电子测量与仪器第2版 教学课件 作者 徐洁 主编 第2章.ppt

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1、第二章电压测量与电压表第一节概述一、电压测量的基本要求（一）频率范围宽：直流、低频、高频和超高频…（二）量程宽：小到几nV，大到几百伏，甚至几KV。（三）输入阻抗高：测量电压时，电压表以并联方式接入被测电路。电压表应有足够高的输入阻抗，即输入电阻应尽量大、输入电容应尽量小。对于模拟直流电压表：Ri几十MΩ—几百MΩ，对于直流数字电压表：Ri几千MΩ（四）抗干扰能力强测量工作一般是在受各种干扰的情况下进行的。当电压表工作在高灵敏度时，干扰会引入明显的测量误差，这就要求电压表具有较强的抗干扰能力。（五）测量精确度高直流电压的测量可获得较高的测量精确度，直

2、流数字电压表一般可达10-4～10-7量级；交流电压表的测量精确度可达10-2～10-4量级。电压表精确度的表示方法如下：（1）满度值的百分数式中为满度相对误差，为电压表满刻度值。（2）读数值的百分数式中为读数相对误差，为电压表测量读数值。（3）数字电压表一般采用这种表示方法（六）被测电压波形种类多二、交流电压的表征（一）平均值正半波负半波全波式中,分别为正、负半波平均值；为全波平均值;T为被测电压的周期。（二）峰值或正峰值：或负峰值：或谷值：峰峰值：Up-p（三）有效值交流电压的有效值，即均方根值。数学计算式为：（四）波形因数交流电压的波形因数定义为

3、电压的有效值与平均值之比：（五）波峰因数交流电压的波峰因数定义为电压的峰值与有效值之比，即：KP常见波形的波形因数和波峰因数正弦波方波三角波三、电子电压表的分类（一）模拟式电压表：模拟式电压表即指针式电压表，分为:直流电压表用于测量直流电压。交流电压表测量时先将交流变直流，再按测直流电压的方法测量。直流电压表交流电压表交流电压表：核心电路为AC/DC交、直流转换器常利用检波器来实现：检波器按其响应特性分为：均值电压表峰值电压表有效值电压表交流电压表相应分为：均值检波器峰值检波器有效值检波器模拟式交流电压表的三种结构（1）检波—放大式（2）放大—检波式（

4、3）外差式表2-2三种结构形式电压表的性能比较（二）数字式电压表DVM最基本的数字电压表是直流数字电压表。交流数字电压表=直流数字电压表+交直流转换器数字式万用表组成直流数字电压表交流电压/直流电压（AC/DC）电流/直流电压（I/V)转换器电阻/直流电压（R/V）转换器直流数字电压表的核心是A/D转换器。双积分式A/D转换器特点：抗干扰能力强；价格低廉；测量精确度高；但测量速度较慢。A/D转换器双积分式比较式复合式数字电压表组成模拟电路、数字逻辑电路显示电路第二节电流、电压测量基本方法一、电流的测量磁电式直流电流表：直流电流表，串联接入。为了扩大表头

5、的电流量程，常采用与表头并联电阻的方法。多量程电流表电路连接示意图二、电压的测量电压的测量：直流电压测量：直流电压测量交流电压测量磁电式电流表指针偏转角度与被测电流I成正比，当它具有一定内阻时，偏转角度与其两端的电压也成正比，它可以用来测量电压。但范围小，为毫伏级。为了测量较高的电压，常采用与表头串联电阻的方法，此电阻称为分压电阻，改变分压电阻可以改变电压表的量程。均值电压表峰值电压表有效值电压表以均值检波器作为交直流转换器，其输出的直流电压与输入电压的平均值近似相等。（一）均值电压表:一、基本原理与结构模拟式电压表分为均值电压表通常以输入为正弦波有效

6、值的大小来定度。当测量正弦波电压时，电压表的读数值α就等于正弦波的有效值均值电压表的定度系数非正弦波峰值非正弦波有效值非正弦波平均值（2）均值电压表刻度特性式中各参数分别为：—电压表的定度系数—非正弦波的波峰因数—非正弦波的波形因数—非正弦波的峰值—非正弦波的有效值—非正弦波的平均值—正弦波的平均值—电压表读数值（二）峰值电压表（1）工作原理：峰值电压表以峰值检波器作为交直流转换器。其输出的直流电压与输入交流电压的峰值近似相等。（2）峰值电压表刻度特性：峰值电压表也以正弦波有效值进行定度。测量正弦波电压时，电压表的读数值就等于正弦波电压有效值。峰值电压

7、表测量非正弦波电压时，关系如下：峰值电压表的定度系数：平均值：有效值：峰值：（三）有效值电压表有效值电压表分类:（1）分段逼近式有效值检波器（2）热电转换式有效值检波器（3）计算式有效值检波器一般认为无论交流电压是怎样的波形，也不管是那一种有效值电压表，有效值电压表的读数就是被测电压的有效值称为真有效值电压表。第四节数字电压表数字电压表中能显示0～9十个数码的数位称为满位，否则，称为半位或1/2位。一、主要技术指标（一）电压测量范围（1）量程:未经衰减器和放大器的量程称为基本量程，基本量程的测量误差最小。（2）显示位数:最大显示数字为39.999的称为

8、位数字电压表。最大显示数字为9.999的称为4位数字电压表；最大显示数字为19.999的称为位