第7章-电压测量-3课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电子测量技术,第,*,页,第7章电压测量,7.1,电压测量概述,7.2,模拟式直流电压表,7.3,交流电压的表征和测量方法,7.4,低频交流电压测量,7.5,高频交流电压测量,7.6,脉冲电压测量,7.7,电压的数字式测量,73 交流电压的表征和测量方法,731 表征交流电压的基本参量,函数关系式:表达大小随时间的变化规律。,峰值、,幅值、,平均值、有效值、波峰因数和波形因数,。,1、,峰值,以零电平为参考的最大电压幅值（用V,p,表示）。,注：以直流分量为,参考的最大电压幅,值则称为振幅，,（通常用U,m,表示）。,731 表征交流电压的基本参量,2、,平均值（均值）,数学上定义为：,相当于交流电压u(t)的,直流分量,。,交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半波整流后的波形（一般若无特指，均为全波整流）：,对理想的正弦交流电压u(t)=V,p,sin(t)，若=2/T,731 表征交流电压的基本参量,3、,有效值,定义：交流电压u(t)在一个周期T内，通过某纯电阻负载R所产生的热量，与一个直流电压V在同一负载上产生的热量相等时，则该直流电压V的数值就表示了交流电压u(t)的有效值。,表达式：,直流电压V在T内电阻R上产生的热量Q_=I,2,RT=,交流电压u(t)在T内电阻R上产生的热量Q=,由Q_=Q得，,有效值,731 表征交流电压的基本参量,4、,波峰因数和波形因数,对理想的正弦交流电压u(t)=V,p,sin(t)，若=2/T,波形因数定义：有效值与平均值的比值，用K,F,表示，,对理想的正弦交流电压u(t)=V,p,sin(t)，若=2/T,731 表征交流电压的基本参量,4、,波峰因数和波形因数,常见波形的波峰因数和波形因数可查表得到：,如正弦波：K,p,=1.41，K,F,=1.11；,方波：K,p,=1，K,F,=1；,三角波：K,p,=1.73，K,F,=1.15；,锯齿波：K,p,=1.73，K,F,=1.15；,脉冲波：K,p,=，K,F,=，为脉冲宽度，T为周期,白噪声：K,p,=3（较大），K,F,=1.25。,4、,波峰因数和波形因数,7,3,2,交流电压,的测量方法,1、,模拟电压表组成方案,检波器,是实现交流电压测量（AC-DC变换）的核心部件，同时，为了测量小信号电压，,放大器,也是电压表中不可缺少的部件，因此，组成方案有两种类型：,一种是先检波后放大，称为,检波-放大式,；,一种是先放大后检波，称为,放大-检波式,。,平均值检波法、峰值检波法、有效值检波法,热电变换法,模拟电压表的两个重要指标：,带宽和灵敏度(分辨力),。,2、,模拟,交流,电压表,的主要类型,1）检波-放大式电压表,组成框图,1）检波-放大式电压表,a.组成框图;b.提高灵敏度措施,检波器,决定电压表的频率范围、输入阻抗和分辨力。,峰值电压表,常用这种类型。,1）检波-放大式电压表,放大器,为提高灵敏度，采用高增益、低漂移的直流放大器，如,斩波稳零式直流放大器,，其灵敏度可达几十微伏。,称之为“调制式电压表”，如国产HFJ-8型高频毫伏表，最低量程为3mV，最高工作频率300MHz。,主要指标：,检波-放大式电压表常称为,“高频毫伏表”,或,“超高频毫伏表”,。如国产DA36型超高频毫伏表，频率范围为10kHz1000MHz，电压范围（不加分压器）1mV10V。,国产HFJ-8型高频毫伏表,（调制式）,，最低量程为3mV，最高工作频率300MHz。,为了减小直流放大器的零点漂移对测量结果的影响，可采用调制式放大器替代一般的直流放大器,。,这种方式仍属于检波-放大式。,3)调制式,图调制式电压表框图,4）外差式选频电平表,原理,外差式接收原理。,特点,大大提高灵敏度,（可达-120dB，相当于0.775V）。,常称为,“高频微伏表”,。如DW-1型，频率范围为100kHz300MHz，最小量程15V。,应用,小信号电压的测量以及从噪声中测量有用信号。,放大器谐波失真的测量、滤波器衰耗特性测量及通信传输系统中。,4）外差式选频电平表,组成：,f,Z1,再与第二本振输出f,2,（固定）混频，得到固定的第二中频f,Z2,（经窄带滤波器选出）。,中频放大器：在窄带中频上有很高的增益（从而实现高灵敏度）。,表头：dB刻度。,外差式选频电平表,通过外差式接收机扩展了频率范围,，,通过窄带中频放大实现高灵敏度,。,很好地解决了测量灵敏度与频率范围的矛盾。,5,）,热偶变换式,利用热电偶有效值检波,热电效应：两种不同导体的两端相互连接在一起，组成一个闭合回路，当两节点处温度不同时，回路中将产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，所产生的电动势称为,热电动势,。,利用热电偶有效值检波,热电效应原理图,当热端T和冷端T0存在温差时（即TT0），则存在热电动势，且,热电动势的大小与温差T=T-T0成正比。,5,）,热偶变换式,利用热电偶有效值检波,热电偶：,将两种不同金属进行特别封装并标定后，称为一对热电偶（简称热偶）。,热电偶温度测量原理：,若冷端温度为恒定的参考温度，则通过热电动势就可得到热端（被测温度点）的温度。,热电偶有效值检波原理：,若通过被测交流电压对热电偶的热端进行加热，则热电动势将反映该交流电压的有效值，从而实现了有效值检波。如下图。,5,）,热偶变换式,热电偶有效值检波原理图,图中，直流电流I与被测电压u(t)的有效值V的关系：,电流I热电动势热端与冷端的温差，而热端温度u(t)功率u(t)的有效值V的平方，故，,5,）,热偶变换式,上图中，通过平衡热偶形成一个电压负反馈系统。,测量热偶的热电动势E,x,V,2,，令E,x,=k,1,V,2,；,平衡热偶的热电动势E,f,V,o,2,，及E,f,=k,2,V,o,2,；,假如两对热偶具有相同特性，即k,1,=k,2,=k，=,则差分放大器输入电压V,i,=E,x,-E,f,=k(V,2,-V,o,2,)，,若放大器增益足够大，则有V,i,=0，=,V,o,=V,（即输出电压等于u(t)有效值）,5,）,热偶变换式,