计量培训教材

请各位指教

计量知识及器具使用培训
第一部分 计量知识
1.计量概念
1.1什么是测量？
随着人类社会进入工业化和信息化时代，国际交往和贸易快速增长，使被测的量达到数以百计，而且还出现了动态测量、实时测量、综合测量、严酷环境下的特殊测量的新需求。不论何种测量，也不论被测的是什么量。测量的目的只有一个，就是确定被测量的量值。
按照国家计量技术规范JJF1001-1998《通用计量术语及定义》，测量被定义为“以确定量值为目的的一组操作”。
1.2什么是计量？
按照国家计量技术规范JJF1001-1998《通用计量术语及定义》，计量是指“实现单位统一、量值准确可靠的活动”。上述定义所指的活动，包括科学技术上的、法律法规上的和行政管理上的活动。计量具有准确性、一致性、溯源性及法制性四方面特点。
1.3什么是量值溯源、校准、检定？
1.3.1量值溯源是通过一条具有规定不确定度的不间断的比较链，通过校准向测量的源头追溯，换句话说溯源到同一个计量基准（国家基准或国际基准），从而是测量的准确性和一致性得到技术保证。实现量值溯源的主要技术手段是校准和检定。
1.3.2校准：在规定的条件下，为了确定测量仪器所指示的量值，或实物量具所代表的量值，与对应的由其测量标准所复现的量值之间关系的一组操作。目的：确定示值误差；得出标称值偏差报告，并调整测量仪器或对其示值加以修正；实现溯源性。
1.3.3检定：查明和确认测量仪器符合法定要求的程序，包括检查、加标记和出具检定证书。检定分强制检定和非强制检定。
我们公司现在使用的大多数测量仪器，属非强制检定范围，为达到统一量值，以校准为主。例：万用表、钳形表、接地电阻测试仪等。
2.法定计量单位
2.1量
量是指现象、物体或物质可定性区别和定量确定的属性。这里说的量是指可测量的量的通称。
2.2量值
量值：一般由一个数乘以测量单位所表示的特定量的大小。例如35kg、5.34m、20N等，可以用一个数乘以一个测量单来表示其大小。
2.3计量单位
计量单位是指“为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量”。凡是可以相互比较的一类量称为同种量，例如：长度、直径、距离、高度等都属于同一种量。
2.4法定计量单位
法定计量单位是指“由国家法律承认、具有法定地位的计量单位”。
我国的法定计量单位由六部分组成：
A国际单位制（SI）的基本单位；
B国际单位制（SI）的辅助单位；
C国际单位制（SI）中具有专门名称的导出单位；
D国家选定的非国际单位制单位；
E由以上单位构成的组合形式的单位；
F由词头和以上单位构成的十进倍数和分数单位。

SI基本单位
量的名称 单位名称 单位符号
长度 米 m
质量 千克（公斤） kg
时间 秒 s
电流 安 A
热力学温度 开 K
物质的量 摩 mol
发光强度 坎 cd

3.测量误差
3.1误差的定义及其概念
3.1.1所谓测量误差就是指测量结果减去被测量的真值。公式表达为
测量误差=测量结果－被测量的真值
真值是个理想的概念，一般不可能准确地知道。
3.1.2相对误差：测量误差除以被测量的真值所得的商。由于真值不能确定，实际上用的是约定真值，相对误差（δ）表示绝对误差（Δ）所占约定真值（t）的百分比，即
δ=Δ/t×100%
3.1.3引用误差：测量仪器的绝对误差除以测量仪器的量程或标称范围的上限。
例：标称范围为0~150V的电压表，当示值为100.0V处，用标准电压表检定所得到的实际值（约定真值）为99.4V，则该处的引用误差为
（100.0-99.4）/ 150×100%=0.4%
上式中100.0 - 99.4 = +0.6V为100.0V处的示值误差。
注意：100.0V处的相对误差为
（100.0-99.4）/ 99.4×100%=0.6%
3.2测量误差的来源
 计量器具和设备误差
 环境条件误差
 测量方法误差
 人员误差
4.测量设备
测量设备是指：测量仪器、测量标准、参考物质、辅助设备以及进行测量所必须的资料的总和。包括测试和检验过程中使用的以及校准使用的计量检测设备。
辅助设备示指与测量设备检测相关的并影响检测精度的辅助设备，如夹具、定位器、样板、模（胎）具等。
资料是指测量设备的说明书、规格以及适用的计算机软件。
常用计量器具分10大类，72种。长度类（线纹、角度、粗糙度、齿轮测量仪器等）、热工温度类（温度、湿度、热量测量仪器等）、力学类（质量、重力、容量、压力、速度、转速、加速度、硬度、振动、密度测量仪器等）、电磁类（电压、电流、电阻、电感、电容、电能量、磁参数测量仪器等）、光学类（照度、色温、光强、曝光量、能量功率测量仪器等）、无线电类（相位、驻波系数、品质因数、衰减、阻抗、脉冲、失真度、增益、噪声、占空系数测量仪器等）、化学类（成分分析、酸碱度、粘度测量仪器等）、声学类（声压、声功率、声强度测量仪器）、电离辐射类（强度、活度、通量、照射量测量仪器）、时间频率类（时间、频率测量仪器）。

第二部分 电磁类器具使用方法
我们在调试维保工作中常用的测量仪器有万用表、钳形表、兆欧表、接地电阻仪，有时还会用到加速度测试仪，示波器等。

[] 万用表[/]

1.1指针万用表的基本原理
利用一只灵敏的磁电式直流电流表（微安表）做表头。当微小电流通过表头，就会有电流指示。但表头不能通过大电流，所以，必须在表头上并联与串联一些电阻进行分流或降压，从而测出电路中的电流、电压和电阻。
1.2指针式万用表的基本使用方法
(1)测试前，首先把万用表放置水平状态，并视其表针是否处于零点(指电流、电压刻度的零点)，若不在，则应调整表头下方的“机械零位调整”，使指针指向零点。
(2)根据被测项，正确选择万用表上的测量项目及量程开关。
如已知被测量的数量级，则就选择与其相对应的数量级量程。如不知被测量值的数量级，则 应从选择最大量程开始测量，当指针偏转角太小而无法精确读数时，再把量程减小。一般以指针偏转角不小于最大刻度的30％为合理量程。
(3)万用表作为电流表使用
①把万用表串接在被测电路中时，应注意电流的方向。即把红表笔接电流流入的一端，黑表笔接电流流出的一端。如果不知被测电流的方向，可以在电路的一端先接好一支表笔，另一支表笔在电路的另—端轻轻地碰一下，如果指针向右摆动，说明接线正确；如果指针向左摆动(低于零点)，说明接线不正确，应把万用表的两支表笔位置调换。
②在测大电流(如500mA)时，千万不要在测量过程中拨动量程选择开关，以免产生电弧，烧坏转换开关的触点。
(4)万用表作为电压表使用
①把万用表并接在被测电路上，在测量直流电压时，应注意被测点电压的极性，即把红表笔接电压高的一端，黑表笔接电压低的一端。如果不知被测电压的极性，可按前述测电流时的试探方法试一试，如指针向右偏转，则可以进行测量；如指针向左偏转，则把红、黑表笔调换位置，方可测量。
②量程愈大，分压电阻愈大，电压表的等效内阻愈大，这对被测电路引入的误差愈小。如果被测电路的内阻很大，就要求电压表的内阻更大，才会使测量精度高。此时需换用电压灵敏度更高(内阻更大)的万用表来进行测量。如共立1110型万用表的最大直流电压灵敏度(20千欧／V)比MF14型万用表的最大直流电压灵敏度(1千欧／V)高。
③在测量交流电压时，不必考虑极性问题，选择适当的量程，将万用表并接在被测两端即可。另外，被测交流电压只能是正弦波，其频率应小于或等于万用表的允许工作频率，否则就会产生较大误差。
④不要在测较高的电压(如220v)时拨动量程选择开关，以免产生电弧，烧坏转换开关关的触点。
⑤在测量高于36v电压时，必须注意安全。最好先把一支表笔固定在被测电路的公共地端，然后用另一支表笔去碰触另一端测试点。
⑥在测量有感抗的电路中的电压时，必须在测量后先把万用表断开再关电源。不然会在切断电源时，因为电路中感抗元件的自感现象，会产生高压而可能把万用表烧坏。
(5)万用表作为欧姆表使用
①测量时应首先调零。即把两表笔直接相碰(短路)，调整表盘上的零欧调整器使指针正确指在0欧处。这是因为内接干电池随着使用时间加长，其提供的电源电压会下降，在Rx＝0时，指针就有可能达不到满偏，此时必须调整Rw，使表头的分流电流降低，来达到满偏电流Ig的要求。
②为了提高测试的精度和保证被测对象的安全，必须正确选择合适的量程档。一般测电阻时，要求指针在全刻度的20％—80％的范围内，这样测试精度才能满足要求。
③由于量程档不同，流过Rx 上的测试电流大小也不同。量程档愈小，测试电流愈大，否则相反。所以，如果用万用表的小量程欧姆档RX1，RX10去测量小电阻Rx(如毫安表的内阻)，则Rx上会流过大电流，如果该电流超过了Rx所允许通过的电流，Rx会烧毁，或把毫安表指针打弯。所以在测量不允许通过大电流的电阻时，万用表应置在大量程的欧姆档上。同时量程档愈大，内阻所接的干电池电压愈高，所以在测量不能承受高电压的电阻时，万用表不宜置在大量程的欧姆档上。如测量二极管或三极管的极间电阻时，就不能把欧姆档置在Rxl0k 档，不然易把管子的极间击穿。只能降低量程档，让指针指在高阻端。但前面已经指出电阻刻度是非线性的，在高阻端的刻度很密，易造成误差增大。
④测量较大电阻时，手不可同时接触被测电阻的两端，不然，人体电阻就会与被测电阻并联，使测量结果不正确，测试值会大大减小。另外，要测电路上的电阻时，应将电路的电源切断，不然不但测量结果不准确(相当再外接一个电压)，还会使大电流通过微安表头，把表头烧坏。同时，还应把被测电阻的一端从电路上焊开，再进行测量，不然测得的是电路在该两点的总电阻。
(6)使用完毕后将选择开关旋至“ OFF”档，若无此档，应旋至交流电压最大量程档，不要将量程开关放在欧姆档上。若长期不用，应将表内电池取出，以防电池电解液渗漏而腐蚀内部电路。
1.3指针万用表和数字万用表的特点
指针表读取精度较差，但指针摆动的过程比较直观，其摆动速度幅度能比较客观地反映被测量的大小；数字表读数直观，但数字变化的过程看起来很杂乱，不容易观看。
在电压档，指针表内阻相对数字表来说较小，测量精度相比较差，某些高电压微电流的场合甚至无法测准，因为其内阻会对被测电路造成影响；数字表电压档的内阻很大，至少在兆欧级，对被测电路影响很小，但极高的输出阻抗使其容易受感应电压的影响，在一些电磁干扰较强的场合测出的数据可能是虚的。
所以，相对来说测量大电流高电压的模拟电路时适用指针表，在测量低电压小电流的数字电路中是适用数字表。
2.钳形表
数字钳表由输入端、显示屏、功能键、测量功能转盘、钳头扳机、钳头组成。与数字万用表使用方法基本相似。将表笔按要求插入表笔插孔，将选择开关旋到相应的项目和量程上，打开电源开关就可以使用了。使用完毕后，关闭电源。若长期不用，应将表内电池取出，以防电池电解液渗漏而腐蚀内部电路。需要注意的是在交流电流测量时，将钳表夹取待测导线，然后缓慢地放开扳机，直到钳头完全闭合，确定待测导线是否被夹取在钳头的中央，每次只能测量一根导线。
3.兆欧表
使用前，应做到：兆欧表水平放置，应检查表针是否停在表盘左端的零位；如有偏离，可用小螺丝刀轻轻转动表头上的机械零位调整旋钮，使表针指零；将表笔插入菱形表笔插孔。
以3161型兆欧表为例，①当用做测量交流电压时，将开关旋至500V/100MΩ或15V/10MΩ档，鳄鱼夹夹住接地端，探棒碰触测试点，注意在测量过程中不得按压机身及探棒上的测试按钮；从黑色刻度盘读取数值。②当用来测直流电压时，与测量交流电压一样操作。将读取的数值乘以0.9即为DC电压。③用做测缘电阻测试时，首先调零，把两表笔直接相碰(短路)，调整表盘上的机械零位调整旋钮使指针正确指在0欧处。测量时必须先切断电源，然后选择合适的量程，将鳄鱼夹夹住接地端，探棒碰触测试点（例如控屏电源接触器的前端，运行接触器的后端），按下测试按钮，从对应刻度盘上读取数值。④使用完毕后，关闭电源。若长期不用，应将表内电池取出，以防电池电解液渗漏而腐蚀内部电路。
5.接地电阻仪
用以测定配电线路，机电设备等的接地电阻。电梯设备的接地电阻应不大于4Ω。接地电阻仪一般由主机、测试线、辅助接地棒等组成。
5.1测试前的准备
5.1.1电池电压检查
打开仪器，如果显示屏没有显示电池符号，则表示目前电力充足，如果显示屏闪烁或出现电池符号则需更换电池。
5.1.2测试线连接
测量前确认测试线插头已完全插入测试端。
5.2测试方法
5.2.1危险！测量接地电阻时，E-C或E-P的端子间会产生最大50V的交流电压，故不要接触测试导线以免触电。
5.2.2测试线的连接
将辅助接地棒P及C以直线相距被测接地物间隔5~10米处打入底下，连接绿色线至仪器端子E，另一端接被测接地物；黄色导线接入仪器端子P，另一端接辅助接地棒P；红色导线接入仪器端子C，一端接辅助接地棒C。各测试线不得相互缠绕。
注意：辅助接地棒应插在含水量高的土地上，遇干地或碎石地时，须加水以保持接地棒打入处的潮湿；遇水泥地时将接地棒平放加水，并将湿毛巾等覆于接地棒上再测量。
5.2.3接地电压的测量
请先将量程选择开关换至接地电压档（EARTH VOLTAGE）。此时，显示屏若显示一电压值表示系统中有接地电压存在，请确认此电压值在10V以下，如果电压值在10V以上，则接地电阻的测量值可能会产生误差，此时先将使用此被测接地体的设备断电，等接地电压下降后再进行测量。
5.2.4接地电阻的测量
首先从2000Ω档开始，按下“TEST”键，LED灯亮表示在测试中，若显示值过小，再依200Ω、20Ω档的顺序切换。此时的显示值即为被测接地电阻值。
注意：如果显示“…”则表示辅助接地棒的辅助接地阻抗太大，应检查各接线是否松开，或在辅助接地棒周围增加土地湿度.