數(shù)字測(cè)量方法ppt課件(已修改)
2025-05-11 03:15 本頁面
【正文】 電子測(cè)量技術(shù) 第 4章 數(shù)字測(cè)量方法 電子測(cè)量技術(shù) ?數(shù)字電壓表 （ Digital Voltage Meter，簡(jiǎn)稱DVM）。 ?組成框圖 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 1 DVM的組成 輸 入 電 路 A / D 轉(zhuǎn) 換 器數(shù) 字顯 示 器邏 輯 控 制電 路時(shí) 鐘發(fā) 生 器模 擬 部 分?jǐn)?shù) 字 部 分Ux計(jì) 數(shù) 器電子測(cè)量技術(shù) ? 數(shù)字顯示 ? 準(zhǔn)確度高 ? 測(cè)量范圍 ?顯示位數(shù) ?完整顯示位 ：能夠顯示 09的數(shù)字。 ?非完整顯示位 (俗稱半位 )：只能顯示 0和 1（在最高位上）。 ?如 4位 DVM，具有 4位完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為 9999 。 ?而 位（ 4位半） DVM，具有 4位完整顯示位， 1位非完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為 19999。 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 2 DVM的特點(diǎn) 142電子測(cè)量技術(shù) ?量程 ?基本量程 ：無衰減或放大時(shí)的輸入電壓范圍，由 A/D轉(zhuǎn)換器動(dòng)態(tài)范圍確定。 ?通過對(duì)輸入電壓（按 10倍）放大或衰減，可擴(kuò)展其他量程 ?如基本量程為 10V的 DVM，可擴(kuò)展出 、1V、 10V、 100V、 1000V等五檔量程； ?基本量程為 2V或 20V的 DVM，可擴(kuò)展出 200mV、2V、 20V、 200V、 1000V等五檔量程。 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 電子測(cè)量技術(shù) ?分辨力高 ? 指 DVM能夠 分辨最小電壓變化量的能力 。反映了 DVM靈敏度。 ? 用每個(gè)字對(duì)應(yīng)的電壓值來表示，即 V/字 。 ? 不同的量程上能分辨的最小電壓變化的能力不同，顯然，在最小量程上具有最高分辨力 。 ? 例如， 3位半的 DVM，在 200mV最小量程上，可以測(cè)量的最大輸入電壓為 ，其分辨力為 （即 當(dāng)輸入電壓變化 ，顯示的末尾數(shù)字將變化 “ 1個(gè)字 ” ）。 ?測(cè)量速度快 ? 每秒鐘完成的測(cè)量次數(shù)。 它主要取決于 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。 ? 一般低速高精度的 DVM測(cè)量速度在幾次 /秒 幾十次 /秒。 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 電子測(cè)量技術(shù) ?輸入阻抗高 ? 輸入阻抗取決于輸入電路 （并與量程有關(guān)）。 ? 輸入阻抗宜越大越好，否則將影響測(cè)量精度。 ? 對(duì)于直流 DVM，輸入阻抗用輸入電阻表示，一般在10MΩ 1000MΩ 之間。 ? 對(duì)于交流 DVM，輸入阻抗用輸入電阻和并聯(lián)電容表示，電容值一般在幾十 幾百 pF之間。 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 電子測(cè)量技術(shù) ?抗干擾能力強(qiáng) 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 ?串模干擾 指干擾信號(hào)以 串聯(lián)疊加的形式 對(duì)被測(cè)信號(hào)產(chǎn)生的干擾 電子測(cè)量技術(shù) 串模抑制比 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 ? 串模干擾起因及特性： ?可能來自于被測(cè)信號(hào)源本身（例如，直流穩(wěn)壓電源輸出就存在紋波干擾）； ?也可能從測(cè)量引線感應(yīng)進(jìn)來的工頻（ 50Hz）或高頻干擾 (如雷電或無線電發(fā)射引起的空中電磁干擾 )。 ?就干擾源的頻率來說，可從 直流、低頻到超高頻 ；干擾信號(hào)的波形可以是 周期性的或非周期性 的，可以是 正弦波或非正弦波（如瞬間的尖峰脈沖干擾），甚至完全是 隨機(jī)的 。 ?各種干擾信號(hào)中， 50Hz的工頻干擾是最主要的干擾源。 m a x20 l g [ ]sm pUSMR dBU? ?電子測(cè)量技術(shù) 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 ?共模干擾 干擾信號(hào) 同時(shí)作用于 DVM的兩個(gè)測(cè)量輸入端 （稱為高端 H和低端 L） 電子測(cè)量技術(shù) 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 m a x20 l g [ ]cmpUCM R dBU? ??共模干擾起因及特性： ?被測(cè)電壓本身就存在共模電壓（被測(cè)電壓是一個(gè)浮置電壓）。如測(cè)量一個(gè)直流電橋的輸出。 ?當(dāng)被測(cè)電壓與 DVM相距較遠(yuǎn)， 被測(cè)電壓與 DVM的參考地電位不相等 ，將引起測(cè)量時(shí)的共模干擾。 ?共模干擾電壓也分 直流電壓和交流電壓 兩類。 ?共模干擾電壓可能很大，如上百伏甚至上千伏。 共模抑制比 電子測(cè)量技術(shù) 3 DVM的主要類型 ?逐次比較式 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 ?基本原理：將被測(cè)電壓和一可變的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行逐次比較，最終逼近被測(cè)電壓。即采用一種 “ 對(duì)分搜索 ” 的策略，逐步縮小 Ux未知范圍的辦法。 ?它類似天平稱重的過程， Ur的各分項(xiàng)相當(dāng)于提供的有限 “ 電子砝碼 ” ，而 Ux是被稱量的電壓量。逐步地添加或移去電子砝碼的過程完全類同于稱重中的加減砝碼的過程，而 稱重結(jié)果的精度取決于所用的最小砝碼 。 x s電子測(cè)量技術(shù) 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 電子測(cè)量技術(shù) 原理：通過 兩次積分過程 (“對(duì)被測(cè)電壓的定時(shí)積分和對(duì)參考電壓的定值積分 ” )的比較，得到被測(cè)電壓值。 電壓測(cè)量的數(shù)字化方法 ?UT積分式（雙斜積分） 電子測(cè)量技術(shù) 電子測(cè)量技術(shù) ? 工作過程 ?準(zhǔn)備階段（ t0t1） 。開關(guān) S4接通 T0時(shí)間，積分電容 C短接，使積分器輸出電壓 Uo回到零（ Uo=0）。 ?對(duì)被測(cè)電壓定時(shí)積分 (t1t2)。接入被測(cè)電壓（設(shè) Ux為負(fù)），則積分器輸出 Uo從零開始線性地正向增長(zhǎng)，經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間 T1，Uo達(dá)到最大 Uom， 式中， 為 Ux的平均值， 為積分波形的
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