电子测量技术基础 第07章.ppt

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1、第7章　电压测量7.1概述7.2模拟式直流电压测量7.3交流电压的表征和测量方法7.4低频交流电压测量7.5高频交流电压测量7.6脉冲电压测量7.7电压的数字式测量小结习题77.1概　　述7.1.1电压测量的重要性电压是一个基本物理量，是集总电路中表征电信号能量的三个基本参数(电压、电流、功率)之一。电压测量是电子测量中的基本内容。在电子电路中，电路的工作状态(如谐振、平衡、截止、饱和以及工作点的动态范围)通常都以电压形式表现出来。电子设备的控制信号、反馈信号及其他信息主要表现为电压量。在非电量的测量中，

2、也多利用各类传感器件装置将非电参数转换成电压参数。电路中其他电参数(包括电流和功率，以及信号的幅度、波形的非线性失真系数、元件的Q值、网络的频率特性和通频带、设备的灵敏度等)都可以视做电压的派生量，通过电压测量获得其量值。最后也是最重要的是，电压测量直接、方便，将电压表并接在被测电路上，只要电压表的输入阻抗足够大，就可以在几乎不对原电路工作状态有所影响的前提下获得较满意的测量结果。作为比较，电流测量就不具备这些优点，首先必须把电流表串接在被测支路中，很不方便，其次电流表的接入改变了原来电路的工作状态，测得值不

3、能真实地反映出原有情况。由此不难得出结论：电压测量是电子测量的基础，在电子电路和设备的测量调试中，电压测量是不可缺少的基本测量。7.1.2电压测量的特点第1章中介绍的电子测量的基本特点同样在电压测量中得到体现，电压测量的特点对电压测量的主要仪器——电压表的性能提出了相应的要求，这些要求主要包括下面几个方面。1.频率范围电子电路中电压信号的频率范围相当广，除直流外，交流电压的频率从10－6Hz(甚至更低)到109Hz，频段不同，测量方法也各异。2.测量范围电子电路中待测电压的大小低至10－9V，高到几十伏

4、、几百伏甚至上千伏。若信号电压电平低，则要求电压表分辨力高，而这些又会受到干扰、内部噪声等的限制。若信号电压电平高，则要考虑电压表输入级中加接分压网络，而这又会降低电压表的输入阻抗。3.信号波形电子电路中待测电压的波形除正弦波外，还包括失真的正弦波以及各种非正弦波(如脉冲电压等)，不同波形的电压的测量方法及对测量准确度的影响是不一样的。4.被测电路的输出阻抗由待测电压两端看去的电子电路的等效电路可以用图7.1-1(b)表示，其中Z0为电路的输出阻抗，Zi为电压表的输入阻抗。在实际的电子电路中，Z0的大小不

5、一，有些电路Z0很小，可以小于几十欧姆，有些电路Z0很大，可能大于几百千欧姆。前面已经讲过，电压表的负载效应对测量结果的准确度有影响，尤其是输出阻抗Z0比较高的电路。图7.1-1电压表测量电压及其等效电路5.测量精度由于被测电压的频率、波形等因素的影响，电压测量的准确度有较大差异。电压值的基准是直流标准电压，直流测量时分布参数等的影响也可以忽略，因而直流电压测量的精度较高。目前利用数字电压表可使直流电压测量精度优于10－7量级。但交流电压测量精度要低得多，因为交流电压必须经交流/直流(AC/DC)变换电路变

6、成直流电压，交流电压的频率和电压大小对AC/DC变换电路的特性都有影响，同时高频测量时分布参数的影响很难避免和准确估算，因此目前交流电压测量的精度一般在10-2~10-4量级。6.干扰电压测量易受外界干扰的影响，当信号电压较小时，干扰往往成为影响测量精度的主要因素，相应要求高灵敏度电压表(如数字式电压表、高频毫伏表等)必须具有较强的抗干扰能力，测量时也要特别注意采取相应措施(例如正确的接线方式、必要的电磁屏蔽)，以减少外界干扰的影响。7.1.3电压测量仪器的分类1.按显示方式分类电压测量仪器主要指各类电

7、压表。在一般工频(50Hz)和要求不高的低频(低于几十千赫兹)测量时，可使用一般万用表电压挡，其他情况大都使用电子电压表。按显示方式不同，电子电压表分为模拟式电子电压表和数字式电子电压表。前者以模拟式电表显示测量结果，后者用数字显示器显示测量结果。模拟式电压表的准确度和分辨力不及数字式电压表，但由于其结构相对简单，价格较为便宜，频率范围也宽。另外在某些场合并不需要准确测量电压的真实大小，而只需要知道电压大小的范围或变化趋势，例如作为零示器或者谐振电路调谐时峰值、谷值的观测，此时用模拟式电压表反而更为直观。数字

8、式电压表的优点表现在：测量准确度高，测量速度快，输入阻抗大，过载能力强，抗干扰能力和分辨率优于模拟电压表。此外，由于测量结果以数字形式输出、显示，因此除读数直观外，还便于和计算机及其他设备联用组成自动化测试仪器或自动测试系统。目前由于微处理器的运用，高中档数字式电压表已普遍具有数据存储、计算及自检、自校、自动故障诊断功能，并配有IEEE-488或RS232C接口，很容易构成自动测试系统。数字式电压表