电子测量4第1部分ppt课件.ppt

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1、第4章电压的测量内容提要：分析电压信号的特点、交流电压信号的表征形式和表征量值的相互转换；介绍直流电压、交流电压和电平的测量方案；对常用的模拟直流电压表、交流电压表、电子电压表的构成和工作原理进行分析；并介绍基于电压测量的其它参数的测量方法。了解电压信号的特点；掌握交流电压信号的表征形式和表征量值的相互转换；掌握电压测量仪器的工作原理，能提出电压测量系统方案。交流电压信号的表征形式和表征量值的相互转换。重点：难点：本章使用的主要仪器模拟万用表数字万用表有效值数字万用表图形万用表多重显示数字多用表台式数字多用表有效值电压(电平)表超高频毫伏表视频毫伏表电压

2、是最常用的表征电信号能量大小的基本参数。电路中电流的状态可用电压形式来描述；电参数也可视为电压的派生量；许多电子测量仪器都用电压量作指示。因此，电压测量是其他许多电参数量，也包括非电参数量测量的基础，是相当重要和相当普及的一种参数测量。4.1概述电压主要具有以下几个特征：①量值的范围宽②波形的多样化③频率各不相同④不同端点的输出阻抗不同⑤电压成分多样化常见的波形如图4.1所示。1.电压的主要特征一个交流电压的大小，可用平均值、峰值和有效值等多种方式来表示。①峰值的基本概念交流电压的峰值，是指交流电压u(t)在一个周期内（或一段观察时间内）电压所达到的最大

3、值。用Ù（或Up）表示。②平均值的基本概念平均值一般用Ū表示，Ū在数学上定义为(4-1)2.交流电压的量值表示式中T－被测信号的周期；u(t)－被测信号，为时间的函数。对于一个纯粹的交流电压，正半周和负半周完全相同中，Ū等于零。此时，无法用平均值来表征电压的大小。交流电压的测量中，交流电压的平均值是指经过测量仪器的检波器后的全波平均值。定义为(4-2)③有效值的基本概念交流电压的有效值是指均方根值（rms)，用U或Urms表示。它的数学表示式为U=(4-3)它的物理意义为：在交流电压的一个周期，这个交流电压在某电阻负载中所产生的热能如果与一个直流电压在同

4、样的电阻负载中产生的热能相等时，这个相当的直流电压值就是该交流电压的有效值。各类交流电压表的示值，除特殊情况外，都是用正弦有效值来刻度的。0.7070.637图4.2正弦波参数表示图①波形因数KF电压的有效值与平均值之比称为波形因数KF，即(4-4)②波峰因数KP交流电压的峰值与有效值之比称为波峰因数KP，即(4-4)表4.1为几种典型的交流电压波形的参数。3.交流电压量值的相互转换序号名称波形因数KF波峰因数KP有效值平均值1正弦波1.111.414UP/—UP2半波整流1.472UP/—UP3全波整流1.111.414UP/—UP4三角波1.141.

5、73UP/UP/24锯齿波1.141.73UP/UP/6方波11UPUP7白噪声1.243—UP——UP2121313.74表4.1几种典型的交流电压波形的参数4.常用电压测量仪器①模拟式电压表一般是指“指针式电压表”，它把被测电压加到磁电式电流表，转换成指针偏转角度α的大小来度量。包括模拟万用表和电子电压表。另一种模拟测量是把被测量电压变换成图形高度来测量的仪表，如示波器等。②数字式电压表指把被测电压的数值通过数字技术，变换成数字量，然后用数码管以十进制数字显示被测量电压值。4.2模拟式电压表4.2.1简单模拟直流电压表1.单量程电压表电路如图4

6、.3所示。图中RV分压电阻，阻值为RV＝(U－Ig·Rg)/Ig(4-6)式中RV—串接的分压电阻；Ig—磁电式表头流过的电流；Rg—磁电式表头内阻。图4.3单量程直流电压表原理图图4.4多量程直流电压表原理图2.多量程电压表图4.4所示为四量程的直流电压表。分压电阻分别以下式计算。RV1=——————RV2＝——————(4-7)RV3＝——————RV4＝——————U1–IgRgIgU2–U1IgU3-U2IgU4-U3Ig式中U1、U2、U3、U4——各量程的满量程电压。4.2.2简单模拟交流电压表模拟式交流电压表使用时应注意：（1）交流电压灵敏

7、度低于直流电压灵敏度，所以测量交流电压的误差大于测量直流电压的误差。（2）表盘上表针的偏转角度近似于交流电压的半波（或全波）整流电压平均值，但表盘上刻度是按正弦有效值刻度的。（3）模拟万用表测量交流电压的频率范围在44Hz－100Hz。（4）一般在交流电压低量程档刻度是非线性的，因此，交流电压10V档单独刻度。4.3电子电压表电子电压表在万用表的基础上加上放大环节，把微弱的被测电压加以放大，然后再利用磁电式表头进行测量的仪表。4.3.1概述1.电子电压表的结构电子电压表一般由分压器、磁电式指示表头、检波器、放大器和整机电源等五部分组成。按检波器在放大器之

8、前或之后，电子电压表有两种组成形式，即放大-检波式和检波-放大式。①放大-检波式