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1、电气参数测量与 常用测量仪器的使用,电气测量技术-电气参数测量与常用测量仪器使用,电气参数测量,1.电压的测量,2.电流的测量,3.磁参数的测量,4.变压器参数的测量,1. 电压的测量, 电压大小,（1）表征电压的特征量,波形系数,波峰系数, 电压波形 电压频率,峰值UP、有效值U、平均值,（2）电压测量的常用仪器, 常用仪表,a. 电磁式（或磁电式）电压表、整流式电压表； b. 万用表（交、直两用）；c. 示波器（交、直两用）； d. 感应式电压表； e. 静电式电压表（交、直两用，用于测量高压）； f . 热电式电压表（交、直两用，主要用于电量有效值测量）., 常用器具,a. 分压器; b
2、. 电压互感器; c. 电压传感器; d. 基准电压源., 仪器选用,a. 常用测量电压仪表的频率适用范围,b. 常用测量电压仪器的测量范围与误差,1. 电压的测量,10 50 100 500 1k 10k 100k 1M 10MHZ,（工频）,（音频）,（高频）,电磁式仪表,感应式仪表,电动式仪表,整流式仪表,热电式仪表,电子式仪表,示波器,表1 交流仪表的频率适应范围,1. 电压的测量,表2 测量电压仪器的测量范围与误差,1. 电压的测量,（3）测量举例, 微小电压的测量,采用检流计 电位差计 放大电路 + 仪表, 高电压的测量, 高压表, 分压器 + 低压仪表, 电压互感器 + 低压仪表
3、,1. 电压的测量, 脉冲电压的测量, 脉冲电压表, 脉冲分压器, 示波器, 控制电路中的电压检测,（4）注意事项, 测量范围、精度 频率、波形 仪表的负载效应等.,1. 电压的测量,（1）电流测量常用仪器的测量范围与误差,2. 电流的测量,（2）电流测量方法, 互感器法 分流器法 磁位计法 霍尔效应法,电流互感器,分 流 器,2. 电流的测量,磁感应强度的测量,“电磁感应法” 冲击检流计、磁通计,“霍尔效应法” 高斯计, 用磁通计测量磁感应强,基本的磁学量 磁通、磁感应强度B、磁场强度H、磁化强度M 等.,3. 磁参数的测量,12, 用高斯计测量磁感应强,放大,整流,被测磁场,霍尔元件,交流
4、定流电源（1kHz）,3. 磁参数的测量,电路符号,（1）变压器的主要参数,直流电阻；交流阻抗；电感；漏感；品质因素；阻抗角；变比；同名端；绝缘电阻.,4. 变压器参数的测量,变压器参数测试仪,（2）所用仪器, 专用仪器, 数字电桥, 搭建测量电路,LCR数字电桥,4. 变压器参数的测量,变压器参数测量电路, 变比 K=U2/U1, 初级阻抗 Z1=U1/I1 , 次级阻抗 Z2=U2/I2, 功率因素 cos=P1/U1I1,4. 变压器参数的测量,1. 数字示波器 2. 万用表 3. LCR数字电桥 4. 信号发生器 5. 兆欧表,常用测量仪器使用,1.2 示波器探头,1.3 示波器系统对
5、被测量的影响,1.4 示波器主要性能指标,1.1 示波器系统的组成,1.5 示波器的使用及操作,1.数字示波器,1.1 示波器系统的组成,示波器本体 + 探头 + 附件,1.数字示波器,1.2 示波器探头, 探头的功能,从被测电路（信号）中吸取最小的能量,并最大的逼真度传送到测量仪器., 探头的结构和种类,结 构,探针 绝缘手柄(或其它腔体) 电路（衰减或其它） 同轴电缆 接头,1.数字示波器,1.2 示波器探头,种 类, 按工作方式,a. 无源探头, 按测量信号的种类, 按探头地与示波器地的关系,b. 有源探头,电压、电流、逻辑、其它（传感器、变送器、特殊探头）,a. 单端探头 b. 差分探
6、头,1.数字示波器,1.2 示波器探头,1.数字示波器,1.2 示波器探头,带宽(上升时间) 探头系统理想的-3dB衰减最高频率,BWT上升 0.35,负载效应 探头的负载效应主要是由其输入电阻和电容的反映. 在低频 （1MHZ）时，探头的负载主要是阻抗作用； 在高频（10MHZ）时，探头的负载主要是容抗作用.,衰减比, 探头的主要性能指标,测量范围,探头的长度,1.数字示波器,1.2 示波器探头,探头的输入阻抗,1.数字示波器,1.2 示波器探头, 探头的选用, 在测试中尽量选用标准探头和带屏蔽的测试线 合理选择探头的带宽 注意探头的负载效应 探头的补偿问题 注意接地引线的电感 安全接地问题
7、,1.数字示波器,1.2 示波器探头,探头的补偿,1.数字示波器,1.3 示波器系统对被测量的影响, 探头和示波器的负载效应导致被测信号电压减小,在低频时 该损耗取决于RS和Ri的电阻比值； 在高频时 信号源电阻和CS与Ci的容抗成为决定损耗的主要因素., 导致被测信号的上升时间增加,1.数字示波器,1.3 示波器系统对被测量的影响,重要公式：,t1:示波器系统上升时间 t2:被测信号的实际上升时间 t3:测得的信号上升时间,示波器系统的带宽与上升时间,1.数字示波器,1.3 示波器系统对被测量的影响,高斯型频率响应 模拟示波器 平坦型频率响应 数字示波器,示波器的频率响应,1.数字示波器,1
8、.3 示波器系统对被测量的影响,示波器系统的带宽和测量精度,1.数字示波器,1.3 示波器系统对被测量的影响,用平坦响应示波器以10%的精度测量上升时间为100ps (20%80% )的信号, 需要带宽和最小采样率各为多少？,若测量精度要求为3% 需要的带宽为： （0.4/100ps）1.4= 5.6GHZ需要的最小采样率为： 2.55.6GHZ = 14GSa/s,需要的带宽为： （0.4/100ps）1.2 = 4.8GHZ ,需要的最小采样率为： 2.54.8GHZ = 12GSa/s .,解答：,1.数字示波器,1.4 示波器的主要性能指标,带宽 采样率 存储深度,取 样 （放大/衰减
9、）,采 样 （A-D等）,重 建 （D-A等）,存储深度= 采样率记录长度（时间）,1.数字示波器,1.5 示波器的使用及操作, 供电部分加隔离变压器（220V/220V）；, 在规定量限内测量；, 探头应与示波器本体相匹配；, 正确操作“时基（t/div）”、“灵敏度（V/div）”、 “采样率（MS/s）”、“触发电平（LEVEL）” 等旋钮;, 适时对示波器进行校准.,1.数字示波器,取样速率250K/S,1.数字示波器,25M/S,2.5M/S,1.数字示波器,2.万用表,2.万用表,2.3 使用方法,2.1 基本用途,2.2 操作面板, 电压测量, 电阻测量, 电流测量, 电容测量,
10、 三极管测量, 二极管挡的使用,2.4 注意事项, 测量电流、电压时，一般不能带电换量程；, 选择量程（测电流、电压）时，先大的，后选小的，尽 量使被测值接近于量程；, 测量电阻时，不能带电测量；, 用毕，应关闭电源., 测量电压时，应与被测电路并联，测量电流时，应与被 测电路串联；,2.万用表,3.LCR数字电桥,【PLUKE-PM63A3A-LCR数字电桥】, 品质因数Q 损耗因数D 并联电阻RP 串联电阻RS 阻抗Z 并联电容CP或并联电感LP 串联电容CS或串联电感LS 相位,3.1 测量元件的主要参数,3.LCR数字电桥,损耗因数D:,被测元件的有功功率PR(电阻耗能)与无功功率PC
11、(电容储能)或PL(电感储能)的比值.,D=RS/XS,D=XP/RP,品质因数Q：表示电抗的纯净程度,Q=1/D,3.LCR数字电桥,3.2 元件测量及注意事项,3.LCR数字电桥,为避免损害仪器，当电容上残余的电荷大于5V时，应事先 泄放； 测量电解电容时应加上偏差电压（按“DC BIAS ON”）.,串、并联等效电路的选择：,一般，对于低值阻抗元件（如高值电容和低值电感）使用串联等效电路；对于高值阻抗元件（如低值电容和高值电感）使用并联等效电路；,同时，也须根据元件的实际使用情况而定，如，对电容器，用于电源滤波时使用串联等效电路，而用于LC振荡电路时使用并联等效电路。,3.2 元件测量及
12、注意事项,3.LCR数字电桥, 仪器测定频率固定在 1kHz，Q、D值与频率有关；, 在一些情况下（如测量低阻电容和电感或高阻时）， 显示的主参数与频率有关；,必须考虑1000H频率的情况-当测量低阻电容和电感或高阻时。 如,高阻电阻：因为这时电阻上并联电容已起主导作用。 与寄生电容并联的大电感：元件的谐振频率可能小于测量频率1000H。在1000H元件表现为容性，因此把寄生电容作为主参数显示出来。 在kH范围内的大电感：测量结果会受到相关的小并联电容影响。使用ZERO TRIM，消除装置的杂散电容影响。,4.信号发生器,4.1 用 途,4.2主要性能指标与要求, 频率范围；, 频率准确度 一
13、般为3%；, 频率稳定度 一般为（0.10.4）%/小时；, 失真系数 一般为（13）% ，有时要求低至0.1%；, 输出电压 一般在010V范围内连续可调；, 输出功率 一般为0.55W连续可调；, 输出阻抗 50、75、150、600和1.5k等；, 输出形式 应可以平衡输出与不平衡输出。,4.信号发生器,输出,输出,中,心,端,接,地,中心端,输出,中心端,输出,(a) 输出变压器,(b) 不平衡输出,(c) 平衡输出,4.信号发生器,46,输出阻抗的配接,4.3 使 用, 信号输出, 功率输出, 接地输出 和 浮置输出,4.信号发生器,5.兆欧表,5.兆欧表,5.兆欧表,5.兆欧表,5.兆欧表,5.兆欧表,5.兆欧表,5.兆欧表,5.兆欧表,5.兆欧表,