交流电压的测量.doc

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1、5．2交流电压的测量教学目的1.熟悉表征交流电压的基本参量。2.了解峰值电压表、均值电压表、有效值电压表的检波原理和方法，及主要特点。3.掌握峰值电压表、均值电压表、有效值电压表的刻度特性。4.了解提高电压表灵敏度和扩展测量范围的宽频电平表和外差式选频电平表的组成原理。教学重点及难点1.峰值电压表、均值电压表、有效值电压表的刻度特性教学方式：讲授教学过程：5.2.1交流电压的检波1）峰值检波●原理：由二极管峰值检波电路完成。有二极管串联和并联两种形式2）平均值检波●由二极管桥式整流（全波整流和半波整流）电路完成。3）有效值检波原理（1）利用二极管平方律伏安特性检波小信号时二极管正向伏

2、安特性曲线可近似为平方关系。缺点：精度低且动态范围小。因此，实际应用中，采用分段逼近平方律的二极管伏安特性曲线图的电路。（2）利用模拟运算的集成电路检波通过多级运算器级连实现：模拟乘法器（平方）—〉积分—〉开方—〉比例运算。（3）单片集成TRMS/DC电路，如AD536AK等。（4）利用热电偶有效值检波●热电效应：两种不同导体的两端相互连接在一起，组成一个闭合回路，当两节点处温度不同时，回路中将产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，所产生的电动势称为热电动势。、●有效值电压表的特点理论上不存在波形误差，因此也称真有效值电压表（读数与波形无关）。比如，对非正弦波，可视为由基波

3、和各次谐波构成。5.2.2．峰值电压表原理、刻度特性和误差分析1）原理峰值响应，即：u(t)à峰值检波à放大à驱动表头2）刻度特性●表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度。因此：当输入u(t)为正弦波时，读数α即为u(t)的有效值V（而不是该纯正弦波的峰值Vp）。对于非正弦波的任意波形，读数α没有直接意义（既不等于其峰值Vp也不等于其有效值V）。但可由读数α换算出峰值和有效值。●由读数α换算出峰值和有效值的换算步骤如下：●第一步，把读数α想象为有效值等于α的纯正弦波输入时的读数，即●第二步，将V~转换为该纯正弦波的峰值，即●第三步，假设峰值等于Vp~的被测波形（任意波）输入，即●注：“对于

4、峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，则读数相等”。●第四步，由，再根据该波形的波峰因数（查表可得），其有效值3．平均值电压表原理、刻度特性和误差分析1）原理均值响应，即：u(t)à放大à均值检波à驱动表头2）刻度特性●表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度。●因此：当输入u(t)为正弦波时，读数α即为u(t)的有效值V（而不是该纯正弦波的均值）。●对于非正弦波的任意波形，读数α没有直接意义（既不等于其均值也不等于其有效值V）。但可由读数α换算出均值和有效值。●由读数α换算出均值和有效值的换算步骤如下：●第一步，把读数α想象为有效值等于α的纯正弦波输入时的读数，即●第二步，由计算该纯正弦波均

5、值第三步，假设均值等于的被测波形（任意波）输入，即注：“对于均值电压表，（任意波形的）均值相等，则读数相等”。第四步，由，再根据该波形的波形因数（查表可得），其有效值上述过程可统一推导如下：上式表明，对任意波形，欲从均值电压表读数α得到有效值，需将α乘以因子k。（若式中的任意波为正弦波，则k=1，读数α即为正弦波的有效值）。综上所述，对于任意波形而言，均值电压表的读数α没有直接意义，由读数α到峰值和有效值需进行换算，换算关系归纳如下：式中，α为均值电压表读数，KF为波形因数。2）均值电压表的波形误差。3）若将读数α直接作为有效值，产生的误差小结：本结应掌握峰值电压表、均值电压表、有效

6、值电压表的刻度特性5．3电压测量的噪声干扰教学目的1.了解电压测量中，干扰的来源和分类、串模干扰和共模干扰的特点。教学重点及难点1.串模干扰和共模干扰的特点干扰是对有用被测信号的扰动，特别是当被测信号较小（或微弱）时，干扰的影响显得更为严重。因此，必须提高电压测量的抗干扰能力，特别是对于高分辨力高精度的数字电压表更为重要。教学方式：讲授教学过程：5．3．1干扰的来源及分类1）分类：串摸干扰和共摸干扰。串摸干扰是指干扰信号以串联叠加的形式对被测信号产生的干扰；共摸干扰是指干扰信号同时作用于DVM的两个测量输入端（称为高端H和低端L）。2）串模干扰起因及特性●可能来自于被测信号源本身（例

7、如，直流稳压电源输出就存在纹波干扰）；●也可能从测量引线感应进来的工频（50Hz）或高频干扰(如雷电或无线电发射引起的空中电磁干扰)。●就干扰源的频率来说，可从直流、低频到超高频；干扰信号的波形可以是周期性的或非周期性的，可以是正弦波或非正弦波（如瞬间的尖峰脉冲干扰），甚至完全是随机的。各种干扰信号中，50Hz的工频干扰是最主要的干扰源。3）共模干扰起因及特性●被测电压本身就存在共模电压（被测电压是一个浮置电压）。如测量一个直流电桥的输出。●当被测电压与D