在使用過(guò)程中，對(duì)環(huán)境條件都有一定的要求。大部分的電子儀器，特別是靈敏度和精確度較高的儀器，受環(huán)境溫度、濕度及電磁場(chǎng)的干擾影響很大。根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)及測(cè)量的要求

49、，創(chuàng)造良好的測(cè)試環(huán)境，以免影響測(cè)試結(jié)果。 （3）根據(jù)測(cè)試要求選擇測(cè)試儀器。能夠完成同一參數(shù)的測(cè)試的儀器類(lèi)型可能有多種選擇（如測(cè)量交流電壓可以選用晶體管毫伏表、萬(wàn)用表、示波器等），不同的儀器，其測(cè)量的精度和方法不同，應(yīng)以滿(mǎn)足測(cè)試要求，簡(jiǎn)潔、方便為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇測(cè)量?jī)x器。,2. 電子儀器使用注意事項(xiàng) 使用電子測(cè)量?jī)x器時(shí)，若非法操作和使用儀器，都有可能導(dǎo)致測(cè)量誤差增大或使被測(cè)電路、元器件及電子測(cè)量?jī)x器損壞。因此，在使用儀

50、器的過(guò)程中，應(yīng)注意以下幾方面的問(wèn)題。 （1）接通電源前，應(yīng)仔細(xì)檢查儀器的開(kāi)關(guān)、旋鈕、接線插頭等是否接好，是否存在故障，以防止短路、開(kāi)路或接觸不良等人為故障。為了確保人身和儀器的安全，儀器的電源插頭連接線等絕緣層應(yīng)完好無(wú)損，接地要良好。 （2）接通電源后，不能敲打儀器機(jī)殼，不能用力拖動(dòng)。如要移動(dòng)儀器設(shè)備，應(yīng)首先切斷電源，然后輕輕移動(dòng)。測(cè)試結(jié)束后，應(yīng)先關(guān)斷電源，確保安全時(shí)再拆除電路。 （3）使用儀器時(shí)，應(yīng)注意儀器適

51、用電壓范圍與電網(wǎng)電壓是否吻合，同時(shí)應(yīng)注意電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。盲目的使用會(huì)導(dǎo)致儀器不能正常工作或損壞。 （4）在將儀器和電路連接成測(cè)試系統(tǒng)時(shí)，要注意系統(tǒng)的“共地”問(wèn)題，同一系統(tǒng)中的所有儀器和電路的接地端需可靠地連接在一起；否則，就會(huì)引起外界干擾，導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。有時(shí)甚至?xí)p壞儀器或電路，造成不必要的損失。,3.4 萬(wàn)用表的基本原理與使用,萬(wàn)用電表是一種高靈敏度、多用途、多量限的攜帶式測(cè)量?jī)x表，它在電工、電子技術(shù)中是一種最常用

52、的儀表，能分別測(cè)量交、直流電壓及直流電流、電阻、音頻電平和電子元件的檢測(cè)，適宜于無(wú)線電、電信及電工事業(yè)、企業(yè)單位作一般測(cè)量用，習(xí)慣上又稱(chēng)作三用表。萬(wàn)用表的型號(hào)較多，有些型號(hào)的萬(wàn)用表還可用作測(cè)量電感量、電容量、功率及晶體管的值等。因此，萬(wàn)用表是電子測(cè)量和維修所必備的常用儀表。是電子測(cè)量和維修所必備的常用儀表。,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱教材,3.5 DA-16型晶體管毫伏表,晶體管毫伏表是一種用來(lái)測(cè)量電子電路中正弦交流電壓有效值的電子儀表。它與一般

53、的交流電壓表或萬(wàn)用表的交流電壓檔相比，具有頻率范圍寬，輸入阻抗高、電壓測(cè)量范圍寬和靈敏度高等特點(diǎn)，因而特別適用于電子電路，如對(duì)一般放大器和電子設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱教材,3.6 XD-I型低頻信號(hào)發(fā)生器使用說(shuō)明,低頻信號(hào)發(fā)生器也稱(chēng)音頻信號(hào)發(fā)生器，是電子測(cè)試技術(shù)中常用的信號(hào)電源，它能提供頻率在1MHz以下直至不到1Hz的大小連續(xù)可調(diào)的正弦電壓和電流。用來(lái)對(duì)低頻電子設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和測(cè)量。雖然各工廠生產(chǎn)的低頻信號(hào)發(fā)生器型號(hào)不同。內(nèi)部結(jié)

54、構(gòu)和功能也有差異，但它們的基本組成部分都是一只RC振蕩器，也就是具有文氏電橋正反饋電路的兩級(jí)阻容耦合放大器。此外，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)源與負(fù)載的阻抗匹配和調(diào)節(jié)輸出電壓、電流的大小，還附有射極（或電子管陰極）輸出器等形式的功率輸出級(jí)，以及指示電壓、頻率高低的指示儀表和裝置。,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱教材,3.7 S101型函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,在實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐訓(xùn)練中，信號(hào)發(fā)生器是用來(lái)產(chǎn)生不同頻率和波形的裝置，是電子測(cè)量中經(jīng)常使用的儀器設(shè)備之一。按信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生

55、輸出信號(hào)的波形不同，可將其分為正弦信號(hào)發(fā)生器（輸出正弦波）、脈沖信號(hào)發(fā)生器（輸出不同頻率、脈沖寬度和幅度的脈沖信號(hào)）及函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（能產(chǎn)生并輸出多種波形信號(hào)）三大類(lèi)。常用的為正弦信號(hào)發(fā)生器和函數(shù)信號(hào)發(fā)生器兩類(lèi)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器按需要一般可選擇輸出正弦波、方波和三角波三種信號(hào)波形。 上述三類(lèi)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的電壓幅度都可通過(guò)輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行連續(xù)調(diào)節(jié)；輸出電壓信號(hào)的頻率可以由分檔開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)旋鈕聯(lián)合進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于函數(shù)信號(hào)發(fā)生

56、器，其輸出波形的種類(lèi)，可以通過(guò)波形選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行選擇。 無(wú)論哪種信號(hào)發(fā)生器，在使用過(guò)程中，其輸出端都不能短路，否則，將會(huì)造成儀器損壞，在使用中必須特別值得注意。,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱教材,3.8 COS5020型示波器使用說(shuō)明,示波器是一種綜合性的電信號(hào)測(cè)試儀器，用它可以直接觀察到信號(hào)的波形，測(cè)量信號(hào)的幅度、相位、頻率等。COS5020型通用示波器是一種雙通道示波器，可雙蹤顯示兩路信號(hào)波形。示波器采用觸發(fā)掃描方式，并裝有觸發(fā)電平鎖

57、定電路，省略了復(fù)雜的觸發(fā)調(diào)整過(guò)程，波形顯示穩(wěn)定。,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)參閱教材,3.9 電測(cè)量系統(tǒng)的“接地”與“共地”問(wèn)題,電子儀器“接地”與“共地”是抑制干擾、確保人身和設(shè)備安全的重要技術(shù)措施。 所謂“地”可以是指大地，電子儀器往往是以地球的電位作為基準(zhǔn)，即以大地作為零電位，電路圖中以符號(hào)“ ”表示；“地”也可以是以電路系統(tǒng)中某一點(diǎn)電位為基準(zhǔn)，即設(shè)該點(diǎn)為相對(duì)零電位，如電子電路中往往以設(shè)備的金屬底座、機(jī)架、外殼或公共導(dǎo)線

58、作為零電位，即“地”電位，電路圖中以符號(hào)“ ”表示，這種“地”電位不一定與大地等電位。,3.9.1 接地問(wèn)題 這里所說(shuō)的“接地”是指電子儀器相對(duì)零電位點(diǎn)接大地。一臺(tái)儀器或一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)都存在接地問(wèn)題。下面說(shuō)明一臺(tái)儀器“接地”的必要性。 為防止雷擊可能造成的設(shè)備損壞和人身危險(xiǎn)，電子儀器的外殼通常應(yīng)接大地，而且接地電阻越小越好（一般應(yīng)在100Ω以下）。 在測(cè)量過(guò)程中，使用電子電壓表和示波器等高靈敏度、高輸

59、入阻抗儀器，若儀器外殼未接地，當(dāng)人手或金屬物觸及高電位端時(shí)，會(huì)使儀器的指示電表嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷，可能損壞儀表。,3.9.2 共地問(wèn)題 所謂“共地”，即各臺(tái)電子儀器及被測(cè)裝置的地端，按照信號(hào)輸入、輸出的順序可靠地連接在一起（要求接線電阻和接觸電阻越小越好）。如圖1.3.21所示。 圖1.3.21 電子測(cè)量與

60、電工測(cè)量所用儀器、儀表有所不同。從測(cè)量輸入端與大地的關(guān)系看，電工測(cè)量?jī)x表兩個(gè)輸入端均與大地?zé)o關(guān)，即所謂的“浮地”測(cè)量，對(duì)大地是“懸浮”的，可稱(chēng)為“平衡輸入”式儀表，例如萬(wàn)用表。,,當(dāng)用萬(wàn)用表測(cè)量50Hz交流電壓時(shí)，它的兩個(gè)測(cè)試表筆可以互換測(cè)量點(diǎn)，而不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果；在電子測(cè)量中，由于被測(cè)電路工作頻率高、線路阻抗大和功率低（或信號(hào)弱），所以抗干擾能力差。為了排除干擾提高測(cè)量精度，所以大多數(shù)電子測(cè)量?jī)x器采用單端輸入（輸出）方式

61、，即儀器的兩個(gè)輸入端中，總有一個(gè)與相對(duì)零電位點(diǎn)（如機(jī)殼）相連，兩個(gè)測(cè)試輸入端一般不能互換測(cè)量點(diǎn)，稱(chēng)為“不平衡輸入”式儀器。測(cè)試系統(tǒng)中這種“不平衡輸入”式儀器的接地端（ ）必須相連在一起。否則，將引入外界干擾、導(dǎo)致測(cè)量誤差增大。特別是當(dāng)各測(cè)試儀器的外殼通過(guò)電源插頭接大地時(shí)，若未“共地”，會(huì)造成被測(cè)信號(hào)短路或毀壞被測(cè)電路元、器件。下面用圖3-22加以說(shuō)明。 圖1.3.22 儀器未“共地”