第七章电压测量 40p.pptVIP

* 第 七 章 电 压 测 量 §7.2 模拟式直流电压测量 一、动圈式电压表 满度电压 内阻为Re，满偏电流(或满度电流)为Im 为了扩大量程，通常串接若干倍压电阻；计算出三个倍压电阻的阻值分别为 电压表的内阻与电压量程、电流表表头灵敏度有关。 把内阻Rv与量程U之比定义为模拟磁电式电压表的“每伏欧姆（Ω/V）数”，也称电压灵敏度。可依据它计算出不同量程电压的量程。 已知电压表每伏欧姆（Ω/V）数为20KΩ/V，可求出不同量程时，电压表的内阻和满度电流Im。 [例1] 电压表 “Ω ／V’数为20kΩ ／V，分别用5V量程和25V量程测量端电压Ux，分析输入电阻的影响及用公式计算来消除负载效应对测量结果的影响。 解：理想情况，电压表内阻Rv应为无穷大，此时电压表示值Ux，与被测电压实际值E0相等： 当电压表输入电阻为Rv时，电压表 测得值： 相对误差 5V电压档：Rv1＝20kΩ/V,5V＝100kΩ 25V电压档：Rv1＝20kΩ/V,25V＝500kΩ 对于高输出电阻的被测电路,电压表输入电阻尤其是低电压档时输入电阻对测量结果的影响是非常大。 分析推导出消除负载效应影响的计算公式，进而计算出待测电压的近似值： 同理可得 因此 解得 式中 因此，如果用内阻不同的两只电压表,或者同一电压表的不同电压档(此时 即等于电压量程之比)，根据上述两式，即可由两次测得值得到近似的实际值E0。 在精密测量和工程测量中提高输入阻抗和灵敏度以提高测量质量最常用的办法是利用电子电压表进行测量。 二、电子电压表 1、电子电压表原理 结构特点 MF-65集成运放型电子电压表 当运放开环放大系数A足够大时，则 因而有 所以 分压器和电压跟随器的作用使Ui正比于待测电压Ux 因而 即流过电流表的电流I0与被测电压成正比，只要分压系数和RF足够精确和稳定，就可以获得良好的准确度，因此，各分压电阻及反馈电阻RF都要使用精密电阻。 2、调制式直流放大器 直流放大器的零点漂移限制了电压表灵敏度的提高 电子电压表中常采用调制式放大器代替直流放大器以抑制漂移，可使电子电压表能测量微伏量级的电压。 调制式直流放大器原理 微弱的直流电压信号经调制器(又称斩波器)变换为交流信号，再由交流放大器放大，经解调器还原为直流信号(幅度已得到放大)。振荡器为调制器和解调器提供固定频率的同步控制信号。 调制器工作原理 解调器工作原理 交流放大器一般采用选频放大器，只对与图中振荡器同频率的信号进行放大而抑制其他频率的噪声和干扰。 §7.3 交流电压表征和测量方法 一、交流电压的表征 交流电压除用具体的函数关系式表达其大小随时间的变化规律外，通常还可以用峰值、幅值、平均值、有效值等参数来表征。 1、峰值 周期性交变电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最大值称为峰值，用Up表示，正、负峰值不等时分别用Up+和Up-表示 在一个周期内偏离直流分量U0的最大值称为幅值或振幅，用Um表示，正、负幅值不等时分别用Um+和Um-表示 图中U0＝0且正、负幅值相等。 2、平均值 u(t)的平均值 的数学定义为 实质上就是周期性电压的直流分量U0 在电子测量中，平均值通常指交流电压检波(也称整流)以后的平均值，又可分为半波整流平均值(简称半波平均值)和全波整流平均值(简称全波平均值)， 半波和全波整流 全波平均值定义为 3、有效值 定义：某一交流电压的有效值等于直流电压的数值U，当该交流电压和 数值为U的直流电压分别施加于同一电阻上时，在一个周期内两者产生的热量相等。则数学式可表示为 实质上即数学上的均方根定义，因此电压有效值有时也写作Urms。 4．波形因数、波峰因数 交流电压的有效值、平均值和峰值间有一定的关系，可分别用波形因数(或称波形系数)及波峰因数(或称波峰系数)表示。 波形因数KF，定义为该电压的有效值与平均值之比 波峰因数Kp，定义为该电压的峰值与有效值之比 不同电压波形，其KF，Kp值不同。（参P198表7.3-1) 基于功率的概念，国际上一直以有效值做为交流电压的表征量，例如电压表，除特殊情况外，几乎都按正弦波的有效值来定度。被测电压是正弦波，容易从电压表读数即有效值得知它的峰值和平均值，如果被测电压是非正弦波，需根据电压表的读数和电压所采用的检波方法，进行必要的波形换算，才能得到有关参数。 二、交流电压的测量方法 1、交流电压测量的基本原理 测量交流电压的方法最主要的是利用交流／直流(AC／DC)转换电路将交流电压转换成直流电压，然后再接到直流电压表上进行测量。