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《电子测量技术 教学课件 作者 夏哲雷 第3章.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、1电压测量第3章第3章电压测量3.1概述3.2电压的模拟测量3.3电压的数字化测量3.4电压测量中的模-数转换器3.5数字多用表3.6数字电压测量的误差分析33.1电压测量概述电压测量的重要性电压测量是电子测量的一个重要内容。在表征电信号能量的三个基本参数(电压、电流、功率)中,电压测量是最直接也是最普遍的电路中的其他电参量包括电流、功率以及信号的调幅度、波形的非线性失真系数、网络的频率特性、设备的灵敏度等等,都可视为电压的派生量,通过电压测量获得其量值。电压比较器结构简单且应用广泛,这使电压的数字化非常容易。利用各种传感器和变换电路,可以把其他
2、类型的物理信号(如温度、压力、流量、音响等)转换为电压,通过测量电压来实现对这些参量的测量。电压测量的特点频率范围电压测量的频率范围相当广测量范围电压幅值的变化范围极宽电压波形交流电压波形多种多样输入特性被测信号接入电压表后,电压表的等效输入阻抗将对测量结果产生影响。测量精度直流电压可获得较高的测量准确度抗干扰性能高精度电压测量要求电压表具有足够的抗干扰能力除直流外,交流电压的频率范围从10-6Hz至1012Hz下限在1nV～几mV,上限可达kV以上。直流电压:10-4～10-7量级交流电压:10-2～10-4量级模拟式电压表:10-2量级电压测
3、量方法电压的模拟测量是将被测电压成比例地转换为电流,再采用机械动圈式电流表进行测量。直流电压的数字测量通过ADC实现高精度直流电压的数字测量。交流电压的数字测量经过AC-DC变换后得到直流电压再测交流采样采用高速ADC直接对高频信号进行数字化采集与处理,通过μP换算出有效值、峰值、均值示波测量7电压测量仪器的分类万用表电子电压表模拟式：磁电式电流表(表头)作指示器数字式：利用A／D转换器实现电压的测量均值电压表峰值电压有效值电表数字显示被测电压的值电压标准标准电池标准电池利用化学反应产生稳定、可靠的电动势,它是一种重要的电压实物标准,常作为各级计
4、量、检定、研究和生产部门的直流电压标准量具。齐纳二极管电压标准利用了齐纳二极管反向击穿时的稳压特性,系统结构简单,容易实现集成,广泛应用于工程仪表中。约瑟夫森量子电压基准电压与频率在约瑟夫森结上存在一个不受时间、空间环境变化的系数KJ。从1990年1月1日开始,在世界范围内同时启用了约瑟夫森电压量子基准并给出了KJ常数值,记为KJ-90＝483597.9GHz/V93.2电压的模拟测量113.2.1交流电压的表征交流电压可以用峰值、幅值、平均值、有效值及瞬时值来表征。交流电压的表征峰值Up交流电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最大值一般情况下,
5、正峰值Up+和负峰值Up-并不相等交流信号的直流成分较大时,可能无Up-(或Up+),从而出现谷值12U0:直流分量Um：振幅,u(t)在一个周期内偏离直流分量U0的最大值13交流电压的表征平均值Uav通常平均值就指全波平均值交流电压的平均值定义为半波整流平均值：交流电压的正(负)半周在一个周期的平均值全波整流平均值14交流电压的表征有效值Urms交流电压有效值,是指该交流电压在一个周期内通过某一纯电阻负载时所产生的热量,与一个直流电压在同样的条件下所产生的热量相等时，该直流电压的量值,记为Urms直流电压U在时间T内电阻R上产生的热量交流电压u
6、(t)在时间T内电阻R上产生的热量15交流电压的表征由得各类电压表的示值都是按正弦波有效值定度数学上,有效值与均方根同义对理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(ωt),若ω=2π/T16波形因数和波峰因数交流电压的波形因数KF定义为该电压的有效值与均值之比:对理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(ωt),若ω=2π/T17波形因数和波峰因数对理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(ωt),若ω=2π/T交流电压的波峰因数Kp定义为该电压的峰值与有效值之比18波峰因数和波形因数常见波形的波峰因数和波形因数可查表3-1得到如正弦波:Kp=1.41
7、，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：τ为脉冲宽度,T为周期白噪声：Kp=3(较大),KF=1.25。193.2.2交流-直流转换模拟测量——模拟电压表数字测量——数字电压表虽然数字电压表越来越普及,但就目前的技术条件来说,尤其是对于很高频率信号的测量还不能完全取代模拟电压表。模拟式电子电压表是通过AC／DC变换器将交流电压转换成直流电压后,再变换成直流电流,最后驱动磁电式电流表,通过指针来指示所测得的电压。测量交流电压的仪表通常称为电子电压表或毫伏表2
8、0检波特性根据检波特性不同平均值检波——平均值电压表峰值检波——峰值电压表有效值检波——有效值电压表21放大-检波与检波-放大对于交流电
