【正文】 換器，是采用將輸入模擬電壓與標(biāo)準(zhǔn)電 壓進(jìn)行比較的方法，屬直接轉(zhuǎn)換式。特別是 由于微處理器的問世，數(shù)字化測量有了全新的發(fā)展，性能 大為提高。圖中 M為測量熱電偶， M是與 M特性相同 的同型號熱電偶，它作 為平衡熱電偶，實現(xiàn)表 頭刻度線性化，并提高 熱穩(wěn)定性（溫度影響互 相抵消）。如 DY2型有 效值電壓表就是如此。此外，就是均值表的頻帶應(yīng)比被測 噪聲的頻帶要寬，以減小測量誤差。下 面我們介紹噪聲電壓的常用兩種測量方法。 此外，可用靜電系電壓表來測交流高壓，可達(dá)幾百千 伏，而頻率可達(dá) 1MHz，其儀表的等級在 ～ 。 電子測量原理 第 31頁 3．高壓脈沖等的測量 對于上萬伏以上的高壓脈沖和操作過電壓等快速變化 沖擊電壓以及瞬態(tài)過程、電磁干擾等引起的尖脈沖等，可 先經(jīng)過電容分壓或 RC分壓 后，再用峰值電壓表或示波 器等來進(jìn)行測量，但需要經(jīng) 過換算，誤差也較大。 測量脈沖電壓的電壓表應(yīng)在峰值表基礎(chǔ)上改進(jìn)，在電 路上實現(xiàn)充電時 R 和 C 都小，放電時 R和 C 都大，使 盡 電子測量原理 第 30頁 可能趨于 Up。因峰值電壓表 按正弦有效值刻度，即將被測電壓的峰值縮小了 倍。 此外，還存在兩方面的誤差。 峰值電壓表的結(jié)構(gòu)為“檢流 ——放大”式，同時因檢波 電路簡單，所以可以將檢波電路置于探頭中，從而消除高 頻情況下探頭引線分布參數(shù)的影響。 圖 54 峰值檢波原理（ a） （ b） （ c） 電子測量原理 第 22頁 （ a）圖是串聯(lián)式峰值檢波，電路要求： （ 57） 式中 Tmax、 Tmin是被測電壓最大周期和最小周期， RC是電容放電時間常數(shù)， RΣC是電容充電時間常數(shù)。 時最大；而奇次諧 波比偶次諧波的誤差大。因檢波后的一部分量負(fù)反饋到放大器，有效地 解決了溫度影響和刻度的非線性。二極管受正向偏壓才導(dǎo)通，均值檢波時工作在乙類。 電子測量原理 第 12頁 交流電壓的平均值，指一個周期內(nèi)等效的直流量，其 數(shù)學(xué)定義式為： （ 52） 交流電壓的有效值，按式（ 53）定義為： （ 53） 峰值、均值、有效值三者之間的關(guān)系，用波形因數(shù)和 波峰因數(shù)來表示（有的書稱波形系數(shù)和波峰系數(shù)。 前章介紹的示波器，除了直觀形象地顯示波形外，測 電壓（信號幅度）具有它獨特的優(yōu)點，即能測各種波形的 電壓幅值，特別是能測脈沖電壓的各參數(shù)。 (2)熱電轉(zhuǎn)換法：利用熱電偶轉(zhuǎn)換制成的有效值電壓 表，其優(yōu)點是沒有波形誤差，但有熱慣性、頻帶不寬、維 修不便等缺點。所以，電壓表的抗干擾 能力要強，對數(shù)字電壓表更是如此。由于電壓測量的基準(zhǔn)是 直流標(biāo)準(zhǔn)電壓，同時直流測量中不存在分布參數(shù)的影響或 影響極小，因而直流電壓的測量準(zhǔn)確度最高，目前可達(dá) 10，甚至更高。 。所以，電壓測量在電測技術(shù)中占有重要地位。前者是強電，除電壓范圍大外，波形、頻率等都是規(guī) 則的。 電子測量原理 第 4頁 對電壓測量的基本要求 針對電壓量的特點，對電壓測量提出了一系列要求， 主要有以下幾方面： 。由于電子電路等效阻抗高， 為了減小儀器接入后對電路的影響，要求儀器輸入阻抗要 高。歸結(jié) 起來，電壓測量的方法有以下幾種： 電工儀表主要是指針式儀表，主要有磁電系、電動 系、電磁系等，其中磁電系儀表只能測直流量。同時，據(jù)整流器的位置又分 為“檢波 ——放大”、“放大 ——檢波”式電壓表。對于圖 51所示的直流電動勢 Eo的測量，被測真值為 Eo，接入內(nèi)阻為 R的直流電壓表進(jìn) 行測量，其測量結(jié)果為： 誤差為： （ 51） 圖 51 用電壓表測電動勢 式（ 51）中，“一”表明測量值比實際值?。? 電子測量原理 第 11頁 交流電壓測量 交流電壓的表征 表征周期性交流電壓的參數(shù)有峰值 Up、平均值 、 有效值 U，三者之間存在一定的關(guān)系。 電子測量原理 第 14頁 電子測量原理 第 15頁 低頻電壓測量 頻率在 1MHz以下的電壓叫低頻電壓，多用平均值電 壓表來測量。阻抗變換 電路由場效應(yīng)管構(gòu)成，以獲得低噪聲電平和高輸入阻抗。但用于測正弦電壓時，則示值即為被測結(jié) 果。方法是：先將測量時從表上得到的示值 除以 ，求得被測電壓的平均值，然后按被測電壓的 Kf 電子測量原理 第 20頁 或 Kp值來求出被測電壓的有效值或峰值?？梢姍z波 二極管工作在丙類。原理框圖見圖 55。因為放大器采用射極輸出器有很高的輸入 電子測量原理 第 26頁 阻抗，即有很高的 R值。若用上述峰值電壓表來測量，就難以 滿足充電快和放電慢（即難滿足式（ 57）），理論誤差就 很大，須用脈沖電壓表來測量。 T T3都是源極跟隨器。 R、 D、 C組成串聯(lián)式峰值檢波器。而電流通 過晶體管 PN結(jié)時，因電荷運動的不連續(xù)而產(chǎn)生的晶體管噪 聲，稱為散粒噪聲。 用式（ 511）可以求出白噪聲電壓的波形因數(shù) Kf，從 而用均值電壓表進(jìn)行測量。 有效值電壓表主要有下述三種原理： 均值檢波的原理見圖 59所示。 AB 加熱的溫度正比于被測電壓 有效值的平方，熱電偶熱端 C溫度高 于冷端 D、 E而產(chǎn)生熱電勢。熱電偶式有效值 電壓表的缺點是，具有熱慣性，穩(wěn)定后才能讀數(shù)，同時易 受溫度影響。 %）、分辨率高（可達(dá) 1μV）、數(shù)字顯示 電子測量原理 第 46頁 （不存在視覺誤差）、測量速度高（無指針的機械慣性） 、輸入阻抗高（可達(dá) 1010Ω）、易實現(xiàn)自動化等。首先將模擬 電壓通過積分器變成時間（ T）或頻率（ F），再把中間量 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。就這樣重復(fù)下去， 直到最低位碼為止。它是按 8421碼逐次漸進(jìn)的方式工作的。而積分式 DVM則有較高的串模干 擾抑制能力，因而自上世紀(jì)六十年代問世以來得到較快的 發(fā)展，在數(shù)字電壓表中占有相當(dāng)重要的地位。積分電壓： （ 518） 電子測量原理 第 56頁 當(dāng) t=t時： （ 519） 比較階段（ t～ t），是在 t時刻邏輯控制電路在斷開 K的 同時接通 K，此刻邏輯控制電路還使計數(shù)器清零。 設(shè)時鐘脈沖周期 T=10μs， T時間內(nèi) N=6000個脈沖，Us=6000mV，則式（ 522）變?yōu)椋? （ 523） 電子測量原理 第 58頁 可見，如果參數(shù)選擇合適，被測電壓 U（ mV）就等于 T時 間內(nèi)填充的脈沖個數(shù) N。 目前，集成雙積分 A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用日趨普遍，它的原 理同前。最常見的是定電荷復(fù)原型 V/F轉(zhuǎn)換電路，下面予以簡介 . 電子測量原理 第 61頁 圖 518為定電荷平衡式 V/F轉(zhuǎn)換的原理圖。如 ADVFC3 AD53 AD650等芯片均屬此類 V/F轉(zhuǎn)換，其線性度高于 177。 Uc三個電壓 ，它們一起參加積分運算；積分器的輸出電壓 Uo，它與零 電平進(jìn)行比較。 當(dāng) U為負(fù)時： （ 529） 由式（ 528）、（ 529）可知，只需要在時間 |T1T2| 內(nèi)對時鐘脈沖進(jìn)行計數(shù)即可反映被測 U值的大小。一是量程，通常是 nV級到 kV級，而基本量程多半為 1V或 10 V，亦有 2V或 5V的。逐次比較式最高可達(dá) 105次 /秒以上，比 積分式高。