《电子测量》第3章 电压的测量.pptVIP

第3章 电压的测量 目录 3．1 概述 3.1.1 电压测量的重要性 3.1.2 电压测量的特点 3.1.3 电压测量仪器的分类 3.2 直流电压的测量 3.2.1直流电压的测量方法 3.2.2 模拟式直流电压表 3.2.3 数字式直流电压表（DVM） 3.3 交流电压的测量 3.3.1 交流电压的基本参数 3.3.2 模拟式电子电压表 3.1 概述 3.1.1 电压测量的重要性 1．电压测量是电子测量的基础 2．电压测量是最常用的测量技术 3.1.2 电压测量的特点 1．频率范围宽 2．理论误差与方法 3．电压波形多样 4．输入阻抗高 5．测量准确度要求高 6．抗干扰能力强 3.1.3 电压测量仪器的分类 1．按测量结果显示方式分类 分为模拟电压表和数字电压表 2．按测量频率性能分类 分为直流电压表和交流电压表。 3.2 直流电压的测量 3.2.1直流电压的测量方法 3.2 直流电压的测量 3.2.2 模拟式直流电压表 1.便携式直流电压表 2.电子式直流电压表 3.2 直流电压的测量 3.2.3 数字式直流电压表（DVM） 1．数字式直流电压表的结构原理 数字电压表实际上是A/D变换器加电子计数器。其核心为A/D变换器，直流数字电压表一般根据A/D转换器的转换方式可分为比较型、积分型和复合型三种。 2．数字式直流电压表的主要技术指标 1）测量范围 指能够测量的电压范围，它又用量程、显示位数和超量程能力等来具体表征。 （1）量程 以基本量程为基础，借助于步进分压器和前置放大器向两端扩展。基本量程是指数字电压表内A/D转换器输入电压范围。基本量程多数为1V或10V，满量程显示（以4位显示为例，不考虑单位）为9999；也有2V或5V，满量程显示为1999，4999等。 （2）显示位数 指完整显示位的个数。完整显示位是指能够显示0～9十个数码的显示位。 （3）“1/2位” 指不能完整显示0～9十个数字的位，与该位的数值大小无关，一般在最高位。“1/2位”有两种含义：一是基本量程不为1V或10V的DVM（其最高位不是一个完整显示位）；另一是具有超量程能力的基本量程为1V或10V的DVM，其最大显示（仍以4位显示位例）由9999变为19999，增加了一个最高位。 （4）超量程能力 部分基本量程为1V或10V的数字电压表具有超量程能力，其测量范围可以超过满量程值的一倍。例如，一个4位数字电压表最大显示为9999，而当其具有超量程能力时，最大显示可达19999。超量程能力的优点是提高了测量的准确度和分辨力，被测电压超过正规的满量程值不多（在满量程值的两倍以内）时，允许不变换量程；基本量程不为1V或10V的数字电压表无超量程能力。 2）分辨力 是指能够显示出的被测电压的最小变化值，即显示器末尾变化一个字所需的输入电压值。不同量程有不同分辨力，最小量程有最高分辨力。例如，SX1842型DVM最小量程20mV，最大显示数为19999V，所以其分辨率为20mV/19999V，即。 DVM分辨力有时用相对值表示：1/Nm, Nm为最大显示值。 3）测量误差 （1）来源 步进输入衰减分压比误差；前置放大器放大倍数误差；放大器的非线性和积分器的非线性误差；A/D转换器的量化误差；输入阻抗和输入零电流以及环境条件、电源等因素引起的误差。 （2）一般数学表示形式 基准条件下的误差，常以下式表示： （式3-1） 式中，为被测电压示值；为测量用量程的满度值；为误差相对项系数；为误差固定系数。 4）测量速率 指每秒钟对被测电压的测量次数，或测量一次所需要的时间。 5）抗干扰特性 （1）干扰源 内部的漂移及噪声和外部串模干扰及共模干扰。 （2）表达形式 串模抑制比和共模抑制比。 （3）串模抑制比（SMR） 表征DVM对串模干扰的抑制能力。 3.3 交流电压的测量 3.3.1 交流电压的基本参数 表征交流电压的参数一般有峰值、平均值、有效值等，它们之间可以通过波形因数和波峰因数来进行换算。 1.峰值 交流电压在所观察的时间成一个周期内所能达到的最大值。有正峰值，负峰值之分，一般指正峰值。 2.峰峰值 周期变化的交流电压在一个周期内幅度变化的最大值。 3. 平均值 交流电压在所观察的时间或一个周期内的平均值。 4.有效值 指在同一时间间隔内，通过某一绕组负载所产生的热量与一个直流电压在同一负载产生的热量相等时，该直流电压的数值就是交流电压的有效值，其数学定义为