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| 测量仪表与测试方法 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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对于操作者来说，总希望所使用的仪器仪表具有测量准确、操作简单、显示清晰、自身功耗小、过载时不易损坏以及对环境要求较低等特点。因此指示仪表的技术要求通常包括准确度、灵敏度、标尺特性、仪表功耗、过载能力、频率范围、波形条件以及环境使用条件。
一、指示仪表的分类及其性能 电工测量仪表按是否需要将被测量和标准量进行比较分为直读式和比较式两大类。直读式仪表按显示方式又可分为模拟量指示仪表和数字量显示仪表。前者主要是电气机械式仪表，测量结果通过仪表指针在仪表标尺或表盘上读出，简称指示仪表；后者是用数字显示测量结果。
本节主要介绍常用传统指示仪表的基本结构、工作原理和技术特性。
电工测量指示仪表的种类很多，分类方法各异。根据常用仪表的工作原理将其分为磁电系、电磁系、电动系、静电系、感应系等，虽然它们的基本结构不同，但它们的主要作用都是将被测电量变换成仪表可动部分的偏转角位移。
电测量指示仪表由测量线路和测量机构二部分组成，如图1.2-1所示，测量机构是仪表的核心部分。
测量机构的主要作用是：
(1) 产生转动力矩。转动力矩与被测量之间存在着一一对应的确定关系。最理想状态是转动力矩与被测量完全是正比关系，但实际上转动力矩通常还与仪表指针的偏转角有关，因此可以把转动力矩看作是被测量与指针偏转角的函数，可用下面的关系式表示 M＝F(x、a)
式中：M为转动力矩；a为偏转角；x为被测量。
如果仪表的测量机构在M的作用下，引起的偏转角位移为da，则M对仪表可动部分所作的功Mda与该测量机构中电磁能量的变化量dA相等，所以
Mda＝dA
式中：A—测量机构中的电场能量或磁场能量。
当测量机构中电磁能量的变化量dA仅由仪表可动部分的偏转角位移da引起时，则  (2) 产生反作用力矩。作用于活动部分，用来平衡转动力矩M
D＝Wa＝F(a)
式中：W为反作用力矩系数，D为反作用力矩。当转动力矩M与反作用力矩D相等时，仪表的活动部分就静止在平衡位置上。
(3) 产生阻尼力矩。作用于活动部分并与其运动速度成正比，与运动速度方向相反的力矩，它的作用是使仪表的活动部分更快地静止在最后的平衡位置上，缩短测量时间。阻尼力矩只在运动过程中产生，当活动部分静止时，便自动消失，因此它不影响测量结果。
 式中：MP为阻尼力矩；P为阻尼系数；
 是活动部分运动的角速度。 只有在上述三种作用力矩的共同作用下，仪表才能稳定可靠地工作。
指示仪表的表盘上常可以看到一些标志符号，其中有交直流符号、准确度、仪表结构和作用原理的系别、仪表放置方式、防御外电场或磁场的级别、使用环境条件以及绝缘水平等。对于被测对象，通常在面板标尺正中下方用尺寸较大的外文字母标出。图1.2-3给出了T23-V型电压表刻度盘，各标志的意义如表1.2-1所示。为了便于比较，将不同结构仪表的特性列在表1.2-2中。
表1.2-1 T23-V型电压表刻度盘符号含义说明
表1.2-2 不同类型仪表的特性
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