第4章 数字化电测仪表ppt课件.ppt

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1、第4章数字化电测仪表4.1概述4.2频率/周期的数字化测量4.3相位的数字化测量4.4电压的数字化测量4.4电阻、电容的数字化测量4.6电功率的数字化测量4.7微机化仪表back14.4电压的数字化测量第4章数字化电测仪表4.4.1基本概念4.4.2交流电压的数字化测量4.4.3逐位逼近比较式数字电压表4.4.4电压-时间型数字电压表4.4.5电压-频率型数字电压表back23第4章数字化电测仪表back电压测量的特点1.频率范围广：零频（直流）～109Hz低频：1MHz以下；高频（射频）：1MHz以上。2.测量范围宽微弱信号:心电医学信号

2、、地震波等,纳伏级（10-9V）；超高压信号：电力系统中，数百千伏。3.电压波形的多样化电压信号波形是被测量信息的载体。各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯形波；随机噪声。4.4.1基本概念4第4章数字化电测仪表back电压测量的特点4.测量精度的要求差异很大10-1至10-9。5.测量速度的要求差异很大静态测量：直流（慢变化信号）,几次/秒;动态测量：高速瞬变信号,数亿次/秒（几百MHz）精度与速度存在矛盾，应根据需要而定。6.抗干扰性能工业现场测试中，存在较大的干扰。4.4.1基本概念4.4.1基本概念组成框图包括模拟和数

3、字两部分。输入电路：对输入电压衰减/放大、变换等。核心部件：模数（A/D）转换器，实现模拟电压到数字量的转换。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。第4章数字化电测仪表数字电压表（DigitalVoltageMeter，简称DVM）5A/D转换器：指标-1）分辩率：指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量。又称精度，通常以数字信号的位数来表示。-2）转换速率：完成一次从模拟转换到数字的A/D转换所需时间的倒数。积分型－ms级,低速；逐次比较型－us级,中速；全并行/串并行型－ns级

4、-3）量化误差：由于A/D的有限分辩率而引起的误差，通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量。back第4章数字化电测仪表4.4.1基本概念6分类（1）逐次比较类型基本原理是将被测电压与已知标准电压进行比较以求得被测电压的值。用这类A/D转换器制成的仪表的特点是测量速度快，但抗干扰能力差。（2）电压-时间变换类型（U-T型）将被测电压变为用时间表征的脉冲宽度。其特点是有一定的抗干扰能力且成本较低，但转换速度不够快。（3）电压-频率转换类型（U-f型）将被测电压转换成脉冲串。构成的电压表用单位时间内的脉冲数来反映被测电压值，也就是把电压变为了频

5、率。这类A/D转换器抗干扰能力强，但转换速度慢。（4）复合类型具有上述各类转换器的优点，吸收了比较类型速度快和积分类型抗干扰能力强等特长，是目前最好的一类A/D转换器。但它的制作成本高，在使用上一般限于精密测量。（5）特殊类型凡不属于上述四类的或虽属于上述范畴但用途不同、输出形式也不同的A/D转换器，均被称为特殊类型A/D转换器。4.4.2交流电压的数字化测量第4章数字化电测仪表交流电压的数字化测量原理：交流电压（有效值、峰值和平均值）--〉直流电压--〉A/D转换器--〉数字量--〉数字显示——DVM的扩展功能。AC-DC转换电路DVM9

6、104.4.2交流电压的数字化测量第4章数字化电测仪表表征交流电压的基本参量峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数峰值以零电平为参考的最大电压幅值（用Vp表示）注：以直流分量为参考的最大电压幅值则称为振幅，（通常用Um表示）。114.4.2交流电压的数字化测量第4章数字化电测仪表平均值（均值）数学上定义为：相当于交流电压u(t)的直流分量。交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半波整流后的波形（一般若无特指，均为全波整流）：对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsinωt，若ω=2π/T124.4.2交流电压的数字化测量第4章数字化电测仪表有

7、效值定义：交流电压u(t)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V在同一负载上产生的热量相等时，则该直流电压V的数值就表示了交流电压u(t)的有效值。表达式：直流电压V在T内电阻R上产生的热量Q=I2RT=交流电压u(t)在T内电阻R上产生的热量Q=有效值134.4.2交流电压的数字化测量第4章数字化电测仪表意义：有效值在数学上即为均方根值。有效值反映了交流电压的功率，是表征交流电压的重要参量，是最常测量的电压参数。对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsinωt,若ω=2π/T144.4.2交流电压的数字化测量第4章数

8、字化电测仪表波峰因数和波形因数波峰因数定义：峰值与有效值的比值，用Kp表示波形因数定义：有效值与平均值的比值，用KF表示对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsinωt，若ω=2π/