電子測量技術與應用項目08第15-16學時2.4-2.5

第二章電壓測量與電壓表第一節(jié)概述第二節(jié)

電流、電壓測量基本方法第三節(jié)模擬電壓表一、基本原理與結構（一）均值電壓表（二）峰值電壓表（三）有效值電壓表二、模擬電壓表實例1數字電壓表中能顯示0～9十個數碼的數位稱為滿位，否則，稱為半位或1/2位。一、主要技術指標（一）電壓測量范圍（1）量程:未經衰減器和放大器的量程稱為基本量程，基本量程的測量誤差最小。（2）顯示位數:

第四節(jié)數字電壓表

最大顯示數字為39.999的稱為位數字電壓表。最大顯示數字為9.999的稱為4位數字電壓表；最大顯示數字為19.999的稱為位數字電壓表；最大顯示數字為11.999的也稱為位數字電壓表，雖然左邊第二位在顯示最大數字時只能顯示為1，但在其他情況下是可以顯示0～9這十個數字的，該位仍為滿位，而左邊第一位則可以顯示0～1共2個數字，故仍稱之為位數字電壓表。

因為39.999的左邊第一位可以顯示的數字為0～3共4個數字，但可以作為有效數字的只有1、2、3共3個數字，而滿位位數為4，故稱之為位數字電壓表。超量程能力指——數字電壓表在一個量程上所能測量的最大電壓超出量程值的能力。（3）超量程能力：最大顯示數字;對應量程;超量程能力分別為:9.99919.99919.9994.9995.99911.99910V

20V

10V

5V

5V

10V0%

0%

100%

0%

20%20%分辨力即靈敏度，指的是數字電壓表能夠反映出的被測電壓的最小變化值。不同量程的分辨力不同，最小量程的分辨力最高。通常以最小量程的分辨力作為數字電壓表的分辨力。數字電壓表的測量誤差通常以它的固有誤差來衡量，固有誤差是指在基準條件下測定的誤差，屬于允許誤差。（三）測量誤差（二）分辨力

為被測電壓的讀數值；

為數字電壓表量程滿度值；稱為讀數誤差；稱為相對項系數；稱為固定項系數；稱為滿度誤差。

±n字=滿度誤差/分辨率數字電壓表的固有誤差一般采用以下兩種表示方法：（四）輸入電阻和輸入偏置電流（輸入零電流）輸入偏置電流又稱為零電流，是由于DVM輸入電路中用到了場效應管等有源器件而使得在電壓表輸入端短路時所出現(xiàn)的電流。測量電壓時該電流是始終存在的，應盡量減小輸入偏置電流。數字電壓表的Ri≥10MΩ(1GΩ)（五）抗干擾能力串模干擾：共模干擾：數字電壓表測量速度的快慢主要取決于其中A/D轉換器的類型。（六）測量速度二、A/D轉換器及DVM1.雙積分式A/D轉換器的工作原理雙積分式A/D轉換器屬于V－T型積分式（一）雙積分式A/D轉換器雙積分式A/D轉換器原理框圖（1）準備階段（t0

～t1

）在轉換開始前，邏輯控制電路使S1閉合、S2接地，將積分電容完全放電，并關閉閘門，使計數器清零。（2）取樣階段；(t1

～t2)S1斷開、S2將積分器的輸入端接被測輸入電壓Ux，積分器開始對Ux積分。同時，閘門打開，計數器開始對時鐘脈沖累加計數。當計數器計數為N1（表明定時取樣完畢），即

t2時刻，計數器輸出溢出信號，邏輯控制電路關閉閘門，計數器清零。t2

時刻積分器輸出為：（3）比較階段（t2

～t3）S1斷開、開關S2接與Ux極性相反的基準電壓UR,閘門打開，計數器計數，反向積分，積分器輸出電壓下降為零，t3

時刻計數器停止計數，計數值為Ｎ２。

雙積分式A/D轉換器工作波形T1定時正向積分T2`定值反向積分

雙積分式A/D轉換器工作波形經推導得知：數字量與轉換器模擬輸入量大小成正比例題：

若測量總周期T=400ms，計數值N1=2000，基準電壓UR=2V，N2=1000，求被測量UX=？,T1=？,T2=？T1=266.7msT2=133.3ms1）雙積分式A/D轉換器是將兩個電壓的比較變?yōu)槿訒r間和比較時間的比較而實現(xiàn)A/D轉換的，屬于積分式A/D轉換器中的V－T（電壓－時間）型；2）雙積分式A/D轉換器分為三個過程，

準備階段：計數器清零，積分電容放電，

取樣階段：為定時不定值正向積分，

比較階段：為定值（基準電壓）不定時反向（與取樣時的積分方向相反）積分。經上述分析得出結論：2.雙積分式A/D轉換器的特點1）優(yōu)點為價格低廉，穩(wěn)定性好，準確度高，抗干擾能力強。2）平均值轉換方式。對于串態(tài)干擾抑制能力很強。對元件要求低。兩次積分中RC的影響相互抵消，故對RC穩(wěn)定性要求不高。3）缺點為允許輸入的電壓范圍不大，且為直流電壓，轉換速度較慢。4）對基準電壓UR要求高。

第五節(jié)萬用表

表頭（模擬式電壓表）電路轉換開關模擬式萬用表電流/電壓轉換器電阻/電壓轉換器檢波器

一、數字萬用表的工作原理24

數字萬用表組成框圖

測量直流電壓時：量程轉換器輸出的直流電壓被送至A/D轉換器變?yōu)閿底至枯敵鲲@示。測量交流電壓時：量程轉換器輸出的交流電壓被檢波器轉換成為直流電壓后，送至A/D轉換器變?yōu)閿底至枯敵霾@示。測量直流電流時：輸入的直流電流經過電阻網絡分流后得到的直流電壓送至A/D轉換器變?yōu)閿底至枯敵霾@示；測量交流電流時：經過電流/電壓轉換器轉換得到的交流電(ACV)還需經過檢波器轉換成為直流電壓，然后，由A/D轉換器變?yōu)閿底至枯敵?。測量電阻時：手動切換開關S5打到電阻測量狀態(tài)，被測電阻接到測量端子上。電阻網絡和運算放大器構成量程轉換和電阻—電壓轉換電路，經轉換后得到的直流電壓經A/D轉換器轉換為數字輸出顯示被測電阻值。

二、模擬式萬用表的選擇使用

（一）插孔和轉換開關位置的選擇（二）測量種類與量程選擇（三）正確讀數（四）電阻檔的使用