【正文】 (Rin為 DMM輸入電阻 )，Rl3和 Rl4上基本上無電流流過（線上無壓降），所測電壓為 Rx兩端的電壓。 ? 數(shù)字多用表的使用 ? 二端法和四端法測電阻。 ? 測量分辨力和精度 有低、中、高三個(gè)檔級，位數(shù) 3位半 ~8位半。 ? 圖 a對于大電阻的測量不利 ，因?yàn)橐蟮暮懔髟措娏?Ir很小，對測量精度影響較大。 ? 而 對于電感、電容參數(shù)的測量 ，則需采用交流參考電壓，并將實(shí)部和虛部分離后分別測量得到。 ? 如下圖。 ? 對于交流 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。為減小滿度誤差的影響，應(yīng)合理選擇量程，以 使被測量大于滿量程的 2/3以上 。 ( % % )xmV V V??? ? ? ?( % % )mxxVVVV? ? ??? ? ? ?? ?% xV??% mV??5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標(biāo) ? 測量精度 ? 有時(shí)將 等效為 “ 177。 ? 固有誤差由兩部分構(gòu)成：讀數(shù)誤差和滿度誤差。它主要取決于 A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。 ? 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 。 1425． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標(biāo) ? 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。 ? 如 4位 DVM，具有 4位完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為 9999 。 ? 基于微處理器的智能化 DVM稱為 數(shù)字多用表（ DMM，Digital MultiMeter） 。 ? 邏輯控制電路：在統(tǒng)一時(shí)鐘作用下，完成內(nèi)部電路的協(xié)調(diào)有序工作。 ? 組成框圖 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 數(shù) 字 部 分Vx5． 4． 1 DVM的組成原理及主要性能指標(biāo) ? 1） DVM的組成 ? 組成框圖 ? 包括模擬和數(shù)字兩部分。 [解 ] 為求解電壓表帶寬引起的波形誤差，需要對輸入電壓表的方波電壓的諧波成分進(jìn)行分析。 ? 由于 削波和帶寬限制 ，將可能損失一部分被測信號的有效值，帶來負(fù)的測量誤差。 5）電壓表的使用 ? 均值電壓表 ? 放大 檢波式。 ? 峰值響應(yīng)、 頻率范圍較寬 （達(dá) 1000MHz）但 靈敏度低（ mV級）。如國產(chǎn) DA36型超高頻毫伏表，頻率范圍為 10kHz～ 1000MHz，電壓范圍（不加分壓器）1mV～ 10V。 ? 直流放大器的零點(diǎn)漂移也將影響電壓表的靈敏度。 峰 值檢 波 器步 進(jìn)分 壓 器直 流放 大 器u A步 進(jìn)分 壓 器斬 波 穩(wěn) 零 式放 大 器u A( a )峰 值 檢 波 器( 探 頭 內(nèi) )( b )1）檢波 放大式電壓表 ? 檢波器 ? 為提高頻率范圍，采用 超高頻二極管檢波 ，其頻率范圍可從直流到幾百兆赫，并具有較高的輸入阻抗。 ? 模擬電壓表的兩個(gè)重要指標(biāo)：帶寬和靈敏度 (分辨力 )。 ? 波形誤差。 V平 均 值 檢 波表 頭 ( 讀 數(shù) = α )u (t)α3）平均值電壓表原理、刻度特性和誤差分析 ? 刻度特性 ? 由讀數(shù) α 換算出均值和有效值的換算步驟如下： ? 第一步，把讀數(shù) α 想象為有效值等于 α 的純正弦波輸入時(shí)的讀數(shù)，即 ? 第二步，由 計(jì)算該純正弦波均值 ? 第三步，假設(shè)均值等于 的被測波形（任意波）輸入 ，即 注： “ 對于均值電壓表，（任意波形的）均值相等，則讀數(shù)相等 ” 。 2 1 . 4 12 1 . 4 1ppKK?????? ??????????p（任意波）峰值V（任意波）有效值V2212 2 2p p ppK K KK??????? ? ? ?3）平均值電壓表原理、刻度特性和誤差分析 ? 原理 ? 均值響應(yīng)，即： u(t) ?放大 ?均值檢波 ?驅(qū)動(dòng)表頭 ? 刻度特性 ? 表頭刻度按（純） 正弦波有效值刻度 。（若式中的任意波為正弦波，則 k=1，讀數(shù) α 即為正弦波的有效值）。 對于非正弦波的任意波形，讀數(shù) α 沒有直接意義（既不等于其峰值 Vp也不等于其有效值 V）。 ? 缺點(diǎn)：受環(huán)境溫度影響較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。 Ru ( t )冷端T 0加熱絲熱端T測 量 熱 偶電 流 表平 衡 熱 偶+VoExEfVi熱端T連 接 導(dǎo) 線差 分 放 大 器1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 上圖中，通過平衡熱偶形成一個(gè)電壓負(fù)反饋系統(tǒng)。 ? 熱電偶溫度測量原理： 若冷端溫度為恒定的參考溫度，則通過熱電動(dòng)勢就可得到熱端（被測溫度點(diǎn)）的溫度。 ? 單片集成 TRMS/DC電路，如 AD536AK等。 01 ( ) ( )22Tod m d mu t u tI dtT r r r r?? ???oI ()ut1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 有效值檢波原理 ? 利用二極管平方律伏安特性檢波 ? 根據(jù) 為得到有效值 ,首先需對 u(t)平方 小信號時(shí)二極管正向伏安特性曲線可近似為平方關(guān)系。 m i n m a x( ) ,s d LR r C T R C T?1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 平均值檢波原理 ? 由二極管橋式整流（全波整流和半波整流）電路完成。如下圖。 交流電壓 〉 有效值、峰值和平均值的轉(zhuǎn)換，稱為 ACDC轉(zhuǎn)換。 ? 表達(dá)式： 直流電壓 V在 T內(nèi)電阻 R上產(chǎn)生的熱量 Q_=I2RT= 交流電壓 u(t) 在 T內(nèi)電阻 R上產(chǎn)生的熱量 Q~= 由 Q_= Q~得， 有效值 2V TR20()T utdtR?201 ()TV u t d tT? ?5． 3． 1 表征交流電壓的基本參量 ? 有效值 ? 意義：有效值在數(shù)學(xué)上即為 均方根值 。 ? 峰值 ? 以零電平為參考的最大電壓幅值（用 Vp表示 ）。 交流電壓標(biāo)準(zhǔn) ? 原理 ? 由直流電壓標(biāo)準(zhǔn)建立。 5）示波測量方法 交流電壓 〉 模擬或數(shù)字示波器 〉 顯示波形 〉 讀出結(jié)果 211 ()NkV u kN?? ?5． 2 電壓標(biāo)準(zhǔn) 直流電壓標(biāo)準(zhǔn) 電壓和電阻是電磁學(xué)中的兩個(gè)基本量。 方法：交流電壓（有效值、峰值和平均值） 〉 直流電流 〉 驅(qū)動(dòng)表頭 〉指示 —— 有效值、峰值和平均值電壓表，電平表等。 5． 1． 2 電壓測量的方法和分類 2. 電壓測量方法的分類 2）電壓測量的特點(diǎn) 101至 109。 2）電壓測量的特點(diǎn) 在多級系統(tǒng)中，輸出級阻抗對下一輸入級有影響。 1） 電壓測量的重要性 ◆ 電壓測量是電測量與非電測量的基礎(chǔ)； ◆ 電測量中，許多電量的測量可以轉(zhuǎn)化為電壓測量： 表征電信號能量的三個(gè)基本參數(shù)：電壓、電流、功率 其中：電流、功率 —— 〉 電壓，再進(jìn)行測量 電路工作狀態(tài)： 飽和與截止，線性度、失真度 —— 〉 電壓表征 ◆ 非電測量中，物理量 —— 〉 電壓信號，再進(jìn)行測量 如：溫度、壓力、振動(dòng)、（加）速度 2）電壓測量的特點(diǎn) ：零頻（直流）～ 109Hz 低頻： 1MHz以下；高頻（射頻）： 1MHz以上。 ? 2）電壓測量的特點(diǎn) —— 從電壓測量的頻率、范圍、要求等方面闡述其特點(diǎn)，這些特點(diǎn)也反映了電子測量的主要特點(diǎn)。 各種波形：純正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯形波；隨機(jī)噪聲。 交流測量中 ，輸入阻抗的不匹配引起信號反射。 工業(yè)現(xiàn)場測試中，存在較大的干擾。以有效值測量為主。 5． 1． 2 電壓測量的方法和分類 4）基于采樣的交流電壓測量方法 交流電壓 〉 A/D轉(zhuǎn)換器 〉 瞬時(shí)采樣值 u(k) 〉 計(jì)算，如有效值 式中， N為 u(t)的一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。 電阻標(biāo)準(zhǔn)有： 精密線繞電阻（實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)）； 霍爾電阻基準(zhǔn)（量子化自然基準(zhǔn)， 109）。 ? 雙測熱電阻電橋的原理圖 5． 3 交流電壓的測量 ? 5． 3． 1 表征交流電壓的基本參量 ? 峰值、平均值、有效值、波峰因數(shù)和波形因數(shù)。 ? 交流電壓測量中，平均值通常指經(jīng)過全波或半波整流后的波形（一般若無特指，均為全波整流）： ? 對理想的正弦交流電壓 u(t)=Vpsin(ωt) ，若 ω=2π/T 01 ()TU u t dtT? ?01 ()TU u t d tT? ?~2 0 .6 3 7ppU V V???5． 3． 1 表征交流電壓的基本參量 ? 有效值 ? 定義：交流電壓 u(t)在一個(gè)周期 T內(nèi)，通過某純電阻負(fù)載 R所產(chǎn)生的熱量，與一個(gè)直流電壓 V在同一負(fù)載上產(chǎn)生的熱量相等時(shí)，則該直流電壓 V的數(shù)值就表示了交流電壓 u(t)的有效值。 T? T??5． 3． 2 交流 /直流轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)特性及誤差分析 ? 1）交流 /直流電壓（ ACDC）轉(zhuǎn)換原理 ? 模擬電壓表的交流電壓測量原理： 交流電壓 〉 直流電流（有效值、峰值和平均值） 〉 驅(qū)動(dòng)表頭 〉 指示。有二極管串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式。 ? 從波形圖可以看出，峰值檢波電路的輸出存在較小的波動(dòng)，其 平均值略小于實(shí)際峰值