第二节 电工常用仪表
    测量各种电量和各种磁量的仪器仪表称为电工测量仪表。电工测量仪表种类繁多，实用中最常见的是测量基本电量的仪表，其他电磁量则可通过基本电量值进行推算，或通过变换电路把它们转换成基本电量后进行测量。基本电量（电流、电压、功率和电能）的测量仪器。
    一、电流表
    电流表是用来测量电路中电流大小的一种仪表。电流表分为直流电流表和交流电流表两类；按使用方法分为固定式和携带式；按量程可分为千安（kA）表、安培（A）表、和毫安（mA）表等。
   （一）连接方法
为了测量电路中的电流，电流表必须和被测电路串联，因而要断开被测电路才能串入。切不可将电流表并在被测电路两端，否则会引起故障，损坏电路元器件和仪表。为了不使电流表的接入而影响被测电路状态，电流表本身的内阻要尽量小。测量直流坏A电流时，应注意电流流向，使电流从电流表“＋”极流进去，从“一”极流出来，如图2-24所示。

    测量交流电路时，只需将被测电路断开，将交流电流表串入即可。
       （二）扩大测量量程方法
        电量测量指示仪表，按其工作原理可分为磁电式、电磁式、电动式、感应式、静电式等。磁电式仪表主要用于直流电流和直流电压的测量；电磁式仪表主要用于测量交流电流和交流电压。
     二、电压表
     电压表是测量电路中电压大小的一种仪表。电压表按其电流性质不同，可分为直流电压表和交流电压表两类；按使用方法不同，可分为固定式和携带式两种；按量程不同，又有千伏（kV）表、伏特表（y）和毫伏（mV）表等。
   （一）连接方法一电压表应并接在被测电路上（见图2-25），测量直流电压时，应将直流电压表的X12正极接被测电路的高电位点，电压表的负极接被测电路的低电位点。

   （二）扩大测量量程方法
    由于磁电式测量机构允许通过的电流很小，所以它能直接测量的电压很低（约几十毫伏），不能满足实际的需要。为此需要另外加接附加电阻。
    采用附加电阻和测量机构串联的方法，可以解决较高电压的测量。
    用电压表测量电压时，电压表内阻越大，对被测电路的影响越小。电压表各量程的内阻和相应电压量程的比值为一常数，常在电压表的表盘上标明，以“Ω/V”表示。它是电压表的一个重要参数。
    三、功率表
功率表也称电力表或瓦特表。功率的测量，对于直流电路，应能反映被测电路的电压和电流的乘积（P= UI）；在交流电路中，除了这个乘积之外，还应能反映其相位差的余弦，即电路的功率因数cos￠（P=UIcos￠）。
    功率表的表头一般是由电动式测量机构构成的，如图2-26（a）所示。测量机构的固定线圈A和负载串联，测量时通过负载电流，因此称为功率表的电流线圈；可动线圈D和附加电阻RS串联后，与负载并联，反映负载的电压，故称为电压线圈。功率表在电路中的图形符号如图2-26（b）所示。圆圈加一粗线表示电流线圈，相垂直的细线表示电压线圈。

    固定线圈产生的磁场强度B1与流过固定线圈的电流I1成正比；可动线圈通过的电流I2与加在可动线圈两端的电压U成正比。可动线圈（载流导体）在固定线圈产生的磁场B1中要受到电磁力的作用，它形成的转动力矩带动仪表指针偏转。
    电动式功率表的转矩和两线圈电流的方向有关，如果其中一个线圈的电流方向接反了，转矩就会改变方向。为了防止这一点，两个线圈对应于电流流进的端头，都加上了“＊”或“±”的标志。
    四、电能表
    电能表通常用kWh表示，是度量累计电能的一种仪表。所以，测量电能不仅应能反映负载功率的大小，且应反映做功的时间。为此，电能表的指示装置采用了积算机构，以代替指示仪表的指针。
   （一）单相电能表结构
    电能表采用感应式测量机构，感应式测量机构只能测量交流电路。各类感应式电能表基本结构都大同小异，图2-27为单相电能表的结构示意图。
    单相电能表主要部分结构包括以下部分：
   （1）驱动元件。即产生转动力矩的元件，包括固定线圈和可动铝盘。固定线圈有电压线圈①与负载并联。电流线圈②与负载串联。
（2）制动元件。为使铝盘在不同转动力矩作用下能产生不同转速，需要一个与速度成一定比例的制动力矩，电能表制动力矩由永久磁铁⑤与铝盘组成。因此永久磁铁产生的制动力矩方向总是与转动力矩方向相反。
   （3）积算机构。用来计算电能表铝盘的转数，以实现电能的测量和积算，包括安装在轴上的涡杆⑥、涡轮⑦、计数器—齿轮和字轮。
    此外，还有轴承、支架、接线盒等。

    （二）工作原理
    电压线圈接通交流电压后，产生交变磁通φu和φ′u（见图2-27）， φu穿过铝盘，称为工作磁通，φ′u不穿过铝盘而自行闭合，称为非工作磁通，用来调整电能表运行的准确性。

     电流线圈通入交流电流后，产生交变磁通φ1，称为电流磁通，φ1两次穿过铝盘。
三个交变磁通φu、φ1及φ′1（φ′1φ1实际是一个磁通，见图2-28），穿过铝盘时，分别产生感应涡流。磁通与涡流之间相互作用，产生电磁转矩，驱使铝盘转动。铝盘的转速与负载功率成正比，而在一段时间内累积的铝盘转数总是与此段时间内的被测电能成正比。

    五、万用表
    万用表又称多用表，具有多种用途、多种量程、携带方便等一系列优点，是最常用的一种电工测量仪表。其基本功能是测量直流电流、直流电压、交流电压和电阻。有的万用表还可以测量交流电流、电容、电感及晶体管的参数等。
    万用表按其显示方式可分为模拟式（指针式）和数字式两大类。万用表类型虽很多，但其基本原理和使用方法大致相同。下面以指针式万用表为例做简单介绍。
   （一）测量电路基本原理
    万用表由测试机构（习惯上称表头）、测量电路和转换开关等组成。
    图2-29～图2-31所示分别为测试直流电压、交流电压、直流电流及电阻的电路原理图。

    （二）使用方法
    1．使用前准备
    （1）检查机械零点。若指针未指示零位，可调节机械调零旋钮，使指针指于零位。

    （2）连接表笔。将红表笔插在“＋”插孔，黑表笔插在“－”插孔。
    2.测量直流电压
   （1）选择挡位与量程。将转换开关旋至“V”挡位，正确选择量程，所选量程应大于被测电压，若不知被测电压大小时，则应先以最大量程测试，然后逐次旋至适当重程上（使指针接近满刻试或>2/3满刻试为宜）。

   （2）万用表并联于被测电路。注意极性，即红表笔接高电位端，黑表笔接低电位端，如图2-32所示。

   （3）正确读数。在标有“－”或“DC”符号的刻度线上读取数据。
    3.测量交流电压
   （1）将转换开关旋至“V”挡位，正确选择量程，其方法与测量直流电压相同。
     （2）万用表并联于被测电路，没有极性之分。
    （3）正确读数。在标有“－”或“AC”符号的刻度线上读取数据。
     4.测量直流电流
     （1）将转换开关旋至“mA”挡位，正确选择量程，方法与测量交直流电压时相同。
     （2）万用表串接于被测电路中，并注意极性，即应使电流从红表笔端流入，由黑表笔端流出，如图2-33所示。

    （3）正确读数。在标有“－”或“DC”符号的刻度线上读取数据。

    5．测量电阻
   （1）将转换开关旋至“Ω”挡位，正确选择量程，即尽量使指针指在刻度线的中间部分。若不知被测电阻大小时，可选择高挡位测试一下，然后选择合适的挡位。
   （2）调节零点。将两表笔短接，调节“Ω调零旋钮”，使指针指在0Ω刻度线上。每次换挡后必须调零。
   （3）将表笔接于电阻两端进行测量。
    （4）正确读数。在标有“Ω”符号的刻度线上读取数据再乘以转换开关所在挡位的倍率。即
                        被测电阻＝刻度线示数X倍率
    万用表使用不当，不但影响测量精度，还有可能损坏仪表。为此，必须注意下列事项：
    1）不允许带电测量电阻。
    2）决不可误用“Ω”挡或“mA”挡测量电压。
    3）读数时视线应与表盘垂直，视线、指针和刻度线应在同一条直线上，以提高读数的准确度。
    4）正确使用有效数字，应读到估计值位。
    5）为防止操作失误、选挡不当而损坏仪表，一般在万用表使用完毕之后，应将转换开关旋至交流电压挡的最大量程上。
    六、汽车电路测试笔
    1．结构特点
    测试笔适用于检测6～24V的直速电路中。
    无需电池驱动，方便、经济。
    造型优美，使用方便。
    测试笔结构如图2-34所示。

    2．使用方法
    将夹子接地，然后用探针去检测电路，灯亮表示通或有电。
    3．使用注意事项
把测试笔存放在小孩不易拿到的地方。

    七、多功能线路检测器
    1．多功能线路检测器用途
   （1）交流接触试电。取代试电笔，测试安全、可靠。
   （2）交流非接触试电。可快速查询市电走向和故障断点的准确位置，判断相线、中性线。
   （3）直接接触试电。判别正负极、有无直流电压和高低电位点，用于汽车等直流电路。
（4）判断导线电缆的通断。代替万用表作导通表使用。
   （5）估测绝缘电阻。代替绝缘电阻表作定性的高阻估测，检查电器和材料的绝缘状况。
   （6）判断电容器好坏。粗估电容值，检查电容漏电情况。
   （7）判断二极管极性、好坏。
   （8）其他用途。
    1）可以单人或双人操作，在通信、煤矿系统多股电缆中查找对应芯线及长距离导线的通断，绝缘状况判别。
    2）作无线电电码练习器使用。
    3）用交流非接触试电可从导线外皮了解脉冲高压电的有无和频率。
    4）适当制作开关附件，可作信响器、报警器、电子门铃使用。
    5）暗处微弱照明、夜间远处信号指示、遥控等。

     2．多功能线路检测器结构
    多功能线路检测器结构如图2-35所示。

    多功能线路检测器的特点：
   （1）一节5号电池供电能长期工作（电池可用半年以上）。
   （2）电源自动通断，自动进入和脱离工作状态。
   （3）兼有声光显示，明暗处均可使用。   
   （4）能随时自检，确保安全、可靠地工作。
   （5）可以不用测试线，操作极方便。
（6）除交／直流选择开关外，无需任何调节。

    3．多功能线路检测器操作方法
    直／交流转换开关前置为交流挡，后置为直流挡。使用前首先“自检”：即用手同时触长、短探头，有声光显示说明检测器正常，可以工作。交、直流挡都可自检，音调不同，使用中体会。注意：测交流电时一定要置交流挡。
   （1）交流接触试电（50～500V）。转换开关置交流挡，手持机身，用长探头接触被测导体。被测点对地有50V以上交流电压即可出现声光显示，手持位置越靠近短探头，灵敏度越高。
    注意：不要用手触碰短探头，否则会过度灵敏，易得出错误判断（不会触电）。由于检测器有自检功能，故它比试电笔更先进方便、安全可靠。
   （2）交流非接触试电（50V以上）。
    1）高灵敏方式。手持机身，其中一指按触短探头。将机身靠近被测导线的外皮。有声光显示说明线路有电。沿导线外皮移动即可快速查找交流电走向和有无断点故障。
2）低灵敏方式。用于判别相线、中性线和细查断点故障。手持机身，用短探头接触被测导线外皮，有明显声光显示者为相线，无显示或显示微弱者为中性线。对双绞线，应将两根线分开再测。测试时长探头不要碰线。
    注意：被测导线外皮的表面应干燥，绝缘良好。
    对交流市电、三相电、电视机、示波器高压，汽车点火系脉动直流高压等均能在绝缘层外进行非接触试电。被测电源的电压越高，靠近时出现声光的距离就越远。利用此功能还可查找多股电缆线的断点（方法：先判断是某股断线，然后将该断线接插于220V相线上，未断股接插在中性线上。从电源方向沿导线外表皮移动，声光显示消失处为该线断点）。
   （3）直流接触试电（1～500V）转换开关置直流挡对1～36V的低压直流电，用双手探测。手持机身，其中一指按触短探头，用长探头作正表笔，而经人体为通路，以另一手指（或再持镊子、螺钉旋具等金属工具）作为负表笔。用这两支表笔去接触低压直流电路中的两点，如蓄电池的两极，测一次后对换表笔再测一次。若一次有声光显示，另一次无声光显示，则说明被测两点或两极间存在1V以上的电压，且有显示一次时长探头相接触的被测点为高电位或正极。两次均无显示，说明两点间开路。若两次均有显示，说明两点间等电位（或仅有1V以内电压），此功能可代替传统的试灯法。检查汽车电路中某点对搭铁有无低压，查找电路故障。
    注意：最后一次测试后应使检测器发出声光信号（相当于自检一次），再进行工作。
    对36～500V较高的直流电压试电时，应从短探头外加测试线（笔），不宜用人体作测试通路。禁止触摸长、短探头及带电体。
   （4）判断导线电缆的通断。转换开关置直流挡，断开被测体电源。
    双手探测：手持机身，其中一指按触短探头，以长探头和另一手手指（或持镊子等金属工具）构成两支表笔（不分正负），去测导线两端。有声光显示为通路，无显示为断路。此功能可用于判断导线、电缆、断路器、熔断器、电阻丝、白炽灯、线圈等常用电器的通断状态，比使用万用表测量更简单、方便，快速、准确。
   （5）估测绝缘电阻。断开被测体电源，方法同（4）。
    1）转换开关置直流挡（10～1000MΩ）。当被测两点间电阻小于几兆欧时，有连续声光显示。电阻大于几（或十几）兆欧时，即为断续声光显示。电阻越大，声光显示停顿的时间越长，绝缘性能就越好。每次停顿时间的长短与被测阻值的大小成正比例关系。此功能可代替绝缘电阻表，作定性的高阻估测，用来检查电器设备外壳漏电、接地线是否良好、汽车点火线圈、火花塞、分电器盖和分火头漏电等，以及各种电器、开关、电线、电缆的绝缘状况。
    2）转换开关置交流挡可判别更高的电阻。根据有无声光显示说明被测电阻小于或大于3000MΩ左右。
   （6）判断电容器好坏（0.001μF以上）。转换开关置直流挡。
    先将电容放电，然后以两支表笔按住电容两脚，若先有声光显示然后停止，电容为宜。有声光显示的时间越长，电容量越大（有已知容量的电容作比较，测试效果更好）。若一直无显示，电容断路；若一直有显示，则电容短路，即漏电。
   （7）判断二极管极性好坏。转换开关置直流挡，双手探测。
    双手拿两支表笔接二极管两脚探测。正、反向各测一次。声光显示较强时，与长探头相接处是负极。两次测量差别越大，二极管质量越高。无显示则二极管断路，均有同样显示则为穿通。此功能适合检查二极管、三极管、稳压管及发光管极性的好坏。
    4．多功能线路检测器注意事项
   （1）若自检时声光显示微弱或无显示，应停止使用。一般是电池不足，打开后盖，更换电池即可。平时不要开启后盖。
   （2）不要旋动短探头，使长探头受力过大。
   （3）注意保持机身清洁干燥，避免探头沾水和油污。
   （4）转换开关至交流挡时，周围摩擦静电可造成瞬时发声发光，若有强电场在旁（如高压线、外壳感应电等）也可引起声光显示。所以平时应将开关置直流挡备用。
   （5）由于人体电阻，特别是手指接触电阻有较大变化，若直流挡自检时声光显示再现连续或断续均属正常。如需克服人体接触电阻的影响，可另在短探头外加导线测试。

    八、蓄电池测试仪
    以Y54型蓄电池测试仪为例进行介绍。
    Y54型蓄电池测试仪可检测蓄电池的电压及容量，与蓄电池配用还可检查汽车的前灯开关、尾灯开关、继电器开关、起动开关等各种电器开关的质量。
   （一）构造
    1．技术参数
    被测蓄电池额定电压：2、6、12V。
    被测蓄电池额定容量：2～200Ah。
    2．结构
    Y54型蓄电池测试仪由直流电压表、负载电阻、外壳和测试夹、触头等组成，仪表刻度盘标有各种蓄电池的容量状态指示，以白、绿、黄、红四种区域颜色分别表示“充足”、“正常”、“重充”、“放完”。仪表正面附有各种汽缸容积的汽车发动机所需蓄电池规格的对照牌，供用户参考。
   （二）使用
    使用前应先检查仪表指针是否指在标度盘左端的零位上，如不指在零位可旋转表盖中的调零器，使指针处于零位。
    1．蓄电池测试
    将仪表的夹子接蓄电池负级，红色表棒接蓄电池正极，测试2V单格蓄电池时读视左端0～2.5刻度（数字表示伏特数），如图2-36所示。

    测试6V蓄电池时按不同的容量读视6V箭头所指的六条刻度（刻度旁数字系蓄电池的容量范围，如200Ah等）。测试12V蓄电池则按不同的容量读视12V箭头所指的五条刻度，如图2-37所示。

    当所测蓄电池的额定容量和仪表标度盘上所列有出入时，可选读相近的刻度，如测试150Ah的蓄电池时，读视200（6V）或100^"200（12V）刻度。
    2．开关检测
    检查汽车上各种开关的质量时，将仪表和开关串接于蓄电池正负极间，将此时的指示刻度与撤去开关后的刻度（即分别在A. B点测量）相比，如相差3格刻度以上时表示开关质量不好。读视标度盘中下部的0～10刻度，如图2-38所示。

    3．注意事项
   （1）每次测试时间不得超过3s。
   （2）蓄电池液体不足时不能测试。
   （3）测试仪左下端的锥形触头与夹子同为负极，测试时也可用该触头测量。

    九、喇叭声级检测计
    1．喇叭声级
    汽车行驶时会发出噪声。主要有发动机噪
声、底盘噪声、车厢振动噪声、货物撞击噪声、轮胎摩擦噪声和制动噪声等。汽车鸣喇叭也是一种噪声，但这种噪声是必要的。其他噪声是越小越好，但喇叭的声音不能太小，当然也不宜太大。因此在介绍汽车检测时，称为“喇叭声级的检测”，而不称为“喇叭噪声的检测”。
    按照GB 1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》规定，对车外噪声测量时，“场地应平坦而空旷，在测试中心以25m为半径的范围内，不应有大的反射物，如建筑物、围墙等”。测试时，汽车行进20m，声级计放在距汽车行进线7.5m远处进行测量。对于车内噪声的检测，是将声级计放在驾驶室内，汽车在常用挡位以50km/h以上的不同车速匀速行驶时进行测量。按照上述规定，在汽车检测站内只能进行喇叭声级的检测，不具备检测汽车噪声的条件，但可以检验驾驶员耳旁噪声。
    声音可以用高低、强弱、响度和音色等指标来表示。声调的高低取决于声音的频率，频率越高声调越高；频率越低声调越低。普通人耳能够听到的声音频率范围在16～20 000Hz，通常感到声调高的声音频率大致是2000～4000Hz，感到声调低的声音频率是200Hz以下。声音的强弱取决于声波的压力（声压），声压级虽然可以用Pa来表示，但是，由于声音的强弱是人们的一种感觉，人对声音的感觉特性是与声音能量的对数成一定比例关系的。因而把人耳能听到与听不到的分界线的声压2X10 5Pa作为基准声压，以实际声压与基准声压比值对数的分贝数（dB）为表示声音强弱级的单位，它与频率无关。
    声音的响度取决于听到声音时的主观感觉，即使是同样大小的声音，低音听起来感觉小，高音听起来感觉大。表示响度级时，以“方”作为单位，方是1000Hz纯音的声压级数值。对于1000Hz以外的声音，是把和它一样响的1000Hz纯音的声压级数值作为它的响度级数值。
    人对于声音大小的感觉是响度，而声级计的话筒或传声器对声音大小的计量是凭声压。而不同频率的声音，响度相同时，声压级不同。例如频率为1000Hz，声压级为30dB的声音，响度是30方。而频率为100Hz，声压级为58dB的声音，听起来响度才有30方。为了使仪器与人耳的听觉有一致的频率响应，在仪器内部设计有听觉修正网络，即A、B，、C三种计权网络。现在常用的是A计权网络，其他计权网络一般不再使用。因此声级计上标注声级的单位时，同时也标出了测量条件：dB（A）。即使用A计权网络测量的分贝值。

    2.’声级计使用
    下面以HY104型数字式声级计为例介绍声级计的使用。
   （1）量程开关。将仪器的测量范围35～1300分为三挡：35～80； 60～105； 85～130Db。测量前应根据被测声音的大小将量程开关置于合适的挡位，如无法估计其大小，应先将量程开关置于最高挡。测量喇叭声级时，使用85～130dB挡。
   （2）测量喇叭声级时，将时间计权开关拨到F（快）挡。
   （3）读数／保持开关的选择。一般测量时，将此开关置于5s。测喇叭声级时，为了测出喇叭发出的最大声音，可用“保持”挡。此时按一下复位按钮，仪器即工作在最大值保持状态，即显示值为自仪器复位以来所测声级的最大值。每按一次“复位”按钮即结束前次的保持，并开始新的保持周期。
   （4）在测量中，改变任何开关位置都必须按一下“复位”按钮，以消除开关换挡时可能引起的干扰。
   （5）如果显示器左端显示出过限量标志“V”（或欠限量标志“∧”），则表明量程开关选择不当，应将量程开关向上（或向下）移动，重新选择合适的挡位。
（6）如果显示器左下方显示出电压低落标志“→”，则表明电池已低于规定的工作电压，需要更换。在更换电池时，要特别注意应将电源开关置于“关”的位置。每天下班以前一定不要忘记关掉电源开关，否则第二天电池的电能将耗尽。
   （7）声级计前端的多孔泡沫塑料圆球是风罩，在室外测量或当风速超过0.5m/s时应使用风罩，以减少风噪声的影响。风罩还能保护传声器不受尘埃的损害，因此在检测站内也应使用风罩。
   （8）对喇叭性能的要求：
    1）机动车均应设置喇叭，其性能应可靠，声音悦耳。
    2）城市用机动车的喇叭声级，在距离车前2m，离地面高1.2m处应为90～105dB（A）. GB 7258-2012《机动车运行安全技术条件》将上限提高到了115dB。

上一页  [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17]  下一页