电磁量测量技术1

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1、第四章电磁量测量技术第一节电压的测量第二节电流的测量第三节阻抗的测量第四节功率的测量第五节频率的测量第六节磁场的测量1◆电压测量是电测量与非电测量的基础；◆电测量中，许多电量的测量可以转化为电压测量：表征电信号能量的三个基本参数：电压、电流、功率其中：电流、功率电压，再进行测量◆非电测量中，物理量电压信号，再进行测量如：温度、压力、振动、（加）速度第一节电压的测量一、电压测量的重要性2第一节电压的测量二、直流电压的测量1、直流电压测量系统组成：输入电路：对输入电压衰减/放大、变换、钳位等。A/D转换器：实现模拟电

2、压到数字量的转换，核心部件。数字显示器：显示模拟电压的数字量结果；逻辑控制电路：在统一时钟作用下，完成内部电路的协调有序工作。32、输入电路放大电路：OP07，10倍衰减网络：1KV～200mV输入电路：放大、衰减、量程切换、钳位保护、滤波∞+-+NR0Ruo(t)ui(t)C1C2R2R1RC有源滤波器：(二阶低通滤波器)43、模数转换器(AD574)：分辨率：12位（逐次比较）；非线性误差：小于±1/2LSB或±1LSB；转换速率：25us；电压输入范围：10V、20V、±5V和±10V；电源电压：±15V和

3、5V；数据输出格式：12位/8位；5显示位数完整显示位：能够显示0-9的数字。非完整显示位(俗称半位)：只能显示0和1（在最高位上）。如4位电压表，具有4位完整显示位，其最大显示数字为9999。而位（4位半）电压表，具有4位完整显示位，1位非完整显示位，其最大显示数字为19999。4、直流电压表主要性能指标1426量程基本量程：无衰减或放大时的输入电压范围，由A/D转换器量程范围确定。通过对输入电压（按10倍）放大或衰减，可扩展其他量程。分辨力用每个字对应的电压值来表示，即V/字。不同的量程上能分辨的最小电压变化

4、的能力不同，显然，在最小量程上具有最高分辨力。例如，3位半的电压表，在200mV最小量程上，可以测量的最大输入电压为199.9mV，其分辨力为0.1mV/字（即当输入电压变化0.1mV时，显示的末尾数字将变化“1个字”）。4、直流电压表主要性能指标7三、交流电压的测量1、交流电压的表征方法峰值：以零电平为参考的最大电压幅值（用Vp表示）。平均值：数学上定义相当于交流电压u(t)的直流分量。有效值：交流电压在一个周期T内，通过某纯电阻负载R所产生的热量，与一个直流电压在同一负载上产生的热量相等时，则该直流电压的数值

5、就表示了交流电压的有效值。从测量角度定义：8交流电压的波形系数KF：交流电压的波峰系数KP：为表征同一信号的峰值、有效值及平均值的关系，引入波形系数及波峰系数。9波峰系数和波形系数对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T102、交流电压的测量方法（1）峰值检测电路：由二极管峰值检波电路完成，有二极管串联（a)和并联（b）两种形式。原理：通过二极管正向快速充电达到输入电压的峰值，而二极管反向截止时“保持”该峰值。11要求：式中，

6、Rs和rd分别为等效信号源u(t)的内阻和二极管正向导通电阻，C为充电电容（并联式检波电路中C还起到隔直流的作用），RL为等效负载电阻，Tmin和Tmax为u(t)的最小和最大周期。二极管峰值检波电路工作原理：峰值检波电路的输出存在较小的波动，其平均值略小于实际峰值。特点：检波器的输出电压和交流电压的峰值成正比，灵敏度较低，几十毫伏；测量上限取决于检波二极管的方向击穿电压。工作频率范围取决于检波二极管的高频特性。u(t)峰值检波放大驱动表头峰值电压表原理：12（2）平均值检测电路原理：由二极管桥式整流电路完

7、成。形式：全波整流(a)和半波整流(b)。整流电路输出直流电流I0的平均值与被测输入电压u(t)的平均值成正比；输出信号与u(t)的波形无关；电容C用于滤除整流后的交流成分，避免指针摆动。13以全波整流电路为例，I0的平均值为式中，T为u(t)的周期，rd和rm分别为检波二极管的正向导通电阻和电流表内阻，可视为常数（它反映了检波器的灵敏度）。于是，I0的平均值与u(t)的平均值成正比。（2）平均值检测原理u(t)放大均值检波驱动表头均值电压表原理：特点：频率范围受放大器带宽限制，20Hz-10MHz；灵敏度

8、受放大器噪声限制，可做到毫伏级。14（3）有效值检测电路利用模拟运算的集成电路检波方法：通过多级运算器级连实现：模拟乘法器（平方）—〉积分—〉开方—〉比例运算。AD536A：真有效值-直流转换单片集成电路：可将任复杂波形的真有效值转换成直流输出；最大误差0.2％；低功耗：1.2mA静态电流；有效值电压表：不受波形失真影响，但频率范围受转换器限制。15（4）电压表的刻度特性