【正文】 峰 峰值 。 被測(cè)交流電壓值 VPP（ 峰 峰值 ） 為 VPP= HDyK 式中： H為被測(cè)交流電壓波峰和波谷的高度或任意兩點(diǎn)間的高度；Dy為示波器的垂直靈敏度； K為探頭衰減系數(shù) 。 （ 2） 測(cè)量方法 1） 首先應(yīng)將示波器的垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度微調(diào)旋鈕置于校準(zhǔn)位置（ CAL） 。 2） 將待測(cè)信號(hào)送至示波器的垂直輸入端 。 3） 將示波器的輸入耦合開(kāi)關(guān)置于 “ AC‖位置 。 4） 調(diào)節(jié)掃描速度 ， 使顯示的波形穩(wěn)定 。 5） 調(diào)節(jié)垂直靈敏度開(kāi)關(guān) ， 使熒光屏上顯示的波形適當(dāng) ， 記錄 Dy值 。 6） 讀出被測(cè)交流電壓波峰和波谷的高度或任意兩點(diǎn)間的高度 H。 7） 根據(jù)式上計(jì)算被測(cè)交流電壓的峰 峰值 。 二 、 測(cè)量時(shí)間和頻率 1． 測(cè)量周期和頻率 （ 1） 測(cè)量原理 對(duì)于周期性信號(hào) ， 周期和頻率互為倒數(shù) ， 只要測(cè)出其中一個(gè)量 ， 另一個(gè)參量可通過(guò)公式求出 。 被測(cè)交流信號(hào)的周期 T為 T=xDx/k 式中： x為被測(cè)交流信號(hào)的一個(gè)周期在熒光屏水平方向所占距離；Dx為示波器的掃描速度； k為 X軸擴(kuò)展倍率開(kāi)關(guān) 。 （ 2） 測(cè)量方法 1） 首先將示波器的掃描速度微調(diào)旋鈕置于 “ 校準(zhǔn) ” （ CAL） 位置 。 2） 將待測(cè)信號(hào)送至示波器的垂直輸入端 。 3） 將示波器的輸入耦合開(kāi)關(guān)置于 “ AC‖位置 。 4） 調(diào)節(jié)掃描速度開(kāi)關(guān) ， 使顯示的波形穩(wěn)定 ， 并記錄值 。 5） 讀出被測(cè)交流信號(hào)的一個(gè)周期在熒光屏水平方向所占的距離 x。 6） 根據(jù)上式計(jì)算被測(cè)交流信號(hào)的周期 。 UO1的相位超前 UO2 。 RC j1 1uiU o 2u i。U o 1?????R C + + + ui uo1 uo2 SG1631C 輸出 CH1 CH2 相位差的測(cè)量 利用 RC移相網(wǎng)絡(luò)形成兩路頻率相同相位不同的信號(hào) ， 如下圖連接測(cè)試電路 。 1） 顯示方式為 YT時(shí) 示波器的垂直方式選擇“交替（ ALT）”或“斷續(xù)（ CHOP）”雙蹤顯示方式，為顯示出原信號(hào)中的相位差，觸發(fā)源選擇相位超前的信號(hào)（如圖中所示應(yīng)選擇 CH1信號(hào)作觸發(fā)源）。 波形如下： x1 x2 計(jì)算公式： ?? 212 ??? xx2）顯示方式為 XY時(shí) 將顯示方式切換到“ XY‖方式，波形如下 : x1 x2 y1 y2 計(jì)算公式 ： 21a r c s in21a r c s inyyxx ??? ?第 4 章 電壓測(cè)量 返回 課程目錄 內(nèi)容提要 電壓測(cè)量是電子測(cè)量的重要內(nèi)容之一。 ＊ 本章內(nèi)容主要有： ●電壓測(cè)量的重要意義及特點(diǎn)； ●電壓表的分類(lèi)及交流電壓的基本參數(shù)； ●模擬式電壓表； ●數(shù)字電壓表（ DVM）； ●數(shù)字多用表 4． 1 概述 一 、 電壓測(cè)量的特點(diǎn) （ 對(duì)電壓測(cè)量?jī)x器的要求 ） (1)頻率范圍廣 零頻（直流）～ 109Hz；低頻： 1MHz以下；高頻： 1MHz以上。 (2)測(cè)量范圍寬 微弱信號(hào) :心電醫(yī)學(xué)信號(hào)、地震波等，納伏級(jí)（ 109V）；超高壓信號(hào)：電力系統(tǒng)中，數(shù)百千伏。 (3)輸入阻抗高 (4)電壓波形的多樣化 電壓信號(hào)波形是被測(cè)量信息的載體。 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。 (5)抗干擾性能 工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，存在較大的干擾 模擬式電壓表 （ 1）主要結(jié)構(gòu) 表頭：磁電式直流電流表； 交直流轉(zhuǎn)換器：檢波器。 （ 2）分類(lèi) 1）按檢波器的位置分類(lèi) a 、 放大 —檢波式 先放大再檢波 ， 因此靈敏度很高 ， 通頻帶窄 。 二、 電子電壓表的分類(lèi) 可變量程分壓器 交流放大器 檢波器 ux b 、檢波 —放大式 先檢波再放大，因此通頻帶很寬 ,靈敏度較低。 可變量程分壓器 直流放大器 檢波器 ux c 、外差式 其組成為：外差式接收機(jī)＋寬頻電平表。特點(diǎn)是：靈敏度高，通頻帶寬。 混頻器 本機(jī)振蕩器 中頻放大器 檢波器 f x f A f 0 2)按檢波器的類(lèi)型分類(lèi) a 、均值電壓表：檢波器為均值檢波器； b 、峰值電壓表：檢波器為峰值檢波器； c 、有效值電壓表：檢波器為有效值檢波器； 數(shù)字電壓表（ DVM） （ 1）主要結(jié)構(gòu)： A/D轉(zhuǎn)換器。 （ 2）分類(lèi)： 按 A/D轉(zhuǎn)換器的類(lèi)型可將數(shù)字電壓表分為： 比較式數(shù)字電壓表； 積分式數(shù)字電壓表； 復(fù)合式數(shù)字電壓表。 峰值 （ Up ） 以零電平為參考的最大電壓幅值 。 振幅值 (Um) 以信號(hào)中直流分量為參考的最大電壓幅值 。 三、 交流電壓的基本參數(shù) t u ( t ) V p 0 U m T U0 圖中 ， UP——峰值 ， UM——振幅 ， U0——直流分量 。 01 ()TU u t d tT? ? 平均值 數(shù)學(xué)上定義為： 由此可見(jiàn)，不同信號(hào)的平均值有可能相同，數(shù)學(xué)平均值定義不能唯一說(shuō)明信號(hào)的特征。 交流電壓測(cè)量中，平均值通常指經(jīng)過(guò)全波或半波整流后的波形（一般若無(wú)特指，均為全波整流）。 T為 u(t)的周期 。 U相當(dāng)于交流電壓 u(t)的直流分量 。 例： u1(t)=sinωt V, U1=0V 。 u2(t)=cosωt V, U2=0V 。 u3(t)=(U0+sinωt) V, U1=U0 V 。 u4(t)=(U0+cosωt) V, U1=U0 V 。 有效值 定義：交流電壓 u(t)在一個(gè)周期 T內(nèi) ， 通過(guò)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 。 01 ()TU u t dtT? ?1）全波平均值 2）半波平均值 正半波平均值： 負(fù)半波平均值： 0)(,)(10?? ? tudttuTU T0)(,)(10?? ? tudttuTU T 波峰因數(shù) 波峰因數(shù)定義：峰值與有效值的比值 ， 用 Kp表示 ， p p U K U ? 峰值 有效值 波形因數(shù) 波形因數(shù)定義：有效值與平均值的比值 ， 用 KF表示 ， F U K U ? 有效值 平均值 ? ? 4． 2 模擬式交流電壓表 4． 2． 1 均值電壓表 一 、 工作原理 均值響應(yīng) ， 即： u(t) ? 放大 ? 均值檢波 ? 驅(qū)動(dòng)表頭 二極管橋式整流 （ 全波整流和半波整流 ） 電路完成 。 D4 D1 D2 D3 u(t) +u0(t) – C + uc(t) – u0(t)=uc(t), 波形圖如下： ∴ Uo=uc(t)≈ u(t) C放電 C充電 uc t 0 二、刻度特性 ● 表頭刻度按（純） 正弦波有效值刻度 。 ● 因此：當(dāng)輸入 u(t)為正弦波時(shí)，讀數(shù) α即為 u(t)的有效值 V（而不是該純正弦波的均值）。 ● 對(duì)于非正弦波的任意波形，讀數(shù) α沒(méi)有直接意義（既不等于其均值也不等于其有效值 V）。但可由讀數(shù) α換算出均值和有效值。 即： α=KU α為峰值電壓表的示值， U為被測(cè)電壓的平均值， K為定度系數(shù)。 對(duì)與正弦波， U=α =K U，于是可得 ??? FKUUK?? ~~~ ???FKUU ?~ ?? UU 任意 三、均值電壓表的波形誤差 如果被測(cè)電壓不為正弦波，直接將均值電壓表示值作為被測(cè)電壓的有效值，則會(huì)帶來(lái)“波形誤差”。 計(jì)算公式為： %100)(%%100 ????????? FFx KKU ? ?????C D R + – + – ~Ui(t) + UR Uc a)串聯(lián)式 一 、 峰值檢波器原理 峰值響應(yīng) ， 即： u(t)? 峰值檢波 ? 放大 ? 驅(qū)動(dòng)表頭 由二極管峰值檢波電路完成，有二極管串聯(lián)和并聯(lián)兩種形式。 工作原理： a)串聯(lián)式： 判斷二極管的導(dǎo)通及截止情況； Ui(t)Uc(t),D導(dǎo)通，向 C充電， UR(t)=Uc(t), RDCTmin。 Ui(t)Uc(t),D截止， C放電， UR(t)=Uc(t), RCTmax。 (RD為二極管內(nèi)阻， RDC為充電常數(shù)； RC為放電常數(shù) ) 所以： UR= Uc ≈ UP+ Uc 0 t UR 4． 2． 2 峰值電壓表 C D R + – + – ~Ui(t) UR Uc b)并聯(lián)式 b)并聯(lián)式： 判斷二極管的導(dǎo)通及截止情況； Ui(t)Uc(t),D導(dǎo)通，向 C充電， UR(t)=0, RDCTmin。 Ui(t)Uc(t),D截止， C放電， UR(t)= Ui(t)–Uc(t), RCTmax。 (RD為二極管內(nèi)阻， RDC為充電常數(shù)； RC為放電常數(shù) ) 所以： UR(t)= Ui(t)–Uc(t) UR = Ui –Uc ≈ Ui –UP+ =U0 –UP+ =–Um+ Uc 0 t UC Ux 總結(jié)：串聯(lián)式峰值檢波器： UR=UP+，電路中的電容 C起濾波 作用； 并聯(lián)式峰值檢波器： UR =–Um+， 電路中的電容 C有隔直 流和濾波作用。 例 1： 用一只串聯(lián)式峰值電壓表和一只并聯(lián)式峰值電壓表分別測(cè)量電壓 Ux(t)=(10+5sinωt)V，試判斷兩只電表內(nèi)檢波器的輸出是多少。 解 ： Ux(t)=(10+5sinωt)V Uxm+=5V, Uxp+=10+5=15V 所以：串聯(lián)式檢波器輸出對(duì)應(yīng) Uxp+=15V。 并聯(lián)式檢波器輸出對(duì)應(yīng) Uxm+=5V。 二、定度系數(shù) ● 表頭刻度按（純） 正弦波有效值定度 。 ● 當(dāng)輸入 u(t)為正弦波時(shí)，讀數(shù) α即為 u(t)的有效值 V（而不是該純正弦波的峰值 Vp）。 ● 對(duì)于非正弦波的任意波形，讀數(shù) α沒(méi)有直接意義（既不等于其峰值 Vp也不等于其有效值 V）。但可由讀數(shù) α換算出峰值和有效值。 即： α=KUp α為峰值電壓表的示值， Up為被測(cè)電壓的峰值， K為定度系數(shù)。 對(duì)與正弦波， U=α =K Up，于是可得 221 ???pp KUUK將 K代入 α=KUp，可得 ??? 22/2 ??? KU P?2U P ?? 結(jié)論公式為例 2： 用峰值電壓表分別測(cè)量正弦波、三角波和方波電壓，電壓表示值均為 10V，問(wèn)三種波形被測(cè)信號(hào)的峰值和有效值各為多少？ 解：三種波形電壓的峰值均為 Up～ =Up =UP =√ 2α =√ 2 10V= 正弦波的有效值即為電壓表示值，即 U～ =α =10V 三角波、方波的有效值分別為： VVKUUVVKUUPPPP13????????????三、波形誤差 如果被測(cè)電壓不為正弦波，直接將峰值電壓表示值作為被測(cè)電壓的有效值，則會(huì)帶來(lái)“波形誤差”。 計(jì)算公式為： %100)21(%1002%100 ?????????PPxKKU??????4． 2． 3 有效值電