3电压的测量.ppt

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1、第3章电压测量3.1概述3.2交流电压的测量3.3直流电压的数字化测量及A/D转换原理3.4电流、电压、阻抗变换技术及数字多用表3.5电压表的选择和使用3.6应用实例◆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：其中：电流、功率电压，再进行测量电路工作状态：饱和与截止，线性度、失真度电压表征非电测量中，物理量电压信号，再进行测量如：温度、压力、振动、（加）速度1）电压测量的重要性电压、电流、功率3．1．1电压测量的意义、特点3.1概述2）电压测量的特点1.频率范围广：零

2、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、地震波等,纳伏级（10-9V）；超高压信号：电力系统中，数十千伏。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。3．1．1电压测量的意义、特点4.阻抗匹配电压表的输入阻抗是指它的两个输入端之间的等效阻抗，是被测电路的额外负载。---〉应具有较高的输入阻抗直流测量中，输入阻抗与被测信号源等效内阻形成分压，使测量结果偏小。如：采用电压表与电流表测量电阻，当测量小电阻

3、时，应采用电压表并联方案；当测量大电阻时，应采用电流表串联方案。交流测量中，输入阻抗的不匹配引起信号反射。输入阻抗典型数值为1MΩ和15ｐＦ并联。2）电压测量的特点3．1．1电压测量的意义、特点5.测量精度的要求差异很大10-1至10-9。6.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。7.抗干扰性能工业现场测试中，存在较大的干扰。2）电压测量的特点3．1．1电压测量的意义、特点3．1．2电压测量的方法和分类1.电压测量方法的分类·按对象

4、：直流电压测量；交流电压测量·按技术：模拟测量；数字测量2.测量方法1）数字化直流电压测量方法模拟直流电压A/D转换器数字量数字显示——数字电压表（DVM），数字多用表（DMM）。3．1．2电压测量的方法和分类2）交流电压的模拟测量方法表征交流电压的三个基本参量：有效值、峰值和平均值。以有效值测量为主。方法：交流电压（有效值、峰值和平均值）-->直流电流--〉驱动表头--〉指示——有效值、峰值和平均值电压表，电平表等。3）交流电压的数字化测量交流电压（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—

5、—DVM（DMM）的扩展功能。3．1．2电压测量的方法和分类4）基于采样的交流电压测量方法交流电压--〉A/D转换器--〉瞬时采样值u(k)--〉计算，如有效值式中，N为u(t)的一个周期内的采样点数。5）示波测量方法交流电压--〉模拟或数字示波器--〉显示波形--〉读出结果3.1.3直流电压的测量1普通直流电压表由动圈式高灵敏度直流电流表串联适当的电阻构成。设电流表的满偏电流为Im,电流表本身内阻为Re,串联电阻Rn所构成的电压表的满度电压为:μAReR1R2R3UoU1U2U33.1.3直流电压的测量1普通直流电压表所构成的电压表的内

6、阻为:图中电流表串接了3个电阻后除了最小量程外增加了3个量程U1、U2、U3，根据扩展的量程，可以估算出3个扩展电阻的阻值：3.1.3直流电压的测量1普通直流电压表通常把内阻Rv与Um之比（每伏欧姆数）定义为电压表的电压灵敏度。数越大，表明使指针偏转同样角度所需要的电流越小。一般标明在电磁式电压表的表盘上，可以根据电压灵敏度推算出不同量程时的电压表内阻。优点：结构简单、使用方便、误差来源表头本身和扩展电阻的准确度。±1%缺点：灵敏度不高、输入电阻低。在量程较低时，输入电阻更小，其负载效应对被测电路工作状态及测量结果的影响不可忽略。3.1.

7、3直流电压的测量普通直流电压表的误差用普通直流电压表测量高输出电阻电路的直流电压，设被测电路输出电阻为Ro，被测电压实际值为Eo，电压表内阻为RV，则电压表度数值为:相对误差为：3.1.3直流电压的测量普通直流电压表的误差为了消除这一影响，可使用两个不同量程U1、U2进行测量。将电压表的两次读数值UO1、Uo2代入下式，即可计算得到被测电压的近似值：上例中，电压表的每伏欧姆数为20kΩ/V，先后用5V和25V量程测量端电压Uo的读数值分别为2.5V和4.17V，代入上式得Eo=5.01V3.1.3直流电压的测量2直流电子电压表直流电子电压

8、表通常由磁电式表头加装跟随器、直流放大器构成。当需要测量高直流电压时，输入端接入高阻值电阻构成的分压电路。提高输入阻抗提高测量灵敏度3.1.3直流电压的测量2直流电子电压表在理想运放情况下：式