电子测量技术 第2版 教学课件 作者 孟凤果第4章电压测量技术第4章电压测量技术.ppt

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1、4.1概述4.2模拟式电子电压表4.3数字电子电压表4.4电子电压表的使用方法第4章电压测量技术4.1概述4.1.1电子电路中电压的特点4.1.2交流电压的基本参数4.1.3电子电压表的分类4.1概述电压测量是电子电路测量的一个重要内容。是许多电参量测量的基础。在科学实验中、生产及仪器设备的检修和调试中，采用普通的电工仪表是不能进行有效测量的，必须借助于电子电压表来进行测量。本章将讨论模拟式和数字式两种电子电压表，它们是应用最广泛的电压测量仪器。1．频率范围宽电子电路中电压的频率可以从直流到数百MHz范围内变化。而单纯50Hz的电压是很少的。不同频率的电压量就要用相应的电

2、压表去测量。谈到电压的测量，很多人会首先想到万用表。的确，万用表的应用是很广泛的，但是在电子电路中它往往是不能适应的。电子电路中的电压具有如下特点：4.1.1电子电路中电压的特点2．电压范围广被测电压的量值范围是选定电压测量仪器量程范围的依据。通常，电子电路中的电压值的下限低至nV数量级，而上限高至几十kV左右。这就要求所使用的电压测量仪器依测量电压的量值进行不同电压表的选择。3．等效电阻高电压测量仪器的输入电阻就是被测电路的额外负载，为了减小仪器的接入对被测电路的影响，要求其具有较高的输入电阻。4．波形多种多样电子电路中除了正弦波电压外，还有大量的非正弦电压。这时，从普

3、通指示仪表度盘上直接获得的示值往往含有较大的波形误差。另外，被测的电压中往往是交流与直流并存，甚至还串入一些噪声干扰等不需要测量的成份。这需要在测量中加以区分。电子电路中电压量的测量，通常属于工程测量，只要求有一定的精确度即可。但有些场合，要求有较高的精确度。具体测量要识具体情况现而定。4.1.2交流电压的基本参数描述交流电压的基本参数有：峰值、平均值和有效值。1．峰值任一个交变电压在所观察的时间内或一个周期性信号在一个周期内偏离零电平的最大电压瞬时值称为峰值，通常，用Up表示。如果电压波形是双极性的，且不对称，则正峰值和负峰值是不同的，如图4-1（a）所示。任一个交变电

4、压在所观察的时间内或一个周期性信号在一个周期内偏离直流分量的最大值称为幅值或振幅，用Um表示，正、负幅值不等时分别用和表示，如图4-1（b）所示，图中=0，且正、负幅值相等。图4-1交流电压的峰值2．平均值任何一个周期性信号u(t)，在一周期内电压的平均大小称为平均值，通常，用表示。平均值的数学表达式为：在交流电压测量中，平均值指检波之后的平均值，故又可分为半波平均值及全波平均值。3．有效值任何一个交流电压，通过某纯电阻所产生的热量与一个直流电压在同样情况下产生的热量相同时，该直流电压的数值即为交流电压的有效值，通常，用Urms表示。有效值的数学表达式为当不特别指明时，交

5、流电压的值就是指它的有效值，而且各类电压表的示值都是按有效值刻度的。4.波形因数和波峰因数为了表征同一信号的峰值、有效值及平均值的关系，引入了波形因数和波峰因数。波形因数：交流电压的有效值与平均值之比，通常，用表示，即波峰因数：交流电压峰值与有效值之比，通常，用表示，即按测量结果的显示方式将它们分为模拟式电子电压表和数字式电子电压表。4.1.3电子电压表的分类1．模拟式电子电压表模拟式电子电压表，一般是用磁电式电流表头作为指示器。由于磁电式电流表只能测量直流电流，测量直流电压时，可直接经放大或经衰减后变成一定量的直流电流驱动直流表头的指针偏转指示其大小；测量交流电压时，须

6、经过交流-直流变换器，将被测交流电压先转换成与之成比例的直流电压后，再进行直流电压的测量。在模拟式电子电压表中，大都采用整流的方法将交流信号转换成直流信号，然后通过直流表头指示读数，这种方法称为检波法；另外还有热电偶转换法和公式转换法等。根据电子电压表电路组成方式的不同，模拟式电子电压表又有不同类型，下面介绍几种典型的类型。⑴放大-检波式放大-检波式电子电压表，是先将被测信号进行放大，再进行检波，然后通过直流表头指示读数，如图4-2所示。其中放大电路一般采用多级宽带交流放大器，灵敏度很高，可测几十～几百微伏左右的电压，频率上限可达10MHz；交直流转换器常采用平均值检波器

7、。这种类型的电子电压表常称为“毫伏表”。检波衰减交流放大µA图4-2检波-放大式电子电压表的原理框图⑵检波-放大式检波放大式电子电压表对被测交流电压采取了先检波后放大的方法，故频率范围、输入阻抗等都主要取决于检波器。如果应用超高频检波二极管检波，则频率范围可达20Hz-1GHz。因此，这类电压表也称为“超高频电子电压表”。原理框图如4-3所示。检波-放大式电子电压表的交直流转换器采用了峰值检波器。检波衰减直流放大µA图4-3检波-放大式电子电压表原理框图⑶热电转换式和公式法热电转换式通过热电偶将交流电有效值转换成直流电压值，这