常用电工测量仪表的特性分析
摘 要：在电工测量中，为正确选择和使用电工仪表，获得准确的测量结果，必须掌握测量仪表的测量特性、误差范围及使用条件。根据实际测量的需要，应使所选的仪表的测量特性、使用条件、误差等满足一定的要求。为保证测量精度，应使仪表的跟踪时间最短，误差最小。
关键词：测量仪表；静态特性；动态特性
中图分类号：TM930 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 20-0000-01
在电工测量中，为正确选择和使用电工仪表，获得准确的测量结果，必须掌握测量仪表的测量特性、误差范围及使用条件。根据实际测量的需要，应使所选的仪表的测量特性、使用条件、误差等满足一定的要求。只有这样才能保证测量结果的准确性与可靠。笔者就此谈一下常用电工测量仪表的一般特性。
测量仪表的特性包括静态特性和动态特性。所谓静态特性，就是在静态测量中，测量仪表的输入x（被测量）和输出y（显示值）不随时间而改变，它的输入/输出特性，即静态响应特性为y=k（x）。具有线性标尺的测量仪表，则可表示为y=kx。例如对直流量进行测量的电流表及测直流的电压表等。式中k为比例系数，有时也称为传递系数。当k=1时，仪表显示值就是被测量的值，当k≠1时，y是仪表的直接显示值，须乘上比例系数1/k才能得到被测量的值。
理想情况下，线性仪表的静态响应特性应当是斜率为k的直线，但实际上却包含了非线性的高次分量，它是建立在实验基础上的、是一条在斜率为k的直线两侧摆动的曲线，是由实际测量中的非线性因素引起的。
静态特性还包括以下技术参数（技术特性）：
（2）准确度。准确度与误差紧密联系的，它是指测量仪表的读数测量值与被测量的真值接近的程度。是仪表的最大绝对误差与仪表最大读数（量限）的百分比。在测量过程中，测量仪表符合一定的测量条件并使其误差保持在规定的极限误差范围内，以保证测量精度。
（3）分辨能力即分辨力。分辨力是测量仪表对被测量值微小变化的反应能力。对于精密仪表而言，常提高其分辨力以准确测量小的被测量值。我们把不能引起测量仪表反应变化的被测量的可变化范围，称为不灵敏区或死区。它是系统误差分量的一个重要来源。对于大电量测量时，为减少被测量微小变化而引起的不需要的响应变化，有时可故意增大固有死区。
另外，滞后现象也是仪表的常见特性，滞后现象是由摩擦、机械传动元件之间的空隙、材料形变、磁性材料磁化等因素产生。例如，在用电磁系仪表测量时，磁滞误差将降低仪表在测直流量时的准确度。当测缓慢增加的直流量时，仪表示值偏低，在测量缓慢减小的直流量时，示值又偏高。
仪表良好的读数装置和阻尼同样可体现仪表的测量特性。仪表标尺分度要力求均匀、清晰、直观。仪表的阻尼良好是要求阻尼时间短，所谓阻尼时间，就是指仪表从接通电路开始到指针在读数位置上左右摆动不超过标尺全长的±1%时止所需要的时间。当然，过阻尼和欠阻尼都不能满足要求，一般要求阻尼时间在4～6秒之间。具有良好特性的仪表，不仅易于读数，而且自身消耗的功率小，即仪表对被测量的负载效应减到最小，使仪表在测量时不致于影响到被测量值。
仪表的静态特性并非是一个永恒不变的量，随着仪表测量次数的增加和使用时间的延长，仪表的测量特性随时间的慢变化称为漂移。通常表现为零点和灵敏度的漂移，即测量零点现机械零点标尺位置的不重合，仪表灵敏度发生变化。当然，漂移是有时间限度的。对于某一仪表而言，最初一段时间内，仪表的特性会保持基本不变。测量仪表在某一段时间内，其测量特性保持恒定的能力就是通常所谓的稳定性。它是衡量仪器、仪表综合使用性能及使用寿命的一个重要指标。是影响仪表静态特性的一个重要方面。在电工测量时，应注意这一点，以便正确地选择使用仪表，准确地进行测量。
那么，什么是仪表的动态特性呢？即在动态测量中，测量仪表的输入按时间t的函数而改变，即为x（t），其输出也是时间的函数即y（t），一般认为他们的关系可以用常系数微分方程来描述。
仪表在突然瞬变的非周期信号作用下工作时，受仪表自身结构特点限制，相应的输出就必然落后于变化着的输入信号，两者之间的时间差称为仪表的跟踪时间或响应时间。由此而产生的误差称为跟踪误差，它是仪表在动态测量中经常会遇到的一种情况。因此，为保证测量精度，应使仪表的跟踪时间最短，误差最小。
近些年来，国家采取了进一步加大基础设施建设、扩大内需和拉动经济增长的方针政策，给电工仪器仪表行业带来了较好的机遇，市场对电工仪器仪表产品的需求总体上保持着增长的趋势。目前我国直流电工仪器生产水平、质量、系列、品种、规格都比较完善，产品达到了一定水平，有的已接近世界先进水平，可以满足用户需求。但是，交流电工仪器与国外先进水平相比还有一定距离，主要是产品种类不齐、成套性差，产品未形成系列，特别是数字化仪器较少，不能完全满足用户要求。
随着电子技术的发展，芯片的集成度不断提高，其测试完全依赖于自动测试系统。一些大型科研工程、军事和宇航工程中的测试也完全依靠自动测试系统来实现，因而不断对自动测试系统提出了更高的要求，从完全独立的自动测试系统到灵活多变的组合式、模块式自动测试系统都是未来市场需求的热点。
参考文献：
[1]林向淮.电工常用仪器仪表的原理与使用[M].北京：机械工业出版社，2005，9.
[2]李大林，孟凡利.电工测量[M].北京：中国电力出版社，2006，12.
[作者简介]杨保霞（1971.1-），女，鹤壁高级技工学校教师，讲师，研究方向：电子电工教学。