電子測量論文交直流電壓數(shù)字測量方法的研究(編輯修改稿)
2025-07-10 08:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 原理 一 、 A/D 轉(zhuǎn)換器的概念 A/D 轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。 模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位 移、聲音等非電信號。但在 A/D 轉(zhuǎn)換前，輸入到 A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號 二 、 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理 ： （ 1） 逐次逼近法 （ 2） 雙積分法 （ 3）電壓頻率轉(zhuǎn)化法 逐次逼近法 逐次逼近式 A/D 是比較常見的一種 A/D 轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時間為微秒級。 采用逐次逼近法的 A/D 轉(zhuǎn)換器是由一個比較器、 D/A 轉(zhuǎn)換器、緩沖寄存器及控制邏輯電路組成 。 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器的 基本原理是從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進行試探。逐次逼近法 轉(zhuǎn)換過程是：初始化時將逐次逼近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開始時，先將逐次逼近寄存器最高位置 1，送入 D/A 轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A 轉(zhuǎn)換后生成的 模擬量 送 入比較器，稱為 Vo ，與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量 Vi進行比較，若 VoVi，該位 1 被保留，否則被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位為1，將寄存器中新的 數(shù)字量 送 D/A 轉(zhuǎn)換器，輸出的 Vo 再與 Vi 比較，若 VoVi，該位 1被保留，否則被清除。重復此過程，直至逼近寄存器最低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的 數(shù)字量 送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進行的。 雙積分法 采用雙 積分法 的 A/D 轉(zhuǎn)換器由電子開關(guān)、積分器、比較器和控制邏輯等部件組成。 基本原理是將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時間間隔，再把此時間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，屬于間接轉(zhuǎn)換。 雙積分法 A/D 轉(zhuǎn)換的過程是：先將開關(guān)接通待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi， Vi 采樣輸入到積分器，積分器從零開始進行固定時間 T 的正向積分，時間 T 到后，開關(guān)再接通與 Vi 極性 相反的 基準電壓 VREF，將 VREF 輸入到積分器，進行反向積分，直到輸出為 0V 時停止積分。 Vi 越大，積分器 輸出電壓 越大，反向積分時間也越長。計數(shù)器在反向積分時間內(nèi)所計的數(shù) 值，就是輸入模擬 電壓 Vi 所對應的 數(shù)字量 ，實現(xiàn)了A/D 轉(zhuǎn)換。 電壓頻率轉(zhuǎn)換法 采用電壓頻率轉(zhuǎn)換法的 A/D 轉(zhuǎn)換器，由計數(shù)器、控制門及一個具有恒定時間的時鐘門控制信號組成。 它的工作原理是 V/F 轉(zhuǎn)換電路把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與模擬電壓成正比的脈沖信號。 電壓頻率轉(zhuǎn)換法的工作過程是：當模擬電壓 Vi 加到 V/F 的輸入端， 便產(chǎn)生頻率 F與 Vi 成正比的脈沖，在一定的時間內(nèi)對該脈沖信號計數(shù)，時間到，統(tǒng)計到計數(shù)器的計數(shù)值正比于輸入電壓 Vi，從而完成 A/D 轉(zhuǎn)換。 5 第三章 交直流電壓數(shù)字測量 一、 交直流電壓數(shù)字測量的原理及方法 （一） 交流電壓數(shù)字測量的原理及方法 交流電壓的測量 利用左圖的電橋測量交流電壓的方法： 將開關(guān)打到 DC 端，調(diào)節(jié)直流電壓源，使電橋平衡，記下此時的直流電壓值為 U0 。然后置于 RF 端，此時再次調(diào)節(jié)直流電壓源，再次使電橋平衡，記下此時的直流電壓值為 U1 。由公式： ： 可以求出高頻電壓的有效值為： 交流 電壓的基本參量 交流電壓的基本參量有：峰值、平均值、有效值、波峰因數(shù)和波形因數(shù)。 峰值：以零電平為參考的最大電壓幅值（用 Vp 表示 ） 平均值：相當于交流電壓 u(t)的直流分量。數(shù)學上的定義為： 有效值：交流電壓 u(t)在一個周期 T 內(nèi)，通過某純電阻負載 R 所產(chǎn)生的熱量，與一個直流電壓 V 在同一負載上產(chǎn)生的熱量相等時，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。有效值在數(shù)學上即為均方根值。 波峰因數(shù)：峰值與有效值的比值，用 Kp 表示。 波形因數(shù)：有效值與平均值的比值，用 KF表示。 峰值 tu (t)V p0U mTU高 頻 電 壓V 0 V 1R F D C D CR
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