【正文】 頁 用有效值電壓表測量 有效值電壓表能測任意波形電壓而不存在波形誤差， 因而被用來測正弦及非正弦波電壓，如噪聲電壓的測量、 非線性失真度測量中諧波電壓的測量等。 圖 59 均值檢波原理 電子測量原理 第 41頁 熱電偶式有效值電壓表的原理見圖 510所示。 圖 511 DA24型有效值電壓表原理電路 設(shè)衰減放大后的總傳輸系數(shù)為 1，則 M輸出電勢為： （ 515） 而 M輸出熱電勢： 電子測量原理 第 43頁 放大器增益足夠大時有： ΔE=ExEf≈0 所以，有 Ex=Ef，將式（ 515）、（ 516）代入得： （ 517） 式（ 517）表明輸出直流電壓 Uo與輸入電壓有效值 U呈線 性關(guān)系，實現(xiàn)了線性化。 盡管數(shù)字電壓表從上世紀(jì)五十年代初問世來時間不長 ，由于電子技術(shù)的發(fā)展，至今已全部集成化或智能化。其中又分反饋比較式 和無反饋比較式，具有閉環(huán)負反饋系統(tǒng)的逐次比較式是常 電子測量原理 第 47頁 用的類型。 工作原理是這樣的：在程序控制下，先將最高位碼的 電壓 Us與 U進行比較，若 ΔU=UUs≥0，則寄存器中的“ 1” 保留；若 ΔU0,則寄存器的“ 1”舍棄（變?yōu)椤?0”），同時此 位碼壓 Us也取消。 經(jīng)過四次比較，只有雙穩(wěn) 2和雙穩(wěn) 4沒有翻回，得到二 進制數(shù) 0101，這正是十進制的 5 ，即為被測電壓值。 脈 沖分 配 器保 持 寄存 器D / A 轉(zhuǎn) 換 器+比 較 器AU oU x時 鐘 脈 沖123L S Bn? ?…? ?12 3n電子測量原理 第 53頁 V/T積分型 DVM 由于 DVM的靈敏度極高（一般可達 1μV，高的可達 1nV），同時準(zhǔn)確度又高（直流可達 106量級）， 則干擾 對準(zhǔn)確度影響突出。 采樣階段（ t～ t），邏輯控制電路使電子開關(guān) K斷、 K 合，積分器正向積分（ U0），比較器輸出打開主門，則 時鐘脈沖通過主門進入計數(shù)器計數(shù)。當(dāng) U小就有 U也小，從 U積 到零所需的時間 T也就小。通常工 頻是最主要的串模干擾源，選定時積分時間 T為工頻周期 的整數(shù)倍（如 20ms、 40ms、 80ms等）時，可將對稱的工 頻干擾全部消除。 V/F式 A/D轉(zhuǎn)換通常有定時間復(fù)原型、定電荷復(fù)原型和 電壓反饋型等三類。（ b）圖給出了定電荷復(fù)原型的工作波形： 根據(jù)充放電電荷平衡原理可得： （ 524） 電子測量原理 第 63頁 因此，輸出脈沖頻率為： （ 525） 由式（ 525）可看出，輸出脈沖頻率與輸入電壓 Ui成 正比。 圖 519 脈寬調(diào)制式 DVM的原理框圖 電子測量原理 第 66頁 積分器輸入有被測 U、基準(zhǔn) 177。 電子測量原理 第 68頁 式中節(jié)拍周期 T=T+T，是常數(shù)。下面介 紹與模擬電子電壓表不同的主要工作特性。最小量程的分辨力最 高。 在大型綜合測試系統(tǒng)中，目前都采用計算機為核心構(gòu) 成自動化、智能化測量。分析可知，低頻串模干擾大，特別是 工頻干擾。 電子測量原理 第 71頁 所謂位，有兩種含義：第一種情況，表示具有超量程 能力，如基本量程 10V， 4位 DVM最大顯示 ，而 4位 最大顯示 （首位只顯示 0或 1），后者就具有超量程 能力。 電子測量原理 第 69頁 圖 520 脈寬調(diào)制電路波形 這種 DVM 的準(zhǔn)確度主要取決于 Ur、 R及 R，與積分電 容 C和和節(jié)拍電壓 Uc的準(zhǔn)確度基本無關(guān)。節(jié)拍方波電壓 由時鐘發(fā)生器脈沖經(jīng)分頻得到，為提高抗干擾能力， 其周期為工頻周期的整數(shù)倍；而幅值滿足 Uc| U|+|Ur|，以 保證節(jié)拍方波對調(diào)寬周期的控制，并使系統(tǒng)穩(wěn)定和比較器 不靈敏區(qū)的影響大大減小。 V/F轉(zhuǎn)換器具有積算性能，可對模擬量進行長時間累計 ，故可廣泛用于直流電度表、數(shù)字流量計、里程表等；當(dāng) 計數(shù)周期取工頻周期的整數(shù)倍時，可有效抑制工頻干擾； 電子測量原理 第 64頁 因轉(zhuǎn)換后為脈沖，便于遠距離傳輸 ；還適于在自動控制系 統(tǒng)中應(yīng)用，因為可方便將頻率再轉(zhuǎn)換成 V，并返饋到輸入 回路實現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)控制；同時， V/F轉(zhuǎn)換器電路簡單、 動態(tài)范圍大、精度高。電路的 工作過程是： 電子測量原理 第 62頁 當(dāng)積分器的輸出電壓 Uint下降到 EK時，比較器 A的輸 出 Uo負跳變，使單穩(wěn)態(tài)定時電路輸出一個寬度為 to的正脈 沖，使 K 導(dǎo)通 to時間，將恒流源 IR與積分器電流相加接通 。 常見的 DF DS14等型號的數(shù)字電壓表均采用 V/T型 雙積分轉(zhuǎn)換。 第三，由式（ 522）知，被測結(jié)果取決于兩個因數(shù)，一 是標(biāo)準(zhǔn)電壓 Us的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度，二是比值 T/ T。其計數(shù)結(jié)果存入寄存器。 雙斜積分式 DVM是在一個測量周期內(nèi)用同一個積分器 積分兩次 ，將被測電壓轉(zhuǎn)換成與其成正比的時間間隔，用 電子測量原理 第 54頁 在次間隔內(nèi)填充的標(biāo)準(zhǔn)脈沖數(shù)來反映被測電壓，故叫 V/T變 換型。 PZ8型 DVM屬于此類儀 表，它的砝碼電壓由權(quán)電 阻網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生。 電子測量原理 第 50頁 為了進一步說明這個原理，我們舉一個一位數(shù)的逐次 比較，其原理圖見 515。 圖 513 數(shù)字電壓表原理框圖 上述兩大類各有優(yōu)缺點，若將二者結(jié)合起來，便構(gòu)成了復(fù)合型。 數(shù)字電壓表的主要內(nèi)容可歸結(jié)為電壓測量的數(shù)字化方 法。 電子測量原理 第 44頁 由模擬計算電路來實現(xiàn)有效值電壓的測量，利用計算 電路直接完成下列運算： 圖 512 計算型有效值電壓表原理框圖 圖 512 計算型有效值電壓表原理框圖 據(jù)此原理已做成集成電路，如 AD637KRmsdc型號的 集成塊。于是 電路中產(chǎn)生一個與被測電壓有效值的平方成正比的電流， 驅(qū)動微安表偏轉(zhuǎn)。當(dāng)設(shè) U為正弦電壓時，二極 管有： 電子測量原理 第 39頁 則： 因正弦一周內(nèi)的平均值為零，則： （ 513） 式中的第一項叫起始電流（靜態(tài)工作電流），在電路上是可以抵消的，則送到直流電流表的電流為： （ 514） 從而實現(xiàn)了有效值檢波（非正弦按付氏級數(shù)分解后有 同樣的結(jié)果）。 若用表分貝刻度測量，則應(yīng)在分貝指示值上加 可（ 因為對 U按分貝計算有 ）。噪聲的存在，嚴(yán)重影響系統(tǒng)傳輸微弱信號的能力， 因而對噪聲電壓的測量也是十分有意義的。 R為 幾百歐至一千歐的標(biāo)準(zhǔn)電阻，以取出毫伏級脈沖電壓，通 過開關(guān) K送數(shù)字電壓表（ DVM）進行顯示。電路對 C2充電，因射 隨電路的輸出電阻小，對 C2充電快； C2被充電到一 定程度后，又對 3C充電。 電容 C充電時的電荷： 圖 56 峰值電壓表測脈沖電壓波形 電子測量原理 第 29頁 式中 Ri為被測電源的電阻， R為二極等效導(dǎo) 通電阻。頻率太低時，式（ 57）中的 第一式 RCTmax 很難滿足而產(chǎn)生誤差，因而下限頻率一 般限制在 20Hz。如國產(chǎn) HEJ8型超高頻毫伏表就是如此。并聯(lián)式的優(yōu)點在于，具有隔直作用，測出的 電壓是的交流部分（當(dāng)中 含有直流分量時），因而實際 中應(yīng)用較多。解決辦法用“檢波 ——放大”式，把檢波器置于探頭 內(nèi)，將高頻交流變?yōu)橹绷骱笤俜糯箫@示。因為 相同的諧波次數(shù)，其各次諧波的幅度不同而相位相同，合 電子測量原理 第 19頁 成的波形各不相同；反之，在相同的各次諧波幅度下，若 相位不同，合成的波形也是各不相同的。放