数字化电测仪表课件.ppt

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1、第6章数字化电测仪表概述频率、周期的数字化测量相位的数字化测量电压的数字化测量电阻、电容的数字化测量单相有功功率的测量微机化仪表14.1概述1.数字化测量技术的发展世界上第一台数字式仪表于1952年在美国诞生。我国数字仪表的研制始于1958年。近六十年来，随着电子技术与计算技术的飞速发展，数字式仪表与数字测量技术获得了迅速的发展。22.数字式仪表的结构33.数字式仪表的特点相比于模拟式指示仪表，数字式仪表有以下优点：准确度高。输入阻抗高。灵敏度高。测得结果直接以数字形式给出，无读数误差，且记录方便。测量速度快。测量过程自动化。操作简单。数字式仪表的缺

2、点：采用了大量的电子元件，其结构比模拟式指示仪表复杂得多；不便于观察动态过程，不直观；价格较高；需要有较高水平的技术人员维修。44.数字式仪表的分类按显示位数分可分为三位、四位、五位、六位和七位等。按准确度分低准确度：在0.1%以下；中准确度：在0.01%以下；高准确度：在0.01%以上。按测量速度分低速：几次/秒～几十次/秒；中速：几百次/秒～几千次/秒；高速：几万次/秒以上。5按使用场合分标准型：它的精度高，对环境条件要求比较严格，适宜于实验室条件下使用或作为标准仪器使用。通用型：它具有一定的精度，对环境条件要求比较低，适用于现场测量。面板型：它

3、的精度低，对环境条件要求比较低，是面板上使用的指示仪表。按测量的参数分可分为直流电压表、交流电压表、功率表、频率表相位表、电路参数表和万用表等。61.电子计数器的原理电子计数器也称为频率计，可以用来记录脉冲的个数、测量频率、频率比、周期和时间间隔等参数电子计数器原理框图6.2频率、周期的数字化测量7输入通道输入通道包括放大、整形电路。各种被测信号(如正弦波、三角波、锯齿波等)经过放大、整形后转换成矩形脉冲信号，然后在主闸门的控制下进入十进制计数器。时间基准电路由晶体振荡器和分频器组成。石英晶体振荡器产生稳定的时钟信号，经过分频后可以得到一系列周期已知

4、的标准信号。这些信号可以作为计数器的标准计数脉冲(填充脉冲)，也可以作为各种时间基准，控制计数器的门电路。控制电路控制电路在所选择的基准时间内打开主闸门，允许整形后的被测脉冲信号输入到计数器中。计数器和显示器对控制门输出的信号进行计数，并显示计数值。82.用电子计数器测量频率计数器的脉冲个数:9可通过改变开门时间Td的方法来改变频率计的量限。测量频率的波形图103.用电子计数器测量周期测量周期的原理框图11假设计数器计得的数为，被测周期为，若未经分频直接用开启控制门，则进入计数器的脉冲的个数为即若,用控制计数器的开启，则计数器计得的数为即12测量周期

5、的波形图134.时间间隔的测量用开门时间内计数器计得的标准脉冲个数来度量时间间隔14测量时间间隔的波形图155.测量频率比16(1)测量频率的误差被测频率由主闸门的开启时间和这段时间内计数器的计数值所决定，其关系为测量频率的相对误差为：可以写成：6.电子计数器的误差17电子计数器的量化误差计数器计数时产生的相对误差：18(2)测量周期的误差电子计数器测量周期的相对误差表达式其中K为被测周期通过分频器展宽的倍数。测量周期的误差公式可以写成：19触发时间的最大值最小值为触发误差触发电平漂移、被测信号有干扰噪声201.相位测量原理相位的数字化测量主要采用过

6、零鉴相法过零鉴相法测量相位的原理框图6.3相位的数字化测量21过零鉴相法测量相位的波形图设两个同频率信号的周期为T，相位差为，两信号波形过零点的时间差，则存在下列关系式222.相位-时间式数字相位计相位-时间式相位计框图23标准脉冲数设信号和的周期为T，则有：将代入得：24相位-时间式相位计波形图令，则T2开门时间内有W组脉冲(每组N0个脉冲)256.4电压的数字化测量电压的数字化测量可以由直流数字电压表来实现。直流数字电压表是一种通用的电子仪器，它的功能很全，应用非常广泛。直流数字电压表的原理框图261.逐位逼近比较式数字电压表这种电压表的准确度主

7、要取决于基准源、数/模转换器和比较器的性能指标。其突出特点是速度快；由于与标准电压比较的是被测电压的瞬时值，没有能力去识别被测电压中是否混有交变的干扰信号，抗干扰能力较差。272.电压-时间变换型数字电压表单斜率式单斜率式电压-时间变换原理28电压-时间变换型单斜率式数字电压表原理框图29单斜率式U-T变换波形图计数器在上述过程中记录下的脉冲数相当于时间T。30双斜率积分式(b)波形图(a)原理线路通过在一个测量周期中的两次积分，把被测电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。31t1时刻积分器反方向充电电压：t2时刻：解得代入UCmax表示式，可得代入

8、，，得：32双斜率积分式电压表的特点准确度主要取决于基准电压，而与积分器的元件参数R、C基本无关。由于测得的