电工测量仪表的基础常识

电气测量主要是指测量一些电的物理量，如电流、电压、电功率、电能、电阻和频率等。

电气作业人员无论是在电气设备的安装、调试、运行、维修中，还是对电气产品进行检测试验中，都经常需要进行电气测量。电气作业人员在进行电气测量时要能合理选择与正确使用测量仪表，就必须熟悉电工仪表的结构、原理及使用方法。否则，不但不能得到正确的测量结果，而且容易发生严重事故。

（一）电工测量仪表的分类

电气测量仪表的品种、规格繁多，但基本上可以分为三大类，即电测指示仪表、比较仪表和数字式仪表。

1.指示仪表

原理：能将被测量转换为仪表可动部分的机械偏转角，并通过指示器直接显示出被测量的大小。

范例：如图2-1-1所示为指示仪表外观图。

特点：结构简单、可靠性高、使用维护方便。

分类：指示仪表按准确度等级、使用环境、防护性能、工作原理等可分为以下几种：

（1）按准确度等分 可分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0共7个等级。

准确度较高（0.1，0.2，0.5）的仪表常用来进行精密测量或校正其他仪表。

图2-1-1 指示仪表

（2）按使用环境条件分 要分为A、B、C三组类型。

A：0～40℃ B：-20～50℃ C：-40～60℃

（3）按外壳防护性能分 可分为普通、防尘、防溅、防水、水密、气密、隔爆等类型。

（4）按仪表防御外界磁场或电场影响的性能分 可分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级。

（5）按使用方式分 可分为安装式、便携式等。（6）按工作原理分 可分为磁电系、电磁系、电动系、感应系、静电系、整流系等。

2.比较仪表

原理：在测量过程中，通过被测量与同类标准量进行比较，然后根据比较结果，才能确定被测量大小。

范例：如图2-1-2所示为比较仪表外观图。

特点：准确度高，使用较复杂。

分类：直流比较仪表和交流比较仪表。

如电位差计和直流电桥属于直流比较仪表，交流电桥属于交流比较仪表。

图2-1-2 比较仪表

a）QJ-23电桥 b）QJ-47电桥

3.数字仪表

原理：采用数字测量技术，并以数码的形式直接显示出被测量的大小。

范例：图2-1-3所示为DT-2008数字仪表。

特点：使用方便，准确度高。

分类：数字式仪表种类很多，常用的有电压表、电流表、万用表、频率表等。

（二）仪表的误差和准确度等级

误差：测量时仪表的读数和实际值之间的差异称为仪表的误差。

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图2-1-3 DT-2008数字仪表

1.仪表误差的分类

（1）基本误差 基本误差是在正常工作条件下本身所固有的，它是由于结构和制作而产生的误差。

一般包括活动部件的摩擦误差；活动部件不对称而产生的不平衡误差；倾斜误差；刻度误差；弹簧变形误差以及内部电磁场误差等。

（2）附加误差 附加误差是仪表受外界条件的影响所引起的误差。

它包括温度附加误差、外磁场和外电场附加误差以及频率附加误差等。

2.误差的几种表达形式

（1）绝对误差Δ仪表的指示值A_X与被测量的实际值A₀之间的差值称为测量的绝对误差。即

Δ=A_X-A₀

被测量的实际值A₀系指范型仪表（精度高的标准表）的指示值。

（2）相对误差γ指绝对误差Δ占被测量实际值A₀的百分数，即

在实际测量中，常常用仪表的指示值A_X代替实际值A₀进行相对误差的近似估算。即

相对误差给出了测量误差的明确概念，用它对不同的测量误差进行比较很方便，所以它是一种较为常用的测量误差的表示形式。

（3）引用误差γ_m相对误差可以表示测量结果的准确度，但却不能说明仪表本身的准确程度。

一般采用引用误差来反映仪表的准确度，即绝对误差Δ与仪表量程（最大读数）A_m的比值的百分数，即

引用误差实际指仪表在最大读数时的相对误差，即满刻度相对误差。

3.仪表的准确度±K

由于指示仪表在测量时，绝对误差Δ会多少有些变化，因而造成的误差也会随之变化，所以，工程上规定以最大引用误差来表示仪表的准确度。即

仪表最大绝对误差Δ_m与仪表最大量程数A_m比值的百分数，叫做仪表的准确度。

因此，被测量值越接近满刻度，最大引用误差越小，仪表的基本误差也越小，准确度越高。

国家标准规定，电工仪表精度分为七个等级，见表2-1-1所示。

表2-1-1 电工仪表精度

表中，0.1、0.2级仪表作为标准表（又称范型仪表）；0.5、1.0、1.5级仪表多用于实验室；1.5、2.5、5.0级仪表则用于电气工程测量。

选用仪表时注意：

1）在选用仪表时，除了考虑仪表的准确度以外，还要选择合适的量限，以提高测量的精度。

2）前面已经说过，仪表的准确度以最大引用误差来衡量，而测量精度以该处可能产生的最大误差来衡量。

3）准确度高的仪表在使用不合理时产生的相对误差可能会大于准确度低的仪表。

4）测量结果的精度，不仅与仪表的准确度等级有关，而且与它的量限也有关。因此，在选择仪表的量限时，被测值应尽量使指针指在刻度标尺的2/3以上。