交流電壓測量課件

第二章電壓測量與電壓表第一節(jié)概述一、電壓測量的基本要求（一）頻率范圍寬（二）量程寬（三）輸入阻抗高（四）抗干擾能力強(qiáng)（五）測量精確度高（六）被測電壓波形種類多二、交流電壓的表征（一）平均值平均值又稱為均值，指波形中的直流成分，因此純交流電壓的平均值為0。一般所指的交流電壓的平均值特指為交流電壓經(jīng)過均值檢波（即整流）后波形的平均值，分為半波平均值和全波平均值兩種。11/22/20221第二章電壓測量與電壓表式中，、分別為正、負(fù)半波平均值；為全波平均值；T為被測電壓u（t）的周期。對于純交流電壓

（二）峰值交流電壓的峰值是指交流電壓在一個周期內(nèi)（或一段時間內(nèi)）以零電平為參考基準(zhǔn)的最大瞬時值，記為（或UP），分為正峰值（或UP+）和負(fù)峰值（或UP-）。對于雙極性對稱的純交流電壓，如純正弦波，數(shù)值上存在如下關(guān)系：＝＝Um＝11/22/20222式中，、分別為正、負(fù)半波平均值；為全波平均值；T為被測電壓u表征交流電壓的參量還經(jīng)常用到谷值和峰峰值UP-P，如圖2－1所示，注意圖中的平均值為未經(jīng)均值檢波的波形平均值。（圖2－1見課本P16）（三）有效值U交流電壓的有效值U，即均方根值。數(shù)學(xué)計算式為：交流電壓的大小通常指的是它的有效值。（四）波形因數(shù)KF1.定義：（五）波峰因數(shù)KP1.定義：表2－1常見波形的波形因數(shù)和波峰因數(shù)11/22/20223表征交流電壓的參量還經(jīng)常用到谷值和峰峰值UP-P，如圖2－1三、電子電壓表的分類

按測量結(jié)果的顯示方式分為模擬式電壓表和數(shù)字式電壓表。

（一）模擬式電壓表

模擬式電壓表即指針式電壓表，是用磁電式直流電流表（表頭）作為指示器，有直流電壓表和交流電壓表之分。

1.直流電壓表是交流電壓表構(gòu)成的基礎(chǔ)，用于測量直流電壓。

2.交流電壓表用來測量交流電壓，測量時應(yīng)先將交流變成直流，再按照測量直流電壓的方法進(jìn)行測量，其核心為交直流轉(zhuǎn)換器AC/DC。交直流轉(zhuǎn)換器AC/DC大多利用檢波器來實現(xiàn)。檢波器按其響應(yīng)特性分為均值、峰值和有效值檢波器三種。交流電壓表則相應(yīng)地分為均值電壓表、峰值電壓表和有效值電壓表，應(yīng)用比較廣泛的是均值電壓表。

3.模擬式電流電壓表有放大－檢波式、檢波－放大式和外差式等三種不同的結(jié)構(gòu)形式。

（1）檢波－放大式電壓表

結(jié)構(gòu)形式如圖2－2a所示，被測電壓的頻率范圍很寬，其電壓靈敏度較低。

（2）放大－檢波式電壓表

如圖2－2b所示，被測電壓的頻率范圍較窄，一般為20HZ～10MHZ，電壓靈敏度比檢波－放大式要高。

11/22/20224三、電子電壓表的分類

按測量結(jié)果的顯示方式分為模擬式電壓表和（3）外差式電壓表

又稱選頻電壓表或測量接收機(jī)，其組成框圖如圖2－3所示。其測量電壓頻率范圍可從100kHZ到數(shù)百兆赫茲，電壓靈敏度很高，屬于高頻微伏表。

（二）數(shù)字式電壓表DVM

數(shù)字式電壓表DVM是利用A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，并以十進(jìn)制數(shù)字形式顯示出被測電壓值的一種電壓測量儀器。

◆最基本的數(shù)字電壓表是直流數(shù)字電壓表。直流數(shù)字電壓表配上交直流轉(zhuǎn)換器即構(gòu)成交流數(shù)字電壓表。如在直流數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，配上交流電壓/直流電壓（AC/DC）轉(zhuǎn)換器、電流/直流電壓（I/V）轉(zhuǎn)換器和電阻/直流電壓（R/V）轉(zhuǎn)換器，就構(gòu)成數(shù)字式萬用表。

◆直流數(shù)字電壓表的核心是A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器分為積分式、比較式和復(fù)合式三種類型，直流數(shù)字電壓表則相應(yīng)地分為積分式、比較式和復(fù)合式三種類型。

◆數(shù)字電壓表由模擬電路、數(shù)字邏輯電路和顯示電路三大部分組成，如圖2－4所示。

◆按照測量電壓頻率范圍的不同，電子電壓表還可分為超低頻電壓表、低頻電壓表、視頻電壓表、高頻或射頻電壓表和超高頻電壓表。11/22/20225（3）外差式電壓表

又稱選頻電壓表或測量接收機(jī)，其組成框圖如第二節(jié)電流、電壓測量基本方法

一、電流的測量

◆電流有直流電流和交流電流之分，此處僅介紹直流電流的測量。

◆磁電式直流電流表（表頭）可以直接作為直流電流表使用，使用時應(yīng)與被測電路相串聯(lián)。

表頭允許通過的電流很小，如果電流過大，將損壞表頭，通常用作檢流計、微安表和小量程毫安表。

為了擴(kuò)大表頭的電流量程，常采用與表頭并聯(lián)電阻的方法，此并聯(lián)電阻稱為分流電阻或分流器。圖2－5a、b所示分別為開路式分流器和閉路式環(huán)行分流器。改變分流器的大小可以改變電流表的量程，r為電流表表頭內(nèi)阻。

圖2－5多量程電流表電路連接示意圖（見課本P20）

開路式分流器量程轉(zhuǎn)換開關(guān)的接觸電阻對分流器電阻值的影響很大，尤其是對大電流量程，嚴(yán)重時會燒毀儀表，所以很少采用。目前，大多數(shù)多量程電流表采用環(huán)形分流器。

◆測量直流電流時，可選用萬用表等電工儀表。11/22/20226第二節(jié)電流、電壓測量基本方法

一、電流的測量

◆電流有直◆測量電流時，電流表不能并接于被測電路兩端，而應(yīng)將電流表串接入被測電路中。測量直流電流時，還應(yīng)注意使被測電流經(jīng)正表筆（“+”端）流入電流表，經(jīng)負(fù)表筆（“-”端）流出，否則，有可能損壞電流表。

二、電壓的測量

◆電壓的測量分為直流電壓和交流電壓的測量，此處僅介紹直流電壓的測量。

◆磁電式電流表指針偏轉(zhuǎn)角度α與被測電流I成正比，當(dāng)它具有一定內(nèi)阻時，偏轉(zhuǎn)角度與其兩端的電壓也成正比，它可以用來測量電壓。11/22/20227◆測量電流時，電流表不能并接于被測電路兩端，而應(yīng)將電流表串接第三節(jié)模擬式電壓表一、復(fù)習(xí)

二、均值電壓表

三、峰值電壓表四、有效值電壓表五、應(yīng)用實例11/22/20228第三節(jié)模擬式電壓表一、復(fù)習(xí)二、均值電壓表三、峰值電壓表復(fù)習(xí)

1、電壓測量的重要性電壓測量是非常重要的測量。因為①電壓是基本電能量參數(shù)（電壓、電流、功率等）之一；②電壓可派生其它量，如幅頻特性、調(diào)幅特性、失真度，靈敏度等；③自控系統(tǒng)中的反饋量和控制量大都是用電壓量；④非電量檢測通常將非電量轉(zhuǎn)換成電壓量來測量；⑤電氣設(shè)備和電子儀器，大多以電壓來指示。11/22/20229復(fù)習(xí)1、電壓測量的重要性11/21/202292、電壓的特點

分類：性質(zhì)上分直流、交流電壓（包括所有非正弦電壓）兩種；應(yīng)用上分工頻、電子電路電壓。工頻電壓特點：強(qiáng)電，電壓范圍大，波形、頻率等規(guī)則。電子電路電壓特點：（1）頻率范圍寬從直流到上GHz。（2）電壓范圍廣nV級到MV級，常見微伏級電壓。（3）波形多種多樣除正弦波外，大量的是非正弦波，且交直并存，甚至串入噪聲干擾。（4）電子電路的等效阻抗一般都高，有的達(dá)兆歐級。

11/22/2022102、電壓的特點11/21/2022103、對電壓測量的基本要求

針對電壓特點，主要有以下幾方面要求：（1）有足夠?qū)挼念l率范圍。（2）有足夠?qū)挼碾妷簻y量范圍。（3）有足夠高的測量準(zhǔn)確度。直流電壓測量準(zhǔn)確度最高，目前可達(dá)，甚至更高。交流電壓測量因受頻率、波形和分布參數(shù)等的影響，測量準(zhǔn)確度不高。（4）有足夠高的輸入阻抗（因電子電路等效阻抗高）。目前模擬電壓表的輸入阻抗在MΩ級，數(shù)字電壓表的輸入阻抗達(dá)GΩ級，甚至可達(dá)數(shù)千GΩ。（5）應(yīng)具有高的抗干擾能力。測微小電壓需高靈敏度，則干擾影響大。此外，還應(yīng)要求高的測量速度和高的自動化程度，以實現(xiàn)智能測試和自動測試。11/22/2022113、對電壓測量的基本要求針對電壓特點4、電壓測量方法要根據(jù)被測電壓的不同和測量的具體要求及客觀條件的限制，合理選擇測量方法。歸結(jié)起來有以下幾種：

1.電工儀表測量法電工儀表主要是指針式儀表，如磁電系、電動系、電磁系等，其中磁電系儀表只能測直流量。工程應(yīng)用普遍。

2.電子電壓表測量法電子電壓表由電子技術(shù)制成的，屬電子儀器類，是模擬式電壓表。電子電路交流電壓測量中廣為應(yīng)用。據(jù)交流轉(zhuǎn)換成直流原理的不同分：（1）公式法：按正弦交流電壓有效值公式制成有效值電壓表。主要是頻帶窄、準(zhǔn)確度低。（2）熱電轉(zhuǎn)換法：利用熱電偶轉(zhuǎn)換制成有效值電壓表。優(yōu)點是沒11/22/2022124、電壓測量方法11/21/202212有波形誤差，但有熱慣性、頻帶不寬、維修不便等缺點。（3）檢波法：將交流整流成直流制成電壓表。據(jù)整流的不同有均值檢波、峰值檢波、有效值檢波三種。據(jù)整流器位置的不同有“檢波——放大”、“放大——檢波”式電壓表。

3.數(shù)字電壓表測量法將模擬量“模/數(shù)（A/D）”轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再計數(shù)顯示。測交流電壓，還須先“交流/直流（AC/DC）”轉(zhuǎn)換。嚴(yán)格講，數(shù)字電壓表屬電子電壓表，但因數(shù)字電路在整個儀器中占重要地位，人們往往直呼數(shù)字電壓表。

4.示波器測量法見波形測試技術(shù)中的示波器測電壓。11/22/20221311/21/202213

5、電壓測量中的誤差問題

電壓測量是接觸性測量，除儀器儀表誤差外，負(fù)載效應(yīng)必然要產(chǎn)生方法誤差。圖示測直流電動勢Eo，直流電壓表內(nèi)阻為，測量結(jié)果為

誤差為

注意：式中“－”表明測量值比實際值??；電壓表的輸入阻抗越高，測量誤差就越小。

VEoRv+-Ro11/22/2022145、電壓測量中的誤差問題電壓測量是接觸性測

1、交流電壓的表征 峰值VP周期性的交流電壓u(t)，在一個周期內(nèi)所出現(xiàn)的最大瞬時值，稱為該交流電壓的峰值，以VP表示。峰值有正峰值（VP+）和負(fù)峰值（VP-）之分，其幾何意義如圖所示。峰值是從參考零電平開始計算的，有正峰值VP+和負(fù)峰值VP-之分。正峰值與負(fù)峰值之差稱為峰-峰值Vp-p。常用的還有振幅Vm，它是以直流電壓為參考電平計算的。當(dāng)電壓中包含直流成分時，VP與Vm是不相同的，只有純交流電壓才有VP＝Vm。

交流電壓測量11/22/2022151、交流電壓的表征交流電壓測量11/21/202215平均值平均值在數(shù)學(xué)上的定義為

根據(jù)以上定義若包含直流成分，則平均值等于直流分量；若僅含有交流成分，則平均值等于零。這樣對純粹的交流電壓來說，其平均值為零，將無法用平均值來表征它的大小。將交流電壓通過整流器變換成單一方向的脈動電壓后(相當(dāng)于數(shù)學(xué)上的求平均值),再求平均,則不為零,且該平均值反映了原交流信號的大小.故交流電壓的平均值通常是指檢波或整流后的平均值。

11/22/202216平均值平均值在數(shù)學(xué)上的定義為

根據(jù)以上11/22/20221711/21/202217交流電壓的有效值U定義為一個交流電壓和一個直流電壓分別加在同一純電阻上，若它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則交流電壓的有效值等于該直流電壓值ò=TdttuTU02)(111/22/202218交流電壓的有效值U定義為一個交流電壓和一個直流電壓分別加在同

2.三個參數(shù)間的關(guān)系三參數(shù)間關(guān)系用波形因數(shù)（或系數(shù)）和波峰因數(shù)來表示。波形因數(shù)KF：指電壓有效值與平均值的比值，即

波峰因數(shù)KP：指電壓峰值與有效值的比值，即正弦波及常見非正弦波電壓的KF、KP值見表所示。11/22/2022192.三個參數(shù)間的關(guān)系11/21/202219

二、均值電壓表低頻電壓指1MHz以下的電壓。用平均值電壓表（平均值檢波）來測量。1.均值檢波原理檢波就是整流，有半波、全波。圖示二極管橋式（全波）整流。實際中D3、D4常用電阻代替。在理想情況下，流過微安表表頭的電流為式中R為微安表的等效電阻。11/22/202220二、均值電壓表檢波就是整流，有半波、全波。

2.均值電壓表組成：一般為“放大——檢波”式框圖：可變量程分壓器寬帶交流放大器檢波器u(t)被測電壓進(jìn)行放大，然后檢波，最后由表頭指示工作頻率范圍主要受放大器帶寬的限制靈敏度受放大器噪聲的限制主要用于低頻和視頻信號的測量11/22/2022212.均值電壓表可變量程寬帶交流檢波器u(t)被

3.均值表的刻度及誤差（1）刻度按正弦有效值刻度，即Uα=1.11（將平均值擴(kuò)大1.11倍）。原因：正弦電壓有效值具有普遍意義；驅(qū)動微安表的電流I正比于被測電壓平均值。（2）誤差波形誤差：測非正弦波電壓（如三角波、方波等電壓），示值存在波形誤差。測失真的正弦波電壓，誤差取決于各次諧波的幅度、相位。分析可知，誤差隨諧波初相角周期性變化，0°或180°時最大；而奇次諧波比偶次諧波的誤差大。（課本P23）表頭誤差（等級決定）。此外，檢波二極管老化或變值以及超頻率范圍的誤差等。11/22/2022223.均值表的刻度及誤差11/21/202222

4.波形換算（波形誤差消除）均值表測正弦電壓，示值即為結(jié)果；測非正弦波電壓產(chǎn)生波形誤差，須通過波形換算來消除。方法：先將測量示值除以1.11，求得被測電壓的平均值，然后按被測電壓的KF或KP值來求出被測電壓的有效值或峰值。例用按正弦有效值刻度的均值表測三角波電壓，得示值為1V，求被測電壓的有效值。被測三角波電壓平均值為

因三角波電壓KF=1.15，則三角波電壓的有效值為：VUU9.011.1111.1?==aVU04.115.19.0?′=11/22/2022234.波形換算（波形誤差消除）VUU9.011.練習(xí)：學(xué)生參照課本P22例2-11、求出上題的三角波的峰值、正弦波、三角波的峰值、有效值、平均值？2、若直接把他的讀數(shù)作為三角波、方波的有效值，試計算波形誤差3、結(jié)合實驗三，分析測量交流電壓兩表數(shù)據(jù)，得出結(jié)論

11/22/202224練習(xí)：學(xué)生參照課本P22例2-111/21/202224

三、峰值電壓表

高頻電壓用峰值電壓表測量。峰值檢波器輸出的支流電壓與輸入交流電壓的峰值近似相等1.峰值檢波原理電路：有“串聯(lián)式”和“并聯(lián)式”兩種。

要求（串聯(lián)式）：滿足條件Tmax、Tmin：被測電壓最大、最小周期；RΣC、RC：電容充、放電時間常數(shù)。11/22/202225三、峰值電壓表高頻電壓用峰值電壓表測量

可見：充電快、放電慢，電容端壓的平均值近似峰值電壓，即注意：①二極管工作在丙類(穩(wěn)態(tài)下只有>時D才導(dǎo)通)。②并聯(lián)峰值檢波，原理同串聯(lián)式，R上的電壓極性相反。優(yōu)點：具有隔直作用，只測電壓的交流部分（當(dāng)含直流分量時）。③倍壓檢波，并聯(lián)式與串聯(lián)式的組合，可構(gòu)成“峰——峰”值電壓表。2.峰值電壓表組成：“檢波——放大”式。因檢波電路簡單，可置于探頭內(nèi)，從而消除高頻下探頭引線分布參數(shù)的影響。11/22/202226可見：充電快、放電慢，電容端壓的平均值近似峰原理框圖：檢波電路：并聯(lián)式峰值檢波，高頻二極管置于探極內(nèi)，上限頻率可達(dá)300MHz。放大器：普遍采用斬波式直流放大器，即“交——直——交”放大，增益很高，而噪聲和零點漂移均很小，可較好地解決增益與零漂之間的矛盾。如國產(chǎn)HEJ-8型超高頻毫伏表。

3.峰值表的刻度及誤差（1）刻度按正弦有效值刻度，即Uα=UP/（將峰值縮?。?。11/22/202227原理框圖：檢波電路：并聯(lián)式峰值檢波，高頻二極管置于探極內(nèi)，上（2）誤差波形誤差：測非正弦波電壓（如三角波、方波等電壓），示值存在波形誤差。理論誤差：充放電時間常數(shù)的影響，總有＜UP，分析有注意：R越大，誤差越小，故“檢波——放大”式結(jié)構(gòu)，放大用射極輸出器，有很高的輸入阻抗，即有很高的R值。頻率誤差：頻率太低，RC>>Tmax難滿足產(chǎn)生誤差，因而下限頻率一般限制在20Hz；頻率太高，R∑C<<Tmin難滿足，并受二極管高頻參數(shù)和其它分布參數(shù)的影響，從而產(chǎn)生誤差。11/22/202228（2）誤差注意：R越大，誤差越小，故“檢波——放大

4.波形換算（波形誤差消除）

峰值表測正弦波電壓，示值即為測量結(jié)果；測非正弦波電壓，須進(jìn)行波形換算。方法：將測量示值乘倍，得被測電壓的峰值后，再按被測電壓的KF、KP值來求其平均值和有效值。例用峰值表測方波電壓，得示值為5V，求被測測量方波電壓的平均值。被測方波電壓的峰值為因方波的KP=1，則被測方波電壓有效值為VUUP1.7522?′==aVUUP1.7==11/22/2022294.波形換算（波形誤差消除）因方波的KP=1，練習(xí)：1、若上題中的改為測方波、三角波、正弦波的示值為5V求：其三種波的有效值、平均值、峰值2、若把示值作為方波、三角波的有效值，試計算其誤差11/22/202230練習(xí)：11/21/202230

有效值電壓表主要有三種原理。

1.檢波式（檢波器的輸出與被測電壓的有效值成正比）二極管均值檢波原理。電路：直流Eo：建立工作點Q，使D工作在伏安特性的“平方律”部分，同時使D一周內(nèi)均導(dǎo)通（工作在甲類）。當(dāng)設(shè)Ux為正弦電壓時，二極管有：四、有效值電壓表11/22/202231有效值電壓表主要有三種原理。直流Eo：建式中的第一項叫起始電流（靜態(tài)工作電流），電路上可以抵消掉。抵消后直流電流表的電流為則因正弦一周內(nèi)平均為零，即注意：有效值檢波。優(yōu)點：無波形誤差；缺點：刻度非線性。因二極管僅起始部分特性為平方律，范圍小，故實際電路采用分段逼近法得到平方律特性曲線。如DY-2型有效值電壓表。20202022)(xxxKuuKEKEuEKKui++=+==2020021xxTKUUKEKEidtTI++==ò220xKUKEI+=11/22/202232式中的第一項叫起始電流（靜態(tài)工作電流），電路上可以抵消掉。抵AB：加熱絲；M：熱電偶，它由兩種不同的導(dǎo)體組成，其中與AB耦合端C叫熱端，而D、E端為冷端。Ux：被測電壓。2.熱電偶有效值電壓表原理電路：工作原理：AB加熱的溫度t∝Ux的平方，M熱端C溫度高于冷端D、E而產(chǎn)生熱電勢；熱電勢與溫度成正比，亦與被測Ux的平方成正比。則電路中產(chǎn)生與Ux的平方成正比的電流，驅(qū)動微安表偏轉(zhuǎn)。11/22/202233AB：加熱絲；2.熱電偶有效值電壓表工作原理：

平方律不利于刻度和讀數(shù)（誤差大），須線性化。如DA-24型有效值電壓表。原理電路：M1：測量熱電偶，M2：平衡熱電偶，與M1同型號（同特性），實現(xiàn)表頭刻度線性化，并提高熱穩(wěn)定性（溫度影響互相抵消）。設(shè)衰減、放大的總傳輸系數(shù)為1，則M1輸出電勢為11/22/202234平方律不利于刻度和讀數(shù)（誤差大），須線性化M2輸出熱電勢放大器增益足夠大時，ΔE=Ex-Ef≈0。則：Ex=Ef，即可見：輸出直流電壓Uo與Ux呈線性關(guān)系，實現(xiàn)了線性化。注意：①M1與M2同型號，二者輸出反極性串聯(lián)，則環(huán)溫對它們的影響互相抵消，提高熱穩(wěn)定性。②缺點：有熱慣性，穩(wěn)定后才能讀數(shù)；易受溫度影響；高頻時因分布參數(shù)及加熱絲趨膚效應(yīng)的影響，易產(chǎn)生誤差。11/22/202235M2輸出熱電勢11/21/202235

3.計算型有效值電壓表由模擬計算電路來實現(xiàn)有效值電壓的測量，直接完成運算原理框圖：電路已集模塊化，如AD637KRms-dc型集成塊。ò=TxxdttuTU02)(111/22/2022363.計算型有效值電壓表原理框圖：電DA-16型晶體管毫伏表一、使用方法及注意事項五、應(yīng)用實例1)機(jī)械調(diào)零通電前先檢查機(jī)械零點,如不準(zhǔn)確則要調(diào)節(jié)表頭的機(jī)械調(diào)零螺絲,使表針準(zhǔn)確指在零位.2)零點校準(zhǔn)將輸入端短路,接通電源后調(diào)節(jié)"調(diào)零"旋鈕,使指針指零.3)量程選擇按被沒電壓大小選擇合適的量程.若事先不知道被沒電壓的大小,可先從大量程開始,再逐步減小量程,直至指針在滿刻度的2/3以上區(qū)域.

4)拆接線順序由于電子電壓表靈敏度較高,測量時應(yīng)先接入與機(jī)殼相連的輸入線,后接入另一輸入線.測量結(jié)束時,應(yīng)按相反順序取下連接線.否則,外界的感應(yīng)信號可能使儀表指針偏轉(zhuǎn)超過量限,而損壞表頭.測量時,接地點應(yīng)可靠接觸.11/22/202237DA-16型晶體管毫伏表五、應(yīng)用實例1)機(jī)械調(diào)零通電前先5)測量音頻電壓本儀表還可測量各種低放電路的信號電壓.6)測量電網(wǎng)電壓可用一般導(dǎo)線作為測量連接線.量程開關(guān)置于300V檔.測量時應(yīng)先用電筆區(qū)分出零線和相線,使與儀表外殼相連的輸入端接電源的零線,儀表的另一輸入端接電源相線.7)測量電平值若被測點的阻抗為600歐,則可把測量連接線直接并接于被測點兩端,被測點的實際電平U實按下式求得:U實=U指+U表(dB)式中U實----儀表量程開關(guān)的分貝指示值;U表----儀表的分貝指示值.若被測點阻抗為150歐,則被測點的實際電平為:U實=U指+U表+6.07(dB)若被點為開路,則應(yīng)在該終端并接600歐或150歐的無感電阻,其實際電平值按以上兩式選擇計算.11/22/2022385)測量音頻電壓本儀表還可測量各種低放電路的信號電壓.第四節(jié)數(shù)字電壓表

一、復(fù)習(xí)二、數(shù)字電壓表的主要技術(shù)指標(biāo)三、A/D轉(zhuǎn)換原理四、直流電壓表的實例11/22/202239第四節(jié)數(shù)字電壓表一、復(fù)習(xí)二、數(shù)字電壓表的主要技術(shù)指標(biāo)一、復(fù)習(xí)1、均值電壓表（低頻）先對被測電壓進(jìn)行放大，然后檢波，最后由表頭指示。刻度方法：按正弦有效值刻度：即Uα=1.11

驅(qū)動微安表的電流I正比于被測電壓平均值。波形誤差2、蜂值電壓表（高頻）峰值檢波器輸出的支流電壓與輸入交流電壓的峰值近似相等有“串聯(lián)式”和“并聯(lián)式”兩種?？潭确椒ǎ喊凑矣行е悼潭?，即Uα=UP/（將峰值縮小）。波形誤差11/22/202240一、復(fù)習(xí)1、均值電壓表（低頻）先對被測電壓進(jìn)行放大，然后檢波有效值電壓表1.檢波式2.熱電偶有效值電壓表3.計算型有效值電壓表11/22/202241有效值電壓表1.檢波式2.熱電偶有效值電壓表3.計算型有效值數(shù)字式電壓表（DVM）

利用模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器，將被測的模擬電壓轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字量，在用電子計數(shù)器對數(shù)字量進(jìn)行計數(shù)，并以十進(jìn)制數(shù)字形式顯示測量結(jié)果特點：測量準(zhǔn)確度高、測量速度快、抗干擾能力強(qiáng)、自動化程度高、便于讀數(shù)核心：模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換原理二、主要技術(shù)指標(biāo)

1、測量范圍（1）量程：包括基本量程和擴(kuò)展量程（2）顯示位數(shù)：顯示位數(shù)包括完整顯示位和不完整顯示位,顯示位數(shù)越多,測量范圍越寬。（3）完整顯示位（4）超量程能力：指電壓表在某量程上應(yīng)用時，其顯示數(shù)值超過該量程，則該表具有超量程能力。具有超量程能力的表測量范圍寬11/22/202242數(shù)字式電壓表（DVM）利用模數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)2、分辨力：電壓表在量程上末位跳變一個字所對應(yīng)的輸入電壓大小3、測量誤差△U=±（a%×UX+b%×Um）或者△U=±a%×UX±n字在課本上找出該式子：并用筆畫出個部分表示的含義課堂練習(xí)：參照例題2-3完成課后第10題4、輸入電阻和輸入偏置電流5、抗干擾能力6、測量速度11/22/2022432、分辨力：電壓表在量程上末位跳變一個字所對△U=±（a%×工作過程：準(zhǔn)備、取樣、比較三個階段

在同一個測量周期內(nèi)，首先對被測直流電壓U在限定時間內(nèi)進(jìn)行定時積分，然后切換積分器的輸入電壓，在對UREF電壓進(jìn)行定值反向積分，直到積分器的輸出等于零為止

工作原理：輸入的直流電壓與基準(zhǔn)電壓的比較通過兩次積分過程轉(zhuǎn)換為兩個時間間隔的比較，并由此將模擬電壓轉(zhuǎn)換為與其輸入電壓的平均值成正比的時間間隔，時間間隔的大小則由時鐘脈沖計數(shù)器來測量

特點：被測電壓僅與T2和T1的比值有關(guān)RC元件的數(shù)值精度與測量結(jié)果無關(guān)有很強(qiáng)的抑制能力11/22/202244工作過程：準(zhǔn)備、取樣、比較三個階段11/21/2022442、逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器11/22/2022452、逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器11/21/202245工作過程：與天平稱物體的質(zhì)量類似，把被測電壓與一個不斷遞減的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行反復(fù)比較，當(dāng)被測電壓低于基準(zhǔn)電壓時，將基準(zhǔn)電壓舍去；反之，當(dāng)被測電壓高于基準(zhǔn)電壓時，存入該基準(zhǔn)電壓。被測電壓與不斷遞減的基準(zhǔn)電壓比較完畢后，寄存器中的基準(zhǔn)電壓的總和即為被測電壓或逼近于被測電壓11/22/202246工作過程：與天平稱物體的質(zhì)量類似，把被測電壓與一個不斷遞減1逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理可用天平秤重過程作比喻來說明若有四個砝碼共重15克，每個重量分別為8、4、2、1克。設(shè)待秤重量Wx=13克，可以用下表步驟來秤量：順序砝碼重比較判斷暫時結(jié)果1、8g8g<13g保留8g2、8+4g12g<13g保留12g3、8+4+2g14g>13g撤消12g4、8+4+1g13g=13g保留13g11/22/202247逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理可用天平秤重過程作比喻來說明第二章電壓測量與電壓表第一節(jié)概述一、電壓測量的基本要求（一）頻率范圍寬（二）量程寬（三）輸入阻抗高（四）抗干擾能力強(qiáng)（五）測量精確度高（六）被測電壓波形種類多二、交流電壓的表征（一）平均值平均值又稱為均值，指波形中的直流成分，因此純交流電壓的平均值為0。一般所指的交流電壓的平均值特指為交流電壓經(jīng)過均值檢波（即整流）后波形的平均值，分為半波平均值和全波平均值兩種。11/22/202248第二章電壓測量與電壓表式中，、分別為正、負(fù)半波平均值；為全波平均值；T為被測電壓u（t）的周期。對于純交流電壓

（二）峰值交流電壓的峰值是指交流電壓在一個周期內(nèi)（或一段時間內(nèi)）以零電平為參考基準(zhǔn)的最大瞬時值，記為（或UP），分為正峰值（或UP+）和負(fù)峰值（或UP-）。對于雙極性對稱的純交流電壓，如純正弦波，數(shù)值上存在如下關(guān)系：＝＝Um＝11/22/202249式中，、分別為正、負(fù)半波平均值；為全波平均值；T為被測電壓u表征交流電壓的參量還經(jīng)常用到谷值和峰峰值UP-P，如圖2－1所示，注意圖中的平均值為未經(jīng)均值檢波的波形平均值。（圖2－1見課本P16）（三）有效值U交流電壓的有效值U，即均方根值。數(shù)學(xué)計算式為：交流電壓的大小通常指的是它的有效值。（四）波形因數(shù)KF1.定義：（五）波峰因數(shù)KP1.定義：表2－1常見波形的波形因數(shù)和波峰因數(shù)11/22/202250表征交流電壓的參量還經(jīng)常用到谷值和峰峰值UP-P，如圖2－1三、電子電壓表的分類

按測量結(jié)果的顯示方式分為模擬式電壓表和數(shù)字式電壓表。

（一）模擬式電壓表

模擬式電壓表即指針式電壓表，是用磁電式直流電流表（表頭）作為指示器，有直流電壓表和交流電壓表之分。

1.直流電壓表是交流電壓表構(gòu)成的基礎(chǔ)，用于測量直流電壓。

2.交流電壓表用來測量交流電壓，測量時應(yīng)先將交流變成直流，再按照測量直流電壓的方法進(jìn)行測量，其核心為交直流轉(zhuǎn)換器AC/DC。交直流轉(zhuǎn)換器AC/DC大多利用檢波器來實現(xiàn)。檢波器按其響應(yīng)特性分為均值、峰值和有效值檢波器三種。交流電壓表則相應(yīng)地分為均值電壓表、峰值電壓表和有效值電壓表，應(yīng)用比較廣泛的是均值電壓表。

3.模擬式電流電壓表有放大－檢波式、檢波－放大式和外差式等三種不同的結(jié)構(gòu)形式。

（1）檢波－放大式電壓表

結(jié)構(gòu)形式如圖2－2a所示，被測電壓的頻率范圍很寬，其電壓靈敏度較低。

（2）放大－檢波式電壓表

如圖2－2b所示，被測電壓的頻率范圍較窄，一般為20HZ～10MHZ，電壓靈敏度比檢波－放大式要高。

11/22/202251三、電子電壓表的分類

按測量結(jié)果的顯示方式分為模擬式電壓表和（3）外差式電壓表

又稱選頻電壓表或測量接收機(jī)，其組成框圖如圖2－3所示。其測量電壓頻率范圍可從100kHZ到數(shù)百兆赫茲，電壓靈敏度很高，屬于高頻微伏表。

（二）數(shù)字式電壓表DVM

數(shù)字式電壓表DVM是利用A/D（模/數(shù)）轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，并以十進(jìn)制數(shù)字形式顯示出被測電壓值的一種電壓測量儀器。

◆最基本的數(shù)字電壓表是直流數(shù)字電壓表。直流數(shù)字電壓表配上交直流轉(zhuǎn)換器即構(gòu)成交流數(shù)字電壓表。如在直流數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上，配上交流電壓/直流電壓（AC/DC）轉(zhuǎn)換器、電流/直流電壓（I/V）轉(zhuǎn)換器和電阻/直流電壓（R/V）轉(zhuǎn)換器，就構(gòu)成數(shù)字式萬用表。

◆直流數(shù)字電壓表的核心是A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器分為積分式、比較式和復(fù)合式三種類型，直流數(shù)字電壓表則相應(yīng)地分為積分式、比較式和復(fù)合式三種類型。

◆數(shù)字電壓表由模擬電路、數(shù)字邏輯電路和顯示電路三大部分組成，如圖2－4所示。

◆按照測量電壓頻率范圍的不同，電子電壓表還可分為超低頻電壓表、低頻電壓表、視頻電壓表、高頻或射頻電壓表和超高頻電壓表。11/22/202252（3）外差式電壓表

又稱選頻電壓表或測量接收機(jī)，其組成框圖如第二節(jié)電流、電壓測量基本方法

一、電流的測量

◆電流有直流電流和交流電流之分，此處僅介紹直流電流的測量。

◆磁電式直流電流表（表頭）可以直接作為直流電流表使用，使用時應(yīng)與被測電路相串聯(lián)。

表頭允許通過的電流很小，如果電流過大，將損壞表頭，通常用作檢流計、微安表和小量程毫安表。

為了擴(kuò)大表頭的電流量程，常采用與表頭并聯(lián)電阻的方法，此并聯(lián)電阻稱為分流電阻或分流器。圖2－5a、b所示分別為開路式分流器和閉路式環(huán)行分流器。改變分流器的大小可以改變電流表的量程，r為電流表表頭內(nèi)阻。

圖2－5多量程電流表電路連接示意圖（見課本P20）

開路式分流器量程轉(zhuǎn)換開關(guān)的接觸電阻對分流器電阻值的影響很大，尤其是對大電流量程，嚴(yán)重時會燒毀儀表，所以很少采用。目前，大多數(shù)多量程電流表采用環(huán)形分流器。

◆測量直流電流時，可選用萬用表等電工儀表。11/22/202253第二節(jié)電流、電壓測量基本方法

一、電流的測量

◆電流有直◆測量電流時，電流表不能并接于被測電路兩端，而應(yīng)將電流表串接入被測電路中。測量直流電流時，還應(yīng)注意使被測電流經(jīng)正表筆（“+”端）流入電流表，經(jīng)負(fù)表筆（“-”端）流出，否則，有可能損壞電流表。

二、電壓的測量

◆電壓的測量分為直流電壓和交流電壓的測量，此處僅介紹直流電壓的測量。

◆磁電式電流表指針偏轉(zhuǎn)角度α與被測電流I成正比，當(dāng)它具有一定內(nèi)阻時，偏轉(zhuǎn)角度與其兩端的電壓也成正比，它可以用來測量電壓。11/22/202254◆測量電流時，電流表不能并接于被測電路兩端，而應(yīng)將電流表串接第三節(jié)模擬式電壓表一、復(fù)習(xí)

二、均值電壓表

三、峰值電壓表四、有效值電壓表五、應(yīng)用實例11/22/202255第三節(jié)模擬式電壓表一、復(fù)習(xí)二、均值電壓表三、峰值電壓表復(fù)習(xí)

1、電壓測量的重要性電壓測量是非常重要的測量。因為①電壓是基本電能量參數(shù)（電壓、電流、功率等）之一；②電壓可派生其它量，如幅頻特性、調(diào)幅特性、失真度，靈敏度等；③自控系統(tǒng)中的反饋量和控制量大都是用電壓量；④非電量檢測通常將非電量轉(zhuǎn)換成電壓量來測量；⑤電氣設(shè)備和電子儀器，大多以電壓來指示。11/22/202256復(fù)習(xí)1、電壓測量的重要性11/21/202292、電壓的特點

分類：性質(zhì)上分直流、交流電壓（包括所有非正弦電壓）兩種；應(yīng)用上分工頻、電子電路電壓。工頻電壓特點：強(qiáng)電，電壓范圍大，波形、頻率等規(guī)則。電子電路電壓特點：（1）頻率范圍寬從直流到上GHz。（2）電壓范圍廣nV級到MV級，常見微伏級電壓。（3）波形多種多樣除正弦波外，大量的是非正弦波，且交直并存，甚至串入噪聲干擾。（4）電子電路的等效阻抗一般都高，有的達(dá)兆歐級。

11/22/2022572、電壓的特點11/21/2022103、對電壓測量的基本要求

針對電壓特點，主要有以下幾方面要求：（1）有足夠?qū)挼念l率范圍。（2）有足夠?qū)挼碾妷簻y量范圍。（3）有足夠高的測量準(zhǔn)確度。直流電壓測量準(zhǔn)確度最高，目前可達(dá)，甚至更高。交流電壓測量因受頻率、波形和分布參數(shù)等的影響，測量準(zhǔn)確度不高。（4）有足夠高的輸入阻抗（因電子電路等效阻抗高）。目前模擬電壓表的輸入阻抗在MΩ級，數(shù)字電壓表的輸入阻抗達(dá)GΩ級，甚至可達(dá)數(shù)千GΩ。（5）應(yīng)具有高的抗干擾能力。測微小電壓需高靈敏度，則干擾影響大。此外，還應(yīng)要求高的測量速度和高的自動化程度，以實現(xiàn)智能測試和自動測試。11/22/2022583、對電壓測量的基本要求針對電壓特點4、電壓測量方法要根據(jù)被測電壓的不同和測量的具體要求及客觀條件的限制，合理選擇測量方法。歸結(jié)起來有以下幾種：

1.電工儀表測量法電工儀表主要是指針式儀表，如磁電系、電動系、電磁系等，其中磁電系儀表只能測直流量。工程應(yīng)用普遍。

2.電子電壓表測量法電子電壓表由電子技術(shù)制成的，屬電子儀器類，是模擬式電壓表。電子電路交流電壓測量中廣為應(yīng)用。據(jù)交流轉(zhuǎn)換成直流原理的不同分：（1）公式法：按正弦交流電壓有效值公式制成有效值電壓表。主要是頻帶窄、準(zhǔn)確度低。（2）熱電轉(zhuǎn)換法：利用熱電偶轉(zhuǎn)換制成有效值電壓表。優(yōu)點是沒11/22/2022594、電壓測量方法11/21/202212有波形誤差，但有熱慣性、頻帶不寬、維修不便等缺點。（3）檢波法：將交流整流成直流制成電壓表。據(jù)整流的不同有均值檢波、峰值檢波、有效值檢波三種。據(jù)整流器位置的不同有“檢波——放大”、“放大——檢波”式電壓表。

3.數(shù)字電壓表測量法將模擬量“模/數(shù)（A/D）”轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再計數(shù)顯示。測交流電壓，還須先“交流/直流（AC/DC）”轉(zhuǎn)換。嚴(yán)格講，數(shù)字電壓表屬電子電壓表，但因數(shù)字電路在整個儀器中占重要地位，人們往往直呼數(shù)字電壓表。

4.示波器測量法見波形測試技術(shù)中的示波器測電壓。11/22/20226011/21/202213

5、電壓測量中的誤差問題

電壓測量是接觸性測量，除儀器儀表誤差外，負(fù)載效應(yīng)必然要產(chǎn)生方法誤差。圖示測直流電動勢Eo，直流電壓表內(nèi)阻為，測量結(jié)果為

誤差為

注意：式中“－”表明測量值比實際值小；電壓表的輸入阻抗越高，測量誤差就越小。

VEoRv+-Ro11/22/2022615、電壓測量中的誤差問題電壓測量是接觸性測

1、交流電壓的表征 峰值VP周期性的交流電壓u(t)，在一個周期內(nèi)所出現(xiàn)的最大瞬時值，稱為該交流電壓的峰值，以VP表示。峰值有正峰值（VP+）和負(fù)峰值（VP-）之分，其幾何意義如圖所示。峰值是從參考零電平開始計算的，有正峰值VP+和負(fù)峰值VP-之分。正峰值與負(fù)峰值之差稱為峰-峰值Vp-p。常用的還有振幅Vm，它是以直流電壓為參考電平計算的。當(dāng)電壓中包含直流成分時，VP與Vm是不相同的，只有純交流電壓才有VP＝Vm。

交流電壓測量11/22/2022621、交流電壓的表征交流電壓測量11/21/202215平均值平均值在數(shù)學(xué)上的定義為

根據(jù)以上定義若包含直流成分，則平均值等于直流分量；若僅含有交流成分，則平均值等于零。這樣對純粹的交流電壓來說，其平均值為零，將無法用平均值來表征它的大小。將交流電壓通過整流器變換成單一方向的脈動電壓后(相當(dāng)于數(shù)學(xué)上的求平均值),再求平均,則不為零,且該平均值反映了原交流信號的大小.故交流電壓的平均值通常是指檢波或整流后的平均值。

11/22/202263平均值平均值在數(shù)學(xué)上的定義為

根據(jù)以上11/22/20226411/21/202217交流電壓的有效值U定義為一個交流電壓和一個直流電壓分別加在同一純電阻上，若它們在相同的時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，則交流電壓的有效值等于該直流電壓值ò=TdttuTU02)(111/22/202265交流電壓的有效值U定義為一個交流電壓和一個直流電壓分別加在同

2.三個參數(shù)間的關(guān)系三參數(shù)間關(guān)系用波形因數(shù)（或系數(shù)）和波峰因數(shù)來表示。波形因數(shù)KF：指電壓有效值與平均值的比值，即

波峰因數(shù)KP：指電壓峰值與有效值的比值，即正弦波及常見非正弦波電壓的KF、KP值見表所示。11/22/2022662.三個參數(shù)間的關(guān)系11/21/202219

二、均值電壓表低頻電壓指1MHz以下的電壓。用平均值電壓表（平均值檢波）來測量。1.均值檢波原理檢波就是整流，有半波、全波。圖示二極管橋式（全波）整流。實際中D3、D4常用電阻代替。在理想情況下，流過微安表表頭的電流為式中R為微安表的等效電阻。11/22/202267二、均值電壓表檢波就是整流，有半波、全波。

2.均值電壓表組成：一般為“放大——檢波”式框圖：可變量程分壓器寬帶交流放大器檢波器u(t)被測電壓進(jìn)行放大，然后檢波，最后由表頭指示工作頻率范圍主要受放大器帶寬的限制靈敏度受放大器噪聲的限制主要用于低頻和視頻信號的測量11/22/2022682.均值電壓表可變量程寬帶交流檢波器u(t)被

3.均值表的刻度及誤差（1）刻度按正弦有效值刻度，即Uα=1.11（將平均值擴(kuò)大1.11倍）。原因：正弦電壓有效值具有普遍意義；驅(qū)動微安表的電流I正比于被測電壓平均值。（2）誤差波形誤差：測非正弦波電壓（如三角波、方波等電壓），示值存在波形誤差。測失真的正弦波電壓，誤差取決于各次諧波的幅度、相位。分析可知，誤差隨諧波初相角周期性變化，0°或180°時最大；而奇次諧波比偶次諧波的誤差大。（課本P23）表頭誤差（等級決定）。此外，檢波二極管老化或變值以及超頻率范圍的誤差等。11/22/2022693.均值表的刻度及誤差11/21/202222

4.波形換算（波形誤差消除）均值表測正弦電壓，示值即為結(jié)果；測非正弦波電壓產(chǎn)生波形誤差，須通過波形換算來消除。方法：先將測量示值除以1.11，求得被測電壓的平均值，然后按被測電壓的KF或KP值來求出被測電壓的有效值或峰值。例用按正弦有效值刻度的均值表測三角波電壓，得示值為1V，求被測電壓的有效值。被測三角波電壓平均值為

因三角波電壓KF=1.15，則三角波電壓的有效值為：VUU9.011.1111.1?==aVU04.115.19.0?′=11/22/2022704.波形換算（波形誤差消除）VUU9.011.練習(xí)：學(xué)生參照課本P22例2-11、求出上題的三角波的峰值、正弦波、三角波的峰值、有效值、平均值？2、若直接把他的讀數(shù)作為三角波、方波的有效值，試計算波形誤差3、結(jié)合實驗三，分析測量交流電壓兩表數(shù)據(jù)，得出結(jié)論

11/22/202271練習(xí)：學(xué)生參照課本P22例2-111/21/202224

三、峰值電壓表

高頻電壓用峰值電壓表測量。峰值檢波器輸出的支流電壓與輸入交流電壓的峰值近似相等1.峰值檢波原理電路：有“串聯(lián)式”和“并聯(lián)式”兩種。

要求（串聯(lián)式）：滿足條件Tmax、Tmin：被測電壓最大、最小周期；RΣC、RC：電容充、放電時間常數(shù)。11/22/202272三、峰值電壓表高頻電壓用峰值電壓表測量

可見：充電快、放電慢，電容端壓的平均值近似峰值電壓，即注意：①二極管工作在丙類(穩(wěn)態(tài)下只有>時D才導(dǎo)通)。②并聯(lián)峰值檢波，原理同串聯(lián)式，R上的電壓極性相反。優(yōu)點：具有隔直作用，只測電壓的交流部分（當(dāng)含直流分量時）。③倍壓檢波，并聯(lián)式與串聯(lián)式的組合，可構(gòu)成“峰——峰”值電壓表。2.峰值電壓表組成：“檢波——放大”式。因檢波電路簡單，可置于探頭內(nèi)，從而消除高頻下探頭引線分布參數(shù)的影響。11/22/202273可見：充電快、放電慢，電容端壓的平均值近似峰原理框圖：檢波電路：并聯(lián)式峰值檢波，高頻二極管置于探極內(nèi)，上限頻率可達(dá)300MHz。放大器：普遍采用斬波式直流放大器，即“交——直——交”放大，增益很高，而噪聲和零點漂移均很小，可較好地解決增益與零漂之間的矛盾。如國產(chǎn)HEJ-8型超高頻毫伏表。

3.峰值表的刻度及誤差（1）刻度按正弦有效值刻度，即Uα=UP/（將峰值縮小）。11/22/202274原理框圖：檢波電路：并聯(lián)式峰值檢波，高頻二極管置于探極內(nèi)，上（2）誤差波形誤差：測非正弦波電壓（如三角波、方波等電壓），示值存在波形誤差。理論誤差：充放電時間常數(shù)的影響，總有＜UP，分析有注意：R越大，誤差越小，故“檢波——放大”式結(jié)構(gòu)，放大用射極輸出器，有很高的輸入阻抗，即有很高的R值。頻率誤差：頻率太低，RC>>Tmax難滿足產(chǎn)生誤差，因而下限頻率一般限制在20Hz；頻率太高，R∑C<<Tmin難滿足，并受二極管高頻參數(shù)和其它分布參數(shù)的影響，從而產(chǎn)生誤差。11/22/202275（2）誤差注意：R越大，誤差越小，故“檢波——放大

4.波形換算（波形誤差消除）

峰值表測正弦波電壓，示值即為測量結(jié)果；測非正弦波電壓，須進(jìn)行波形換算。方法：將測量示值乘倍，得被測電壓的峰值后，再按被測電壓的KF、KP值來求其平均值和有效值。例用峰值表測方波電壓，得示值為5V，求被測測量方波電壓的平均值。被測方波電壓的峰值為因方波的KP=1，則被測方波電壓有效值為VUUP1.7522?′==aVUUP1.7==11/22/2022764.波形換算（波形誤差消除）因方波的KP=1，練習(xí)：1、若上題中的改為測方波、三角波、正弦波的示值為5V求：其三種波的有效值、平均值、峰值2、若把示值作為方波、三角波的有效值，試計算其誤差11/22/202277練習(xí)：11/21/202230

有效值電壓表主要有三種原理。

1.檢波式（檢波器的輸出與被測電壓的有效值成正比）二極管均值檢波原理。電路：直流Eo：建立工作點Q，使D工作在伏安特性的“平方律”部分，同時使D一周內(nèi)均導(dǎo)通（工作在甲類）。當(dāng)設(shè)Ux為正弦電壓時，二極管有：四、有效值電壓表11/22/202278有效值電壓表主要有三種原理。直流Eo：建式中的第一項叫起始電流（靜態(tài)工作電流），電路上可以抵消掉。抵消后直流電流表的電流為則因正弦一周內(nèi)平均為零，即注意：有效值檢波。優(yōu)點：無波形誤差；缺點：刻度非線性。因二極管僅起始部分特性為平方律，范圍小，故實際電路采用分段逼近法得到平方律特性曲線。如DY-2型有效值電壓表。20202022)(xxxKuuKEKEuEKKui++=+==2020021xxTKUUKEKEidtTI++==ò220xKUKEI+=11/22/202279式中的第一項叫起始電流（靜態(tài)工作電流），電路上可以抵消掉。抵AB：加熱絲；M：熱電偶，它由兩種不同的導(dǎo)體組成，其中與AB耦合端C叫熱端，而D、E端為冷端。Ux：被測電壓。2.熱電偶有效值電壓表原理電路：工作原理：AB加熱的溫度t∝Ux的平方，M熱端C溫度高于冷端D、E而產(chǎn)生熱電勢；熱電勢與溫度成正比，亦與被測Ux的平方成正比。則電路中產(chǎn)生與Ux的平方成正比的電流，驅(qū)動微安表偏轉(zhuǎn)。11/22/202280AB：加熱絲；2.熱電偶有效值電壓表工作原理：

平方律不利于刻度和讀數(shù)（誤差大），須線性化。如DA-24型有效值電壓表。原理電路：M1：測量熱電偶，M2：平衡熱電偶，與M1同型號（同特性），實現(xiàn)表頭刻度線性化，并提高熱穩(wěn)定性（溫度影響互相抵消）。設(shè)衰減、放大的總傳輸系數(shù)為1，則M1輸出電勢為11/22/202281平方律不利于刻度和讀數(shù)（誤差大），須線性化M2輸出熱電勢放大器增益足夠大時，ΔE=Ex-Ef≈0。則：Ex=Ef，即可見：輸出直流電壓Uo與Ux呈線性關(guān)系，實現(xiàn)了線性化。注意：①M1與M2同型號，二者輸出反極性串聯(lián)，則環(huán)溫對它們的影響互相抵消，提高熱穩(wěn)定性。②缺點：有熱慣性，穩(wěn)定后才能讀數(shù)；易受溫度影響；高頻時因分布參數(shù)及加熱絲趨膚效應(yīng)的影響，易產(chǎn)生誤差。11/22/202282M2輸出熱電勢11/21/202235

3.計算型有效值電壓表由模擬計算電路來實現(xiàn)有效值電壓的測量，直接完成運算原理框圖：電路已集模塊化，如AD637KRms-dc型集成塊。ò=TxxdttuTU02)(111/22/2022833.計算型有效值電壓表原理框圖：電DA-16型晶體管毫伏表一、使用方法及注意事項五、應(yīng)用實例1)機(jī)械調(diào)零通電前先檢查機(jī)械零點,如不準(zhǔn)確則要調(diào)節(jié)表頭的機(jī)械調(diào)零螺絲,使表針準(zhǔn)確指在零位.2)零點校準(zhǔn)將輸入端短路,接通電源后調(diào)節(jié)"調(diào)零"旋鈕,使指針指零.3)量程選擇按被沒電壓大小選擇合適的量程.若事先不知道被沒電壓的大小,可先從大量程開始,再逐步減小量程,直至指針在滿刻度的2/3以上區(qū)域.

4)拆接線順序由于電子電壓表靈敏度較高,測量時應(yīng)先接入與機(jī)殼相連的輸入線,后接入另一輸入線.