什麼是電測量指示儀表

用於測量電流、電壓、功率、相位、頻率和電阻等電參量的儀表，簡稱電錶。

電測量指示儀表分指標式和數字顯示式兩大類。指標式儀表是用載流線圈或可磁化物體在磁場中的偏轉角直接指示待測電參量的大小；數字式儀表是用模數轉換（A/D轉換）器把模擬量轉換成數字量，再用數碼顯示器顯示電參量的數值。這二類儀表中，前者有機械運動，顯示的有效數字少（一般為3位）；後者無機械運動，顯示的有效數字較多，讀數清楚。雖然數字儀表使用了複雜的電路，但整合器件出現後，使它得到了廣泛的應用。

指標式儀表

利用電的磁效應，由儀表運動部分的偏轉角直接顯示被測電參量的數值。它具有結構簡單、穩定可靠的優點，被廣泛應用於電力、電信各部門和各類儀器中。它的精度在0.1級至2.5級之間， 誤差以δ＝

表示，式中Ax是儀表的指示值， As是實際指示值，Am是量程上限值。

按工作原理的不同，常用的指標式電測量指示儀表可分為磁電系、電磁系、電動系三大類，另外還有利用靜電相互作用原理製成的靜電式儀表如高壓靜電計，利用電流熱效應制成的熱電式儀表如熱電式電壓、電流計等。其中以磁電系儀表應用最廣泛。

磁電系儀表

利用永久磁鐵使載流線圈偏轉的儀表。它主要用於測量穩恆電流和電壓，具有靈敏度高、精度高、功率消耗小、刻度均勻等優點。誤差可達0.1％。如配以整流元件或變換器，它還可以用於交流電參量和非電參量的測量，是一種使用範圍很廣的儀表。這種儀表的構造如圖1所示，一個蹄形磁鐵的兩極做成半圓形，在磁極之間放進一個圓柱形鐵芯。在磁極和鐵芯的氣隙中有一個可繞固定軸轉動的線圈，轉軸的兩端各有一個遊絲，在它一端固定一根指標。線圈的兩端分別同這兩個遊絲相接，被測電流通過這兩個遊絲引入線圈。線圈通過電流時，磁場對線圈產生一個轉動力矩，使指標和線圈一起發生偏轉，由偏轉角度的大小可以測出通過線圈的電流。圓柱形鐵芯可使磁力線沿鐵芯的半徑方向形成均勻的徑向磁場，如圖 2所示。在轉動過程中，線圈的左右兩邊始終與磁力線垂直，並且因為這是一個均勻的徑向磁場，所以線圈受到的轉動力矩M的大小始終保持為:M＝BSNI，式中B是磁場氣隙中的磁感應強度，S是線圈的有效面積，N是線圈的匝數，I是通過線圈的電流。當線圈轉動時，遊絲發生變形，產生一個相反方向的力矩M′，隨著指標偏轉角度增大，M′也相應增大。遊絲的反向扭轉力矩和指標轉過的角度 α成正比。當線圈轉動的力矩和遊絲的反向力矩M′相等時，線圈處於平衡狀態，這時M=M′，所以轉動力矩M也和指標偏轉角度 α成正比了。對於同一個儀表來說，N、B、S都是不變的，上式表示通過線圈的電流正比於偏轉角α，因此可以用指標偏轉角α的大小來反映出被測量的大小。

（1）安培計。在電路中供測量交直流電流用的指示儀表。常用的安培計是把磁電系儀表擴大量限後改裝成的。通常，未經改裝的儀表能夠測量的電流僅為幾十微安至幾十毫安。為了測量更大的電流，可用分流電阻R，分掉大部分電流。除了磁電系安培計外，還有電磁系、電動系、熱線系等安培計，後三種安培計主要供測量交流用。圖3中

，配以合適的並聯電阻R，可從Ig直接讀出I來。

（2）伏特計。在電路中供測量交直流電壓用的指示儀表。通常儀表電阻Rg為幾百至幾千歐，允許通過的最大電流Ig為幾十微安至幾毫安，它二端的電壓降較小。如果給儀表串聯一個高值電阻R，分擔大部分電壓，就可以用來測較大的電壓 U了。加了串聯電阻並在刻度盤上直接標出伏特值，儀表就改裝成伏特表。圖4中，

配以合適的串聯電阻R，可從Ug直接讀出U來。

（3）歐姆計。根據閉合電路的歐姆定律製成的，可用來直接測量電阻值。見圖5。圖中電源為乾電池，其端電壓為U，儀表B的內阻為Rg，允許通過的電流為Ig，變阻器為R′，把三者串接起來，即構成一歐姆計，其中A、B二端接被測電阻Rx。使A、B二端短接時，調節變阻器使通過儀表的電流是I＝Ig，把儀表調至零位。當被測電阻接入儀表後根據歐姆定律

，在U、Rg和R′不變的情況下，I的大小取決於被測電阻Rx的大小。對應於每個Rx的值有一個確定的I值。所以只要儀表的標度尺預先按電阻刻度，那麼就可以直接用來測量電阻了。

（4）萬用電表。又稱多用電錶，是一種測量電流、電壓、電阻等電氣參量的小型可攜式儀表。它的特點是量限多、用途廣。一般的萬用電表可以用來測量直流電流、直流電壓、交流電壓、電阻和音訊電平等。它是由磁電系儀表、選擇開關和測量電路等組成。通過選擇開關的變換可以方便地測量各種量值。萬用電表的種類很多，使用者應根據不同的要求加以選擇。它的主要效能是準確度、量程開關和儀表本身所消耗的功率等。一般直流電壓檔的內阻為1 000歐／伏至20 000歐／伏之間，如引進放大器後可提高到106歐／伏。萬用電表精度等級為1～5級。在同一只萬用電表中根據量限和被測量的種類不同，可以分別有幾種不同的精度等級。

電磁系儀表

利用載流線圈產生的磁場，使固定線上圈內轉軸上的鐵片運動，導致指標偏轉的儀表。它分為排斥式、吸引式和排斥－吸引式三種。

（1）排斥式。利用載流線圈產生的磁場同時磁化平行放置的動鐵片（固定在轉軸上）和靜鐵片（固定在支架上），由於兩鐵片在同一方向的磁性相同而互相排斥，使動鐵片帶動轉軸轉動，當力距與固定在轉軸上的遊絲產生的反力矩相等時，指標固定的位置即指出待測電參量的數值。結構圖見圖6。

（2）吸引式。動鐵片放線上圈的一端，線圈通電後產生的磁場使動鐵片帶動軸轉動，指標可指示出待測電參量的數值。結構圖見圖7。

（3）排斥-吸引式。結構與排斥式相似，但線圈內有兩個動鐵片固定在軸上，且位置互成180°，兩個靜鐵片固定在支架上，這四個鐵片組成兩對（排斥對和吸引對）鐵片組。這種儀表可以減小外界磁場對儀表的影響，提高測量精度。

電磁系儀表除可以測量穩值電流外，還可直接測量交變電流的電參量，如電流、電壓等。其缺點在於刻度是非線性的。

電動系儀表

利用固定線圈對放置在其中的可以轉動的載流線圈的磁相互作用，使運動線圈帶動軸轉動的儀表。當電磁矩與遊絲產生的反力矩相等時，動線圈不再轉動，即指示待測電參量的數值。這種儀表受外界磁場的影響較大，因此線圈常需放置在磁遮蔽罩內。採取兩組共軸的可動線圈及固定線圈組成的儀表時，當兩組線圈的磁場方向相反時，就可減少外界磁場的影響，而無需設定磁遮蔽罩。結構圖見圖8。這種電錶測量電流一般為毫安級。測量0.5安以上的電流時就需設定分流電路了。它的刻度也是非線性的。

數字顯示儀表

這種儀器精度高、抗干擾能力強，測量速度快。用它可以測出電流小到10-17安，電壓小到10-8伏。在檢測小訊號時，它具有很高的輸入阻抗。A/D轉換器常用計數型和積分型。計數型由時鐘脈衝控制解碼網路的輸出電壓，將這電壓與輸入電壓比較，二者相等時就停止計數，因此所計的脈衝數目與輸入電壓成正比，而將模擬量轉換為數字量。積分型的原理是用積分器把輸入電壓變成隨時間線性增大的電壓，再把這電壓按比例變換成時間間隔，然後把時間間隔轉換成數字量。數碼顯示器顯示的數都是十進位制的。數碼顯示器一般用輝光數碼管、熒光數碼管、半導體發光管、液晶等。

數字顯示儀表的幾個單元都使用了脈衝數字電路，屬於電子技術範圍，本條對其結構不作詳細介紹。