【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(wèn)世，數(shù)字化測(cè)量有了全新的發(fā)展，性能 大為提高。圖中 M為測(cè)量熱電偶， M是與 M特性相同 的同型號(hào)熱電偶，它作 為平衡熱電偶，實(shí)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(cè) 噪聲的頻帶要寬，以減小測(cè)量誤差。下 面我們介紹噪聲電壓的常用兩種測(cè)量方法。 此外，可用靜電系電壓表來(lái)測(cè)交流高壓，可達(dá)幾百千 伏，而頻率可達(dá) 1MHz，其儀表的等級(jí)在 ～ 。 電子測(cè)量原理 第 31頁(yè) 3．高壓脈沖等的測(cè)量 對(duì)于上萬(wàn)伏以上的高壓脈沖和操作過(guò)電壓等快速變化 沖擊電壓以及瞬態(tài)過(guò)程、電磁干擾等引起的尖脈沖等，可 先經(jīng)過(guò)電容分壓或 RC分壓 后，再用峰值電壓表或示波 器等來(lái)進(jìn)行測(cè)量，但需要經(jīng) 過(guò)換算，誤差也較大。 測(cè)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(shí)現(xiàn)充電時(shí) R 和 C 都小，放電時(shí) R和 C 都大，使 盡 電子測(cè)量原理 第 30頁(yè) 可能趨于 Up。因峰值電壓表 按正弦有效值刻度，即將被測(cè)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(shí)因檢波 電路簡(jiǎn)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(cè)量原理 第 22頁(yè) （ a）圖是串聯(lián)式峰值檢波，電路要求： （ 57） 式中 Tmax、 Tmin是被測(cè)電壓最大周期和最小周期， RC是電容放電時(shí)間常數(shù)， RΣC是電容充電時(shí)間常數(shù)。 時(shí)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(shí)工作在乙類。 電子測(cè)量原理 第 12頁(yè) 交流電壓的平均值，指一個(gè)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(lái)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(cè) 電壓（信號(hào)幅度）具有它獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，即能測(cè)各種波形的 電壓幅值，特別是能測(cè)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(diǎn)是沒(méi)有波形誤差，但有熱慣性、頻帶不寬、維 修不便等缺點(diǎn)。所以，電壓表的抗干擾 能力要強(qiáng)，對(duì)數(shù)字電壓表更是如此。由于電壓測(cè)量的基準(zhǔn)是 直流標(biāo)準(zhǔn)電壓，同時(shí)直流測(cè)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(cè)量準(zhǔn)確度最高，目前可達(dá) 10，甚至更高。 。所以，電壓測(cè)量在電測(cè)技術(shù)中占有重要地位。前者是強(qiáng)電，除電壓范圍大外，波形、頻率等都是規(guī) 則的。 電子測(cè)量原理 第 4頁(yè) 對(duì)電壓測(cè)量的基本要求 針對(duì)電壓量的特點(diǎn)，對(duì)電壓測(cè)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(duì)電路的影響，要求儀器輸入阻抗要 高。歸結(jié) 起來(lái)，電壓測(cè)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(dòng) 系、電磁系等，其中磁電系儀表只能測(cè)直流量。同時(shí)，據(jù)整流器的位置又分 為“檢波 ——放大”、“放大 ——檢波”式電壓表。對(duì)于圖 51所示的直流電動(dòng)勢(shì) Eo的測(cè)量，被測(cè)真值為 Eo，接入內(nèi)阻為 R的直流電壓表進(jìn) 行測(cè)量，其測(cè)量結(jié)果為： 誤差為： （ 51） 圖 51 用電壓表測(cè)電動(dòng)勢(shì) 式（ 51）中，“一”表明測(cè)量值比實(shí)際值??； 電子測(cè)量原理 第 11頁(yè) 交流電壓測(cè)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(cè)量原理 第 14頁(yè) 電子測(cè)量原理 第 15頁(yè) 低頻電壓測(cè)量 頻率在 1MHz以下的電壓叫低頻電壓，多用平均值電 壓表來(lái)測(cè)量。阻抗變換 電路由場(chǎng)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(cè)正弦電壓時(shí)，則示值即為被測(cè)結(jié) 果。方法是：先將測(cè)量時(shí)從表上得到的示值 除以 ，求得被測(cè)電壓的平均值，然后按被測(cè)電壓的 Kf 電子測(cè)量原理 第 20頁(yè) 或 Kp值來(lái)求出被測(cè)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?yàn)榉糯笃鞑捎蒙錁O輸出器有很高的輸入 電子測(cè)量原理 第 26頁(yè) 阻抗，即有很高的 R值。若用上述峰值電壓表來(lái)測(cè)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(lái)測(cè)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(guò)晶體管 PN結(jié)時(shí)，因電荷運(yùn)動(dòng)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(cè)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(cè)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(shì)。熱電偶式有效值 電壓表的缺點(diǎn)是，具有熱慣性，穩(wěn)定后才能讀數(shù)，同時(shí)易 受溫度影響。 %）、分辨率高（可達(dá) 1μV）、數(shù)字顯示 電子測(cè)量原理 第 46頁(yè) （不存在視覺(jué)誤差）、測(cè)量速度高（無(wú)指針的機(jī)械慣性） 、輸入阻抗高（可達(dá) 1010Ω）、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。首先將模擬 電壓通過(guò)積分器變成時(shí)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(wèn)世以來(lái)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(cè)量原理 第 56頁(yè) 當(dāng) t=t時(shí)： （ 519） 比較階段（ t～ t），是在 t時(shí)刻邏輯控制電路在斷開 K的 同時(shí)接通 K，此刻邏輯控制電路還使計(jì)數(shù)器清零。 設(shè)時(shí)鐘脈沖周期 T=10μs， T時(shí)間內(nèi) N=6000個(gè)脈沖，Us=6000mV，則式（ 522）變?yōu)椋? （ 523） 電子測(cè)量原理 第 58頁(yè) 可見，如果參數(shù)選擇合適，被測(cè)電壓 U（ mV）就等于 T時(shí) 間內(nèi)填充的脈沖個(gè)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(jiǎn)介 . 電子測(cè)量原理 第 61頁(yè) 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(gè)電壓 ，它們一起參加積分運(yùn)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(shí)： （ 529） 由式（ 528）、（ 529）可知，只需要在時(shí)間 |T1T2| 內(nèi)對(duì)時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)即可反映被測(cè) U值的大小。一是量程，通常是 nV級(jí)到 kV級(jí)，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。