电气测试技术复习.doc

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第一章

电磁量测试是指电学量和磁学量测量。

测量方式按测量结果的过程分为3类：

直接测量（直接从实测数据中取得测量结果）、间接测量（通过测量一些与被测量有函数关系的量，通过计算得到测试结果）、组合测量（多次直接测量具有一定函数关系关系式的某些量的基础上，通过联立求解各函数的关系式，来确定被测量大小的方式）。

测量还可以分为：

直读测量法、比较测量法。

电磁量测量的结果由测量单位和纯数组成。

量具：

测量单位的整数倍或分数倍的复制体。

基准：

最精密地复现或保存单位的物理现象或实物。

若基准是通过物理现象建立的称为自然基准；若基准是建立在实物上的称为实物基准。

基准器：

保存基准值的实物体或装置。

标准电池：

复现电压或电动势单位“伏特”的量具。

标准电阻：

复现和保存电阻单位“欧姆”的量具。

两种主要电阻箱：

接线式、开关式。

传感器：

一种以一定精确度把被测量（主要是非电量）转换为与之有确定关系、便于应用的某种物理量（主要是电量）的测量装置。

3个组成部分：

敏感元件、转换元件、转换回路。

传感器的特性是传感器的输入、输出关系。

分为静态特性和动态特性。

传感器的静态特性：

被测量的值处于稳定状态时传感器的输出与输入关系。

静态性能指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性。

传感器的动态特性：

在测量随时间变化的动态非电量时传感器输出与输入之间的关系。

等精度测量：

在同一条件下所进行的一系列重复测量。

非等精度测量：

在多次测量中，如对测量结果精确度有影响的一切条件不能完全维持不变的测量。

测量误差分为：

系统误差（多次测量同一量值时绝对值和符号保持不变）、随机误差（偶然误差）（在同一测量条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差）、粗大误差（超出规定条件下预期的误差）。

精度：

反应测量结果与真值接近程度的量。

测量误差的表示方法：

绝对误差（示值与被测量真值之间的差值）、相对误差（绝对误差与被测量的约定值之比）、粗大误差（最常用的统计判别法是3δ准则）

第二章

电测仪表按测量方式的不同，可分为直读式仪表和比较式仪表两大类。

直读式仪表按显示方式可分为，模拟量指示仪表和数字量显示仪表。

比较式测量仪表可分为，补偿测量仪表和电桥测量仪表。

补偿测量仪表有全补偿和差值补偿两种全补偿法：

将被测量（仅限于电压）与已知标准量相比较，在测量过程中始终通过检测仪表观察被测对象与已知标准量之间的差别，当调节到检测仪表为零时，即两个量已相等，达到了全补偿状态。

差值补偿法：

利用标准量将被测量的绝大部分补偿掉，对剩下的被测量与标准量之间的微小差别，或用检测仪表读出，或用其他方法平衡（补偿），则被测对象的大小等于标准量加上读出的微小差值或微小平衡量。

直流电位差计：

测量直流电压的比较仪器，其误差可小于，甚至更小。

直流电位差计分为：

定阻变流式和定流变阻式。

直流电位差计按被测电压端口输出电阻的高低可分为：

高阻电位差计（输出电阻大于）和低阻电位差计（输出电阻小于100）直流电位差计按测量量限可分为：

高电压电位差计（测量上限2V左右，输出电阻高达,工作电流为0.1mA左右）和低电压电位差计（测量上限20mV左右，输出电阻20，工作电流为1mA左右）。

直流电位差计按使用条件分为：

实验室型和便携型。

直流电位差计的准确度有0.0005、0.001、0.002、0.005、0.01、0.02、0.05和0.1等8个级别。

电位差计用于测量有源量（电压或电动势），而直流电桥专用于测量电阻或与电阻有关的参量。

直流电桥分为：

单臂电桥和双臂电桥。

单臂电桥又称惠斯登电桥，用于测量阻值为的电阻；双臂电桥又称开尔文电桥，主要用于测量的电阻。

直流单臂电桥平衡时，电桥対臂之积相等。

电桥的准确度由比例臂和比较臂长度的准确度决定。

交流四臂电桥平衡时，两相对桥臂阻抗的模的乘积相等，相角之和也要相等。

交流电桥的分类：

实比型、虚比型、实积型、虚积型西林电桥桥臂电路属于虚积电桥，适合测量高压电容器。

平衡时有，被测电容损耗因数为麦氏电桥是实积电桥，用来测量低Q值电感。

平衡时有被测线圈品质因数为：

。

海氏电桥属于实积电桥，适合在磁性测量中测量Q值较高的铁心线圈的电感，平衡时此电桥用标准电容测量电感，准确度较高。

欧文电桥属于虚比电桥，用于电感的准确测量。

平衡时被测线圈品质因数：

文氏电桥属于实比电桥，用于正弦电源频率的测量，平衡时若时，

第四章

1.数字化仪表的结构。

数字化仪表的特点：

准确度高；输入阻抗高；灵敏度高；测试结果直接以数字形式给出，无度数误差；测试速度快；测量过程自动化，操作简单。

采用大量电子元件，结构复杂；对维修人员的要求高；不便于观察动态过程，不直观；价格高。

电子计数器用途有记录脉冲个数、测量频率、频率比、周期和时间间隔。

电子技术器的组成包括输入通道、时间基准电路、控制电路、计数器和显示器。

电子计数器的误差有测量频率的误差和测量周期的误差。

相位测量原理：

具有相位差的两个同频率正弦信号和，经过放大、整形后变成方波，其前后沿分别对应正弦波的正向过零点。

可以用两信号波形过零的时间表示两信号向量的大小。

=360/T.电压的数字化测量中逐位逼近比较数字电压表标准电压源产生一组由大到小互为二进制关系的标准电压，相当于电压砝码故称为“砝码电压”。

砝码电压的准确度取决于：

基准源、数模转换器和比较器的性能指标。

电阻的数字化测量方法有比例运算法和比率法。

电容的数字化测量方法：

容抗法、脉宽调制法。

微机化仪表具有以下特点：

用软件控制测量过程、具备数据处理功能、多功能化。

单片机是目前在电测仪表中常用的一种微处理器，起着处理、控制和通信的作用。

单片机在发挥着什么作用：

被测的电压、电流等电参量通过调理电路的放大和滤波，直接送入单片机内部的ADC，经行采样和转换，然后经行处理，得到电压电流的数值；调理电路中可能有程控放大器，可以有单片机外设经行控制。

被测的非电量通过调理电路放大、滤波后送至ADC转换成数字量再进行处理得到其数值。

被测的频率、时间间隔等量通过调理电路的放大、滤波后，进行整形，由单片机内部的通用定时器经行测量。

我们将微机化仪器细分为三类：

带微处理器的仪表、基于数字信号处理的微机化仪表、虚拟仪器。

带带微处理器的仪表有以下功能：

自动校准、零飘电压的校正、多次采样平均值测量法。

电磁量采集的方法主要有：

直流采样和交流采样两种。

第八章

应变式扭矩传感器具有以下优点：

1、精度高，线性度好，灵敏度高2、滞后和蠕变现象较小，抗疲劳特性和寿命长3、容易与二次仪表匹配配接4、结构简单，体积小巧，应用灵活5、工作稳定可靠，维护保养方便。

电阻应变效应：

金属导体在外力作用下发生机械变形时其电阻值发生变化的现象。

电阻应变式传感器是由弹性体、电阻应变片、应变胶、桥路组成。

金属电阻应变片是传感器的核心元件。

金属电阻应变片可以分为：

丝式电阻应变片、箔式电阻应变片、薄膜电阻应变片。

应变片的特性：

1、灵敏系数2、横向效应3、机械滞后、零漂与蠕变4、温度效应5、应变极限与疲劳寿命6、绝缘电阻与最大工作电流7、动态响应特性。

应变片的温度误差：

由于测量现场环境温度的改变给测量带来相应的附加误差。

电阻应变片的温度补偿方法通常有电桥补偿、应变片自补偿和热敏电阻补偿

1.电气新基准复现电动势单位伏特和电阻单位欧姆的两种物理现象是什么?

答：

标准电池组，标准电阻组。

2.什么是传感器的静态特性?

它有哪些性能指标?

如何用公式表征这些指标性能？

答：

传感器的静态特性是指被测量的值处于稳定状态时输出与输入的关系。

5个性能指标：

灵敏度、线性度、迟滞、重复性、漂移。

灵敏度：

S=,漂移：

。

3.什么是传感器的动态特性？

对于一阶传感器其动态特性的主要技术指标是什么？

答：

传感器的动态特性是指输入量随时间变化时传感器的响应特性。

指标有：

静态灵敏度和时间常数T。

如果时间常数T越小，系统的频率特性就越好。

在弹簧阻尼系统中，就要求系统的阻尼系数小，而弹簧刚度要大。

4为什么在使用各种仪表时，总希望被测量在全量程的2/3?

答：

选用仪表时要考虑被测量的大小越接近仪表上限越好,为了充分利用仪表的准确度,选用仪表前要对被测量有所了解,其被测量的值应大于其测量上限的2/3。

5.用量程为0~100mA，准确度为0.5级的电流表，分别取测量100A和50mA的电流，求测量结果的最大相对误差各为多少？

（方法）：

准确度0.5也就是精度0.5%（），它的最大绝对误差是：

最大量程*0.5%，最大相对误差等于绝对误差与真值的百分比。

6.为测量稍微低于100V的电压，现实验室中有0.5级0~300v和1.0级0~100V电压表，为使测量准确应使哪种？

，，前者绝对误差大于后者，但误差对测量结果的影响后者大于前者，衡量测量结果应用相对误差，所欲先0~300V电压表。

7.检定1只1.0级电流表，其量限为0~250mA，检定时发现在200mA处的误差最大，为-3mA,问此量限是否合格？

答：

该表最大引用误差是，此电流表合格。

为什么用直流电位差计直接测量电压可以达到较高的测量准确度？

答：

电位差计是一个电阻分压装置，可用来产生准确、已知、又有一定调节范围的电压，用它与被测电压比较，可以得到被测电压值，使得被测电压的测量值仅取决于电阻和标准电动势，因而可以达到较高的测量准确度。

什么是补偿法？

答：

是一个电压或电动势去抵消另一个电压或电动势。

全补偿法：

将被测量（仅限于电压）与已知标准量相比较，在测量过程中始终通过检测仪表观察被测对象与已知标准量之间的差别，当调节到检测仪表为零时，即两个量已相等，达到了全补偿状态。

差值补偿法：

利用标准量将被测量的绝大部分补偿掉，对剩下的被测量与标准量之间的微小差别，或用检测仪表读出，或用其他方法平衡（补偿），则被测对象的大小等于标准量加上读出的微小差值或微小平衡量。

电位差计的准确度级与读数位数之间的关系？

答：

不同准确度级的电位差计，要求能读出的被测对象的数字位数不同。

为什么定阻变流式电位差计的准确度比定流变阻式电位差计的准确度低？

采取怎样的措施能尽可能减少用它测量电压时的误差？

答：

因为定阻变流式电位差计原理电路中的回路电流是由直读式仪表给出的，误差较大。

因此想要提高电位差计的准确度，必须提高校准电流的准确度。

为什么不能用单电臂电桥测量小电阻？

答：

由于接触电阻和导线电阻的的影响，直流单臂电桥测量的误差将大大增加。

在双臂电桥中，对跨接线R有什么要求？

为什么？

答：

R要求尽可能的小。

可减小误差。

试比较用电桥和用电位差计测量电阻的区别？

答：

电位差计是用补偿原理构造的仪器。

电桥是用比较法测量物理量的电磁学基本测量仪器，电桥的种类很多，测量中等阻值（10～106欧姆）的电阻要用惠斯登单臂电桥进行测量；若要测量更大阻值的电阻，一般采用高电阻电桥或兆欧表；而要测量阻值较小的电阻，一般采用双臂电桥（开尔文电桥）。

电桥准确度高、稳定性好。

通用示波器主要由哪几部分构成？

简述作用。

显示电路、垂直（Y轴）放大电路、水平（X轴）放大电路、扫描与同步电路、电源供给电路。

作用：

示波管的作用是：

将电信号转换成光信号，显示被测信号的波形。

幅度校正器的作用是：

用于校正Y通道灵敏度。

扫描时间校正器的作用是：

用于校正x轴时间标度，或用来检验扫描因数是否正确。

电源的作用是：

为示波器的各单元电路提供合适的工作电压和电流。

扫描方式有几种？

在每种扫描方式中，各自如何获得完整稳定的显示波形？

有两种扫描方式连续扫描和触发扫描。

通常用被测信号的前沿使触发电路产生触发脉冲，用触发脉冲去启动扫描电路，再用延迟线的作用就将被测信号延迟至扫描电压产生后再送入垂直偏转板上，这样就可以保证在屏幕上显示完整的被测信号波形。

示波器的主要性能有哪些？

频率响应范围、时域响应指标、偏转灵敏度（S）、扫描频率、输入阻抗、示波器的瞬态响应、扫描方式等。

简述取样示波器和数字示波器各自的特点？

取样示波器属于实时测量方法，受示波管Y轴放大宽带、时基扫描速度的限制，上限工作频率只能做到1500MHZ.取样门过载能力差，关键器件不过关。

数字示波器功能多，精度高、带宽广等优点可存储信号。

便于观察。

试说明电子计数器测量频率的工作原理。

电子计数器是将被测信号进行A／D转换后，用计数的方法累计出被转换后的数字量在单位时间T内重复变化的次数N，最终把结果用数字形式在显示器上显示出来的仪表。

以频率测量为例，把被测量的频率与作为量化单位的标准频率／N进行比较，得到整量化的数字N，N＝IxfN且由于／N＝1T故fx＝N/TN，表明频率的测量，实质上是测量在标准时间t内被测频率信号通过的个数N。

试解释电子计数器产生计数误差△N=±1的原因。

被测量与标准单位不是正好为整数倍，因此在量化过程中有一部分时间零头没有被计算在内而造成的误差，再加之闸门开启和关闭的时间和被测信号不同步（随机的），使电子计数器出现±1误差。

测量频率时，为什么要求门控信号的宽度应比较准确？

因为测量频率时，得到周期Td的脉冲信号，用来控制计数器的门电路的开启。

如果被测信号的周期为Tx，在Td这段时间内进入计数器的脉冲个数Nx为Nx=Td/Tx=Tdfx=kfx电子计数器怎样实现既能测量频率又能测量周期？

为什么要通过测量周期的方法测量低频信号的频率？

电子计数器测量频率和测量周期的基本原理相同，只是测量频率时，以被测电压作为计数对象，用标准时间信号作为门控信号；而在测量周期时则相反，用标准时间脉冲作为计数对象，而用被测电压作为门控信号，如果两个开关变换两者的位置，就可以实现两种功能的转换。

说明相位-时间式相位计的原理。

通过测量频率的方法测量频率，当测量信号的频率越低，被测周期越长，仪表显示读数N越小，相对误差就越大。

在测量频率时，是用被测周期作为脉冲信号，计数器的计数值为N=Tx/To，当N=1时，最大的相对误差为N/N。

可见被测频率越低，相对误差就越大，所以测量低频信号的频率时，不选用测量信号频率的方法，而选用测量周期的方法。

为什么电压-时间型单斜率式数字电压表的抗干扰能力比较差U-T变换型单斜率式数字电压表的优点是线路比较简单。

缺点是受斜坡电压非严格线性变化的限制，准确度达不到很高，且由于它测的是瞬时电压，因此抗干拢能力不强，加上随斜坡电压下降脉冲计数需要的时间较长，所以测量的速度也不快。

怎样用直流数字电压表测量电流和电阻?

用一个标准电阻串到电路里，测标准电阻电压就可知道电路电流。

用一个标准内阻的恒压源接到被测电阻上，测被测电阻的电压就可算出电阻阻值。

常用过程控制系统可分为哪几类?

 答：

过程控制系统主要分为三类：

 反馈控制系统：

反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。

它是最常用、最基本的过程控制系统。

 前馈控制系统：

前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。

由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。

由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。

前馈－反馈控制系统：

前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。

过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？

它们的定义是什么？

哪些是静态指标？

哪些是动态质量指标？

 答：

1.余差（静态偏差）e：

余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y（∞）与给定值c之差。

它是一个静态指标，对定值控制系统。

希望余差越小越好。

什么是正作用调节器和反作用调节器？

如何实现调节器的正反作用？

 答：

输入增加时，调节器输出也随之增加称为正作用调节器；输入增加时，调节器输出减小称为反作用调节器。

在调节器输入级的输入端设有一个双向开关S7，通过切换改变输入信号的极性来实现调节器的正反作用。

ITS-90国际温标主要包括哪上方面内容？

A.温度单位，符号位T，单位为K；B，定义固定温度点；复现固定温度点的方法。

热电阻温度计的侧量原理是什么？

温度检测的方法有两种及接触式和非接触式，热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。

测温原理热电阻是利用其电阻值随温度的变化而变化这一原理制成的将温度量转换成电阻量的温度传感器。

温度变送器通过给热电阻施加一已知激励电流测量其两端电压的方法得到电阻值（电压/电流），再将电阻值转换成温度值，从而实现温度测量。

半导体热敏电阻随温度变化的典型特性有哪几种？

热敏电阻可分为三类分别为：

正温度系数；负温度系数；临界温度系数热敏元件。

热电阻的引出线方式有几种？

都有什么影响？

热电阻的引出线方式有3种：

即2线制、3线制、4线制。