[工學(xué)]第3章模擬測(cè)量-展示頁(yè)
2024-10-25 18:44本頁(yè)面
【正文】 。 aUaU[例 31]用全波整流均值電壓表分別測(cè)量正弦波、三角波和方波，若電壓表示值均為 10V，問(wèn)被測(cè)電壓的有效值各為多少 ? 解：對(duì)于正弦波，由于電壓表按其有效值定度，則電壓表的示值就是正弦波的有效值，即 對(duì)于非正弦波，將示值 折算成被測(cè)電壓的平均值 10 VaUU??aU0 .9 0 .9 1 0 9 VaUU? ? ? ? 對(duì)于三角波，其波形系數(shù) ，所以三角波電壓的有效值 F ?F 1 .1 5 9 1 0 .3 5 VU K U? ? ? ?對(duì)于方波，其波形系數(shù) ，所以方波電壓的有效值 F 1K ＝F 1 9 9 VU K U? ? ? ? 3. 有效值電壓表 電壓有效值的定義： 21 ()Tr m s oU U u t d tT?? ? 為了獲得均方根的響應(yīng)，必須使 AC／ DC變換器具有平方根關(guān)系的伏安特性。 （ 3）波形換算 由于電壓表度盤是以正弦波的有效值定度的，而均值檢波器的輸出 (即流過(guò)電流表的電流 )與被測(cè)信號(hào)電壓的平均值成線性關(guān)系，所以只有當(dāng)被測(cè)信號(hào)為正弦波時(shí)， 電壓表示值 為被測(cè)電壓的有效值。 (38) （ 1）均值電壓表的組成 均值電壓表由阻抗變換器、可變量程衰減器、寬帶放大器、平均值檢波器和微安表等組成。 （ 4）波形因數(shù)、波峰因數(shù) 交流電壓的波形因數(shù)定義為該電壓的有效值與其平均值之比，用 表示， rmsUFKFUKU? （ 37） 交流電壓的波峰因數(shù)定義為該電壓的峰值與其有效值之比，用 表示， PKPPUKU? 2. 均值電壓表 為了提高交流電壓表的測(cè)量靈敏度，可先將被測(cè)電壓進(jìn)行放大，再通過(guò)平均值檢波和推動(dòng)直流電表顯示，這種表又稱為放大 檢波式電壓表。 oUU()utUU()utU 直流電壓和交流電壓的數(shù)學(xué)關(guān)系為 (36) 201 ()TU u t d tT? ? 有效值在數(shù)學(xué)上即為均方根值，因此電壓有效值可寫作 。 交流電壓的模擬測(cè)量 1. 交流電壓的表征 （ 1）峰值 周期性交變電壓 u(t)在一個(gè)周期內(nèi)偏離零電平的最大值稱為峰值，用 表示。 在使用直流放大器的電子電壓表中，直流放大器的零點(diǎn)漂移限制了電壓表靈敏度的提高，為此，電子電壓表中常采用調(diào)制式放大器代替直流放大器以抑制漂移，可使電子電壓表能測(cè)量微伏量級(jí)的電壓。 3) 按測(cè)量技術(shù)分類，可分為兩大類：模擬式和數(shù)字 直流電壓的模擬測(cè)量 直流電子電壓表一般由磁電式表頭、電壓跟隨器、直流電壓放大器構(gòu)成。 4. 電壓測(cè)量?jī)x器的分類 1) 按頻率范圍分類，分為直流電壓測(cè)量和交流電壓測(cè)量?jī)煞N。 5) 要求有足夠高的測(cè)量準(zhǔn)確度 目前利用數(shù)字電壓表可使直流電壓測(cè)量精度優(yōu)于 109量級(jí)，交流電壓測(cè)量的精度達(dá)到 105左右。 3) 電壓波形的多樣化 交流電壓波形多種多樣，除大量存在的正弦電壓外，還包括失真的正弦波及各種非正弦波，如矩形波、脈沖波、三角渡、斜坡電壓以及各種調(diào)制波形等。 1) 頻率范圍寬 可測(cè)量的除直流外，交流電壓的頻率從 106Hz (甚至更低 ) 到 109Hz。第 3章 模擬測(cè)量 電壓的測(cè)量 分貝的測(cè)量 頻率的模擬測(cè)量 阻抗的模擬測(cè)量 電壓的測(cè)量 概述 在集中參數(shù)電路中，電壓、電流、功率是表征電信號(hào)能量的三個(gè)基本參數(shù)，而電流和功率又往往通過(guò)電壓進(jìn)行間接測(cè)量。另外，電子電路及電子設(shè)備的各種工作狀態(tài)和特性都可以通過(guò)電壓量表現(xiàn)出來(lái)。 2) 測(cè)量范圍寬 可測(cè)量的電壓范圍極寬，低至納伏級(jí) (109V)的微弱信號(hào)，高至數(shù)百千伏的超高壓信號(hào)。 4) 要求有足夠高的輸入阻抗 由于儀器輸入阻抗的存在會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，要求儀器具有足夠高的輸入阻抗。 6) 要求有高的測(cè)量速度 7) 要求有高的抗干擾性能 3. 直流電壓標(biāo)準(zhǔn) 直流電壓標(biāo)準(zhǔn)有：標(biāo)準(zhǔn)電池（實(shí)物基準(zhǔn)， 106）、齊納二極管電壓標(biāo)準(zhǔn)（固態(tài)標(biāo)準(zhǔn)， 106）和約瑟夫森量子電壓基準(zhǔn)（量子化自然基準(zhǔn) 1010）。 2) 按被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)分類，分為脈沖電壓測(cè)量、有效值電壓測(cè)量等。在電子電壓表中，通常使用高輸入阻抗的場(chǎng)效應(yīng)管 (FET)源極跟隨器或真空三極管陰極跟隨器以提高電壓表輸入阻抗，后接放大器以提高電壓表靈敏度。調(diào)制式直流放大器的原理是將微弱的直流電壓信號(hào)經(jīng)調(diào)制器 (又稱斬波器 )變換為交流信號(hào)，再由交流放大器放大，經(jīng)解調(diào)器還原為直流信號(hào) (幅度已得到放大 )。 pUpUpU （ 2）平均值 的平均值 的數(shù)學(xué)定義為： (34) U()ut U01 ()TU u t d tT? ?按照這個(gè)定義， 實(shí)質(zhì)上就是周期性電壓的直流分量 （ 3）有效值 若交流電壓 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 在同一負(fù)載上產(chǎn)生的熱量相等時(shí)，則該直流電壓 的數(shù)值就表示了交流電壓 的有效值。各類電壓表的示值，除特殊情況外，都是按正弦波有效值來(lái)定度的。通常頻率范圍為 20Hz～ 10MHz，因此也稱這種電壓表為“視頻毫伏表”，多用在低頻、視頻場(chǎng)合。 （ 2）平均值檢波器原理 檢波電路輸出的直流電壓正比于輸入交流電壓絕對(duì)值的平均值，這種電路稱為平均值檢波器。如果被測(cè)信號(hào)是非正弦波形，示值 沒有直接
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