【正文】 D、 R、 R組成，指示表頭是磁電系 微安表。步進(jìn)分壓器以擴(kuò)展量程。 以均值檢波構(gòu)成的電壓表，一般是“放大 ——檢波”式 結(jié)構(gòu)，例如 DA16型均值電壓表（圖 53 所示）。二極管受正向偏壓才導(dǎo)通，均值檢波時工作在乙類。 檢波就是整流的意思，有半波和全波整流兩種，通常采用二極管全波（即橋式）整流電路，如圖 52所示。平均值電壓表由平均值檢波而得名。正弦波及常見非正弦波電 壓的 Kf、 K p值，可見表 51所示。 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)。它以零 電位（時間軸）為參考。正是如此，構(gòu)成了 不同工作原理的電子電壓表。 電子測量原理 第 10頁 電壓測量中的誤差問題 電壓測量是一種接觸性測量，除儀器儀表誤差外，由于負(fù) 載效應(yīng)必然要產(chǎn)生方法誤差。 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)。 電子測量原理 第 9頁 數(shù)字電壓表首先將模擬量通過模 /數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換為數(shù) 字量，然后用計數(shù)器計數(shù)，并用十進(jìn)制數(shù)字顯示被測電壓 值。 可見，無論那種類型的電子電壓表都具有由交流轉(zhuǎn)換 為直流的過程，包括“調(diào)制式”電子電壓表也不例外。同時， 據(jù)整流電路的不同可分為均值檢波、 峰值檢波、有效值檢波三種。 (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。 電子測量原理 第 7頁 電子電壓表是利用電子技術(shù)制成的，屬于電子儀器 類，是模擬式電壓表，在電子電路交流電壓測量中廣為應(yīng) 用。用電工儀 表測電壓在工程中應(yīng)用十分普遍，因為電工儀表成本低 ,操 作簡便，特別是一般工程測量對準(zhǔn)確度要求不太高更是為 用電工儀表測電壓大開“綠燈”。 電子測量原理 第 6頁 電壓測量方法 電壓的測量方法很多，要根據(jù)被測電壓的不同和測量 的具體要求及客觀條件的限制，合理選擇測量方法。所以，電壓表的抗干擾 能力要強(qiáng)，對數(shù)字電壓表更是如此。一般來說，測量都是在充滿 各種干擾的條件下進(jìn)行的。目前模擬電壓表的輸入阻抗在 MΩ級，數(shù)字電壓表的 輸入阻抗達(dá) GΩ級，甚至可達(dá)數(shù)千 GΩ。 電子測量原理 第 5頁 。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。以滿足測量從 nV級到 上 MV級的要求。以滿足測量從直流到上 GHz的頻率要求。 ，有的達(dá)兆歐級。 。 。而后者，卻具有更多的特點： 。在應(yīng)用上，有工頻電壓和電子電路電 壓。所以，電壓測量在電測技術(shù)中占有重要地位。電子測量原理 第 1頁 第 5章 電壓測量 概述 交流電壓測量 噪聲電壓測量 電壓測量的數(shù)字化方法 電子測量原理 第 2頁 概述 電壓測量的重要性 電壓測量是非常重要的測量。因為，電壓是基本電能 量參數(shù)（電壓、電流、功率等）之一，從測量角度主要是 測量電壓，因為測出電路端電壓后根據(jù)電路阻抗就可計算 出電流和功率；電壓可以派生出其它量，如幅頻特性、調(diào) 幅特性、失真度，靈敏度等；自動控制系統(tǒng)中，反饋量和 控制量大都是用電壓量；非電量檢測中，通常將非電量轉(zhuǎn) 換成電壓量來測量；電氣設(shè)備和電子儀器，大多以電壓來 指示。 電子測量原理 第 3頁 電壓的特點 電壓在性質(zhì)上可分為直流電壓和交流電壓（包括所有 非正弦電壓）兩種。前者是強(qiáng)電，除電壓范圍大外，波形、頻率等都是規(guī) 則的。電子電路信號的頻率往往是從直流到上 GHz范圍內(nèi)變化。電子電路中的電壓可在 nV級到 MV級， 其中微伏級的電壓是非常多見的。電子電路中除正弦波外，大量的是非 正弦波，同時交直并存，甚至串入噪聲干擾。 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： 。 。 。交流電壓測量因受頻率、波形和分布參數(shù) 等的影響，測量準(zhǔn)確度不高，一般在 10～ 10。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。 。對于微小電壓的測量，需要的 靈敏度就高，其干擾的影響就大。 此外，還應(yīng)要求高的測量速度和高的自動化程度，以實 現(xiàn)智能測試和自動測試。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。對交流高電壓，通過互感 器等亦可用電工儀表進(jìn)行測量。 電子電壓表根據(jù)將交流轉(zhuǎn)換成直流原理的不同分為三 種類型： (1)公式法：按正弦交流電壓有效值公式制成的有效 值電壓表，該類電子電壓表主要是頻帶窄、準(zhǔn)確度低。 電子測量原理 第 8頁 (3)檢波法：通過整流將交流轉(zhuǎn)換成直流制成的電壓 表，據(jù)整流電路的不同可分為均值檢波、峰值檢波、有效 值檢波三種。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。 嚴(yán)格講，數(shù)字電壓表也屬于電子電壓表，但因數(shù)字部 分電路在整個儀器中占有重要地位，因而人們往往對它叫 著數(shù)字電壓表。作為交流數(shù)字電壓表，還必須有交流 /直流（ AC/DC ）轉(zhuǎn)換過程。利用示波器測 量電壓的基本方法，在波形測試技術(shù)一章已介紹，故不再 重述。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。 Up 、 U值 交流電壓的峰值，指一周內(nèi)能達(dá)到的最大值。對于含直流分量的正弦交流電壓 來說，正負(fù)峰值是不相等的，而正負(fù)振幅是相等的，因為 振幅以振蕩中心為參考的。） 波形因數(shù)是指電壓的有效值與平均值的比值，用 Kf表 示，即： （ 54） 電子測量原理 第 13頁 波峰因數(shù)是指電壓的峰值與有效值的比值，用 Kp來表 示，即： （ 55） 無論任何波形的電壓，只要知道峰值和按式（ 52）、（ 5 3）求出平均值和有效值，便可按式（ 54）、（ 55）求出 對應(yīng)的波形因數(shù)和波峰因數(shù)值。 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。 （ 56） 圖 52 均值檢波電路 式中 R是微安表的等效電阻。實際中 D、 D常用電阻代替。在理想情況下，流過微安表表頭的電流為： 電子測量原理 第 16頁 式（ 56）表明，流過表頭的電流與輸入電壓的平均值 成正比，即具有平均值響應(yīng)。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。放大器由兩級組成，一級是 A，另一級是由 T、 T組成的串聯(lián)負(fù)反饋放大器，其頻帶范 圍寬。 R是用來調(diào)整滿量程時使指針能滿偏的，而 R是用 來調(diào)零的。 電子測量原理 第 17頁 2 0 K 3 K交 流 放 大 器3 D G 8 GX 25 6 02 K1 0 0 μ F1 0 0 μ F1 0 0 μ F2 0 μ F1 K 1 K1 M