电量测量技术.ppt

第四章 电磁量测量技术 第一节 电压的测量 第二节 电流的测量 第三节 阻抗的测量 第四节 功率的测量 第五节 频率的测量 第六节 磁场的测量 第一节 电压的测量 ◆电压测量是电测量与非电测量的基础； ◆电测量中，许多电量的测量可以转化为电压测量： 表征电信号能量的三个基本参数：电压、电流、功率 其中：电流、功率 电压，再进行测量 ◆非电测量中，物理量 电压信号，再进行测量 如：温度、压力、振动、（加）速度 第一节 电压的测量 二、直流电压的测量 1、直流电压测量系统组成： 2、输入电路 3、模数转换器(AD574)： 4、直流电压表主要性能指标 显示位数 完整显示位：能够显示0-9的数字。 非完整显示位(俗称半位)：只能显示0和1（在最高位上）。 如4位电压表，具有4位完整显示位，其最大显示数字为9999。 而 位（4位半）电压表，具有4位完整显示位，1位非完整显示位，其最大显示数字为19999 。 4、直流电压表主要性能指标 量程 基本量程：无衰减或放大时的输入电压范围，由A/D转换器量程范围确定。 通过对输入电压（按10倍）放大或衰减，可扩展其他量程。 分辨力 用每个字对应的电压值来表示，即V/字。 不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，在最小量程上具有最高分辨力。 例如，3位半的电压表，在200mV最小量程上，可以测量的最大输入电压为199.9mV，其分辨力为0.1mV/字（即当输入电压变化0.1mV时，显示的末尾数字将变化“1个字” ）。 三、交流电压的测量 1、交流电压的表征方法 交流电压的波形系数KF： 波峰系数和波形系数 对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T 对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T 2、交流电压的测量方法 （1）峰值检测电路：由二极管峰值检波电路完成，有二极管串联（a)和并联（b）两种形式。 要求： 式中，Rs和rd分别为等效信号源u(t)的内阻和二极管正向导通电阻，C为充电电容（并联式检波电路中C还起到隔直流的作用），RL为等效负载电阻，Tmin和Tmax为u(t)的最小和最大周期。 （2）平均值检测电路 （2）平均值检测原理 以全波整流电路为例，I0的平均值为 式中，T为u(t)的周期，rd和rm分别为检波二极管的正向导通电阻和电流表内阻，可视为常数（它反映了检波器的灵敏度）。 于是，I0的平均值 与u(t)的平均值 成正比。 （3）有效值检测电路 （4）电压表的刻度特性和误差分析 当输入u(t)为正弦波时，读数α即为u(t)的有效值V（而不是该纯正弦波的峰值Vp）。 对于非正弦波的任意波形，读数α没有直接意义（既不等于其峰值Vp也不等于其有效值V）。但可由读数α换算出峰值和有效值。 换算关系归纳如下： 式中，α为峰值电压表读数，Kp为波形的波峰因数。 波形误差：若将读数α直接作为有效值，产生的误差。 （4）电压表的刻度特性和误差分析 当输入u(t)为正弦波时，读数α即为u(t)的有效值V（而不是该纯正弦波的均值）。 对于非正弦波的任意波形，读数α没有直接意义（既不等于其均值也不等于其有效值V）。但可由读数α换算出均值和有效值。 换算关系归纳如下： 式中，α为均值电压表读数，KF为波形因数。 波形误差：若将读数α直接作为有效值，产生的误差 （4）电压表的刻度特性和误差分析 5）实例分析 [例] 用具有正弦有效值刻度的峰值电压表测量一个方波电压，读数为 1.0V，问如何从该读数得到方波电压的有效值？ [解] 根据上述峰值电压表的刻度特性，由读数α=1.0V， 第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值=1.0V； 第二步，该正弦波的峰值=1.4V； 第三步，将方波电压引入电压表输入，其峰值Vp=1.4V； 第四步，查表可知，方波的波峰因数Kp=1，则该方波的有效值为： V=Vp/Kp=1.4V。 波形误差为： 5）实例分析 [例] 用具有正弦有效值刻度的均值电压表测量一个方波电压，读数为 1.0V，问该方波电压的有效值为多少？ [解] 根据上述均值电压表的刻度特性，由读数α=1.0V， 第一步，假设电压表有一正弦波输入， 其有效值 =1.0V； 第二步，该正弦波的均值 =0.9α=0.9V； 第三步，将方波电压引入电压表输入， 其均值 0.9V； 第四步，查表可知，方波的波形因数 =1，则该方波的有效值为: