ian5电压测量介绍课件ppt2

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1、第5章电压测量5.1概述5.2电压标准5.3交流电压的测量5.4直流电压的数字化测量及A/D转换原理5.5电流、电压、阻抗变换技术及数字多用表5.6数字电压表的误差分析及自动化技术5.7电压测量的干扰及抑制技术1.重要性◆电压测量是许多电测量与非电测量的基础◆是电量测量中最基本、最常见的一种测量◆电压测量也是非电量测量的基础5.1.1电压测量的意义、特点2.特点(1)频率范围广(2)测量范围宽(3)电压波形的多样化(4)阻抗匹配(5)测量精度(6)测量速度(7)抗干扰性能5.1.2电压测量的方法和分类·按对象：直流电压测量和交流电压测量·按技术：模拟测量和数字测量5.

2、2电压标准5.2.1直流电压标准电压和电阻是电磁学中的两个基本量电压基准和电阻基准——〉其他电磁量基准电压标准标准电池（实物基准，10-6）齐纳管电压标准（固态标准，10-6）约瑟夫森量子电压基准（量子化自然基准，10-10）1.标准电池原理：利用化学反应产生稳定可靠的电动势（1.01860V）。有饱和型和不饱和型两种类型。(5-1)2.齐纳二极管电压标准利用齐纳二极管的稳压特性制作的电子式电压标准（也称为固态电压标准）齐纳管的稳压特性仍然存在受温度漂移的影响，采用高稳定电源和内部恒温控制电路可使其温度系数非常小将齐纳管与恒温控制电路集成在一起的精密电压基准源，如LM

3、199/299/399、REF系列BrianJosephson(1940-)3.约瑟夫森量子电压基准图5-1双测热电阻电桥的原理图5.2.2高频电压标准5.3交流电压的测量5.3.1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）图5-2交流电压的峰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)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T（

4、5-6）（5-7）（5-8）有效值交流电压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。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。对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T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，对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T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)=Vpsin(ωt)

5、，若ω=2π/T常见波形的波峰因数和波形因数可查表得到：如正弦波：Kp=1.41，KF=1.11；方波：Kp=1，KF=1；三角波：Kp=1.73，KF=1.15；锯齿波：Kp=1.73，KF=1.15；脉冲波：Kp=，KF=，为脉冲宽度，T为周期白噪声：Kp=3（较大），KF=1.25。5.3.2交流/直流转换器的响应特性及误差分析1.交流/直流电压（AC-DC）转换原理模拟电压表的交流电压测量原理：交流电压--〉直流电流（有效值、峰值和平均值）--〉驱动表头--〉指示。交流电压--〉有效值、峰值和平均值的转换，称为AC-DC转换。由不同的检波电路实现。（1）峰值检

6、波原理二极管峰值检波电路（a.串联式,b.并联式,c.波形）图5-4平均值检波原理图（2）平均值检波原理(3)有效值检波原理利用二极管平方律伏安特性检波利用小信号时二极管正向伏安特性曲线可近似为平方关系缺点：精度低且动态范围小实际应用中，采用分段逼近平方律的二极管伏安特性曲线图的电路2)利用模拟运算的集成电路检波图5-5计算式有效值变换实现框图3）利用热电偶有效值检波热电效应：两种不同导体的两端相互连接在一起，组成一个闭合回路，当两节点处温度不同时，回路中将产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，所产生的电动势称为热电动势。热电效应原理图当热端T和冷端T0存在

7、温差时（即T≠T0），则存在热电动势，且热电动势的大小与温差ΔT=T-T0成正比。热电偶有效值检波原理图图中，直流电流I与被测电压u(t)的有效值V的关系：电流I∝热电动势∝热端与冷端的温差，而热端温度∝u(t)功率∝u(t)的有效值V的平方，故，图5-7具有线性刻度的有效值电压表原理图2.峰值电压表原理、刻度特性和误差分析刻度特性对于任意波形而言，峰值电压表的读数α没有直接意义，由读数α到峰值和有效值需进行换算，换算关系归纳如下：式中，α为峰值电压表读数，为波峰因数。波形误差刻度特性对于任意波形而言，均值电压表的读数α没有直接意义，由读数α到峰值和