現(xiàn)代電氣測量技術(shù)

1 電氣測量的基本知識

1.1 測量方法分類

1.2 電工儀表分類

1.3 電工儀表的組成和基本原理

1.4 測量誤差及其分析復習思考題

2 基本電量測量及應(yīng)用

2.1 電流與電壓的測量

2.2 常用測量機構(gòu)的工作原理

2.3 測量電路及儀表

2.4 電壓的數(shù)字化測量復習思考題

3 電路參數(shù)的測量

3.1 電阻的測量

3.2 電容的測量

3.3 電感的測量

3.4 頻率、周期、時間和相位的測量復習思考題

4 數(shù)據(jù)采集技術(shù)基礎(chǔ)

4.1 數(shù)據(jù)采集技術(shù)概述

4.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的相關(guān)器件

4.3 數(shù)據(jù)采集中應(yīng)用的芯片、模塊、板卡與系統(tǒng)構(gòu)建復習思考題

5 智能電測儀器原理及應(yīng)用

5.1 智能電測儀器概述

5.2 智能數(shù)字復用表

5.3 智能數(shù)字示波器復習思考題

6 虛擬儀器技術(shù)基礎(chǔ)

6.1 虛擬儀器的基本知識

6.2 虛擬儀器編程開發(fā)環(huán)境——LabVIEW圖形化編程語言

6.3 LabVIEW幾種常用編程工具

6.4 虛擬儀器技術(shù)在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

6.5 PCI一6024E型數(shù)據(jù)采集卡的安裝、檢測與參數(shù)設(shè)置

6.6 虛擬儀器技術(shù)在電氣測量中的應(yīng)用復習思考題

7 傳感器技術(shù)原理及應(yīng)用

7.1 傳感器技術(shù)概述

7.2 電阻式傳感器

7.3 電容式傳感器

7.4 電感式傳感器

7.5 霍爾傳感器

7.6 熱電式傳感器

7.7 電流型集成溫度傳感器AD590

7.8 光纖傳感器

7.9 壓電式傳感器

7.10 智能式傳感器復習思考題參考文獻

第一章

1 簡述測量誤差的分類P11

答： 測量誤差分為3類：系統(tǒng)誤差； 偶然誤差； 疏忽誤差。

2 說明3種誤差的主要特征。P11-12

答： 系統(tǒng)誤差：是由某種特定的原因引起的，而且這種原因總是持續(xù)存在而不是偶發(fā)的；

偶然誤差：沒有什么規(guī)律，也難以預計，但卻服從統(tǒng)計規(guī)律

疏忽誤差：由測量人員的粗心、疏忽造成的嚴重歪曲測量結(jié)果的誤差

6 什么是測量誤差，怎么消除？P9 、P12

答; 在實際測量中由于設(shè)備的不準確、測量程序不規(guī)范及測量環(huán)境因素的影響，都會導致測量結(jié)果偏離被測量的真值。測量結(jié)果與被測量真值之差就是測量誤差。

消除方法； 1.系統(tǒng)誤差：比較法、正負誤差補償法、利用校正值求得被測量的真值；2.偶然誤差：在精密測量時可以通過多次求平均值，并用作測量的真值；3.疏忽誤差：凡是剩余誤差大過均方根誤差3倍以上的數(shù)據(jù)都應(yīng)予以剔除。

8 為什么引入基準誤差（引用誤差）的概念。 答： 因為相對誤差和絕對誤差不能客觀正確地反映測量儀器的準確度高低。

第二章

1 電流表、電壓表測量電流、電壓時，應(yīng)如何接線"para" label-module="para">

答： 用電流表、電壓表測量電流、電壓時，必須將電流表與電路串聯(lián)，將電壓表與電路并聯(lián)：

要求： 電流表的內(nèi)阻R1應(yīng)比負載電阻R小很多，即R1/R=1/5r,電壓表的內(nèi)阻R2應(yīng)比負載電阻大很多，即R/R2=1/5r 。

4 什么是測量電流和電壓的方法誤差？P18

答：電壓表和電流表都具有一定的內(nèi)阻，因此儀表接入被測電路后必然消耗一定的功率。這種由儀表的內(nèi)耗功率不為零致使原來的電路工作狀態(tài)發(fā)生變化而引起的的誤差稱為方法誤差。

第三章

2 為什么測量絕緣電阻要使用兆歐表而不能使用萬用表或電橋？P62

答： 應(yīng)為絕緣電阻的阻值比較大，如幾十兆歐或幾百兆歐，在這個范圍內(nèi)萬用表的刻度很不準確，更主要的是應(yīng)為萬用表在測量電阻時所用的電源電壓很低（9V以下），在低壓下呈現(xiàn)的電阻值，并不能反映出在高壓作用下的絕緣電阻的真正數(shù)值，因此，絕緣電阻須用備有高壓電源的兆歐表進行測量。

3 如何簡易檢查兆歐表是否完好？P64 答： 將兆歐表平穩(wěn)放置，先使“L”“E”兩個旋鈕開路，搖動手搖發(fā)電機的手柄，使發(fā)電機達到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。這時的指針應(yīng)該指在標尺的“O”的刻度處；然后再將“L”“E”短接，須緩慢搖動手柄，指針應(yīng)指在“O”的位置上。如果指針不在“O”的刻度線上，兆歐表檢修后才能使用。

4 說明ZC-8型接地電阻測量儀的工作原理和使用方法。P67-68

答： 工作原理：電位差計原理 使用方法; 6.說明用數(shù)字電容表測電容的操作過程。電容測量過程中應(yīng)該注意些什么？

答：操作過程：將面板開關(guān)置于ON位置，按下200PF擋按鍵；調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使顯示屏示值為00.0；將待測電容插入儀表插孔并選好量程。當顯示屏最高位顯示1和低三位無顯示時，表示超量程，需要換較大一檔測量。待穩(wěn)定后讀取讀數(shù)。

注意事項：1、必須先對電容器充分放電，然后在測量電容。測量完畢還應(yīng)對電容器再次放電；2、測量電容前應(yīng)先檢查電容器組是否已擊穿短路；3、不能用電流電壓表法和萬用表法測電解電容器的電容。

8 為什么要通過測量周期來確定低頻信號的頻率？P76-77 答：

9 計數(shù)法測量周期的誤差由幾部分組成？怎樣解決？P77

答; 計數(shù)法測量周期的誤差包括量化誤差和觸發(fā)誤差。前者取決于主閘門開啟時間的長短，可通過周期倍乘擴展的方法增加計數(shù)的個數(shù)，但也受顯示位數(shù)的限制。后者取決于轉(zhuǎn)換電路的觸發(fā)點穩(wěn)定度

第四章

1 數(shù)據(jù)采集局測量有哪些差別？P82

答：1、 相對于傳統(tǒng)的電氣測量技術(shù)，數(shù)據(jù)采集技術(shù)在測試空間和測試時間上都有了擴展，得到的不再是單個、孤立、間斷的測量值，而是反映多個被測量時域過程的數(shù)據(jù)群；2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是以計算機技術(shù)為依托的可以通過軟件對測得的數(shù)據(jù)進行處理；3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般都具備不同程度的智能測試功能。

2 數(shù)據(jù)采集在電氣測試中有哪些應(yīng)用？P82

答;主要用于對工藝流程參數(shù)或設(shè)備運行狀態(tài)進行實時檢測與監(jiān)控，可以完成多個測試位置上若干個被測量的長時間的數(shù)據(jù)采集、量化、傳輸、存儲與處理

3 說明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本構(gòu)成并簡要敘述他們的作用P83-84

答：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由傳感器（轉(zhuǎn)換器、互感器、變送器等）、模擬預處理電路、多路模擬開關(guān)、采樣/保持器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、計算機及其外圍設(shè)備等構(gòu)成。

1）傳感器（轉(zhuǎn)換器、互感器、變送器等）, 作用: 按照已知、確定的的函數(shù)關(guān)系對被測量進行能量轉(zhuǎn)換；

2）模擬預處理電路，

作用： 主要是對輸入的電壓信號在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前進行預處理，使其在幅值、阻抗、信噪比各方面符合模/數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入特性的要求； 3） 多路模擬開關(guān)

作用; 對多路輸入信號分時按序地施行接通； 4）采樣/保持器

作用：使A/D轉(zhuǎn)換器在轉(zhuǎn)換期間內(nèi)輸入信號端的信號電壓保持不變，以保證A/D轉(zhuǎn)換器的額定轉(zhuǎn)換精度，提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣頻率。 5） A/D轉(zhuǎn)換器

作用： A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件核心，是模擬信號與數(shù)字信號的分水嶺

6）計算機系統(tǒng)

作用; 是整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心與基礎(chǔ)。 5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中有哪些常用的接口總線？各自的主要特點是什么？P88-89

答; 經(jīng)常采用的接口總線主要有PCI總線 、Compact PCI總線、USB總線、RS－232C總線和RS－485總線等。

主要特點：1、PCI總線主板插槽體積比原ISA總線插槽小，支持突發(fā)讀寫操作，最大傳輸速率可達132MB/s（32位）264MB/s（64位），可同時支持多組外圍設(shè)備；

2、Compact PCI總線是為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的系統(tǒng)總線；

3、USB傳輸速率高達240Mb/s，結(jié)構(gòu)簡單，可以即插即用，支持熱插拔，具有自動配置功能； 4、 RS－232C總線具有價格便宜、編程簡單、能夠輕松地與廉價的微處理器以及老式計算機聯(lián)用等特點；

5、RS－485總線采用半雙工工作方式，用于多點互聯(lián)時非常方便，傳輸最大距離為1200m，最大傳輸速率為10Mb/s，允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。

第五章

1 智能儀器是由哪些基本部分構(gòu)成的，簡要說明各部分的主要功能。P127-128

答; 由模擬輸入、模擬輸出、儀器界面、專用微機或微機處理、外部通信接口和軟件包系統(tǒng)等構(gòu)成；

1、模擬輸入：對被測信號進行模擬與調(diào)理，如格力、降噪、阻抗變換、放大等， 然后進行模數(shù)變換，井數(shù)據(jù)總線存入專營微機或微處理器的RAM中；

2、儀器界面：實現(xiàn)良好、快捷、簡便的人際交互功能；

專用微機：既能控制管理整個測試過程，又能進行各種數(shù)據(jù)的分析處理

3、模擬輸出:減少數(shù)字化過程后的信號失真。 4、外部通信口： 通過各種外總線工業(yè)標準，溝通智能儀器與外部系統(tǒng)的聯(lián)系，實現(xiàn)外部程控、網(wǎng)絡(luò)信息交換、構(gòu)成綜合測試系統(tǒng)等。

軟件包：構(gòu)成智能測試儀器的軟件體系，在CPU的統(tǒng)一調(diào)度管理下，實現(xiàn)智能儀器的各種功能；

5、數(shù)據(jù)總線和地址總線：數(shù)據(jù)總線是專用微機或微處理器與智能儀器的其他部分之間傳送測量數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)以及控制指令的數(shù)字信息流通道。

5 簡要說明GPIB接口總線的基本構(gòu)成。P136-138 答： 在物理結(jié)構(gòu)上，GPIB是一個傳送數(shù)字信息的24先并行總線。它由16根信號線和8根返回地線組成。其中16根信號線分為三組：a、8根雙向數(shù)據(jù)線，b、2根接口管理線，c、3根數(shù)據(jù)傳輸控制線

8.智能數(shù)字復用表的測量準確度是如何定義的，請簡述之。P146

答：其表示方式為： —[a% *(Vx) b% *(Vm)] 其中：a、b為百分比誤差數(shù)；Vx、Vm分別為讀數(shù)值和所用量程的滿刻度值 2100433B

現(xiàn)代電氣測量技術(shù)本書共7章。

前三章分別介紹了電氣測量基本知識、基本電量測量與應(yīng)用以及電路參數(shù)測量等方面的內(nèi)容。第4章到第6章用較多的篇幅敘述了關(guān)于數(shù)據(jù)采集技術(shù)、智能測試儀器和虛擬儀器技術(shù)等方面的基礎(chǔ)知識。第7章介紹傳感器的基本原理。

本書可作為高職高專自動化技術(shù)類專業(yè)的教學用書，也可供其他相關(guān)讀者閱讀與參考。