第5章电压测量1汇编.ppt

1）交流/直流电压（AC-DC）转换原理 利用模拟运算的集成电路检波 原理图 通过多级运算器级连实现 模拟乘法器（平方）—〉积分—〉开方—〉比例运算。 实际中可用单片集成TRMS/DC电路，如AD536AK等。 1）交流/直流电压（AC-DC）转换原理 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。 热电效应原理图 当热端T和冷端T0存在温差时（即T≠T0），则存在热电动势，且热电动势的大小与温差ΔT=T-T0成正比。 1）交流/直流电压（AC-DC）转换原理 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： 若用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。 1）交流/直流电压（AC-DC）转换原理 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， 1）交流/直流电压（AC-DC）转换原理 表头刻度线性化处理：采用两对相同的热电偶，分别称为测量热电偶和平衡热电偶，如下图。 * * 5.4 模拟式交流电压测量 ? 热偶有效值电压表：如图所示，由宽带放大器、测量热偶T1 ，平衡热偶T2和高增益直流放大器A组成。 输入信号 经宽带放大器放大后加至测量热偶T1，产生热电动势 。E1经直流放大器A放大后加至平衡热偶T2，产生热电动势 （ 为比例系数） ， E2作为负反馈电压与E1一起加至直流放大器A的输入端。 当 ，即 时，直流放大器A输出稳定的电压 ，电路达 到平衡。只要电路 失衡，T2就进行负 反馈，直到电路再 次平衡。 T1 T2 - A 宽带放大器 10MHz + E2 E1 1）交流/直流电压（AC-DC）转换原理 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Ex∝V2，令Ex=k1V2 ； 平衡热偶的热电动势Ef∝Vo2，及Ef =k2Vo2 ； 假如两对热偶具有相同特性，即k1=k2=k ，==〉 则差分放大器输入电压Vi=Ex-Ef=k(V2- Vo2) ， 若放大器增益足够大，则有Vi=0，==〉 Vo=V （即输出电压等于u(t)有效值） * * 5.4 模拟式交流电压测量 一般情况下，测量热偶和平衡热偶特性相同，则在电路平衡时（ ），有 ，故 ，实现了有效值电压的测量。 ? 刻度：有效值电压表以各自波形的有效值进行定度，即其读数有意义，代表被测信号的有效值。 ? 误差分析 ? 环境温度的影响：由于热偶是一种热电变换器件，对周围环境温度及空气对流等十分敏感，故引起误差。 ? 刻度非线性误差：由于 ，故电表刻度是非线性的，在指针偏转较小时，误差较大。 ? 高频误差：当被测频率较高时，由于分布参数影响及加热丝的趋肤效应等引起测量误差。 1）交流/直流电压（AC-DC）转换原理 有效值电压表的特点 理论不存在波形误差（读数与波形无关） ： 比如，对非正弦波，可视为由基波和各次谐波构成，若其有效值分别为V1、V2、V3、……，则读数 但实际有效值电压表，下面两种情况使读数偏小： 对于波峰因数较大的交流电压波形，由于电路饱和使电压表可能出现“削波” ；高于电压表有效带宽的波形分量将被抑制。它们都将损失有效值分量。 2.缺点：受环境温度影响较大，结构复杂，价格较贵。 3.实际应用中，常采用峰值或均值电压表测有效值。 2）峰值电压表原理、刻度特性和误差分析 原理 峰值响应，即：u(t)?峰值检波?放大?驱动表头 刻度特性 表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度。因此： 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