第4章电压测量方法.ppt

电压测量 直流量的测量 1.直流量的特点 2.测量方法 3.测量原理（只讲电流） 交流量的测量 1.交流量的特点 2.测量原理 3.测量用电子毫伏表 4.电平测量（补充） 电子电压表的性能指标 概述 电压测量的意义、特点 1）电压测量的重要性 ——电压测量的意义、重要性及应用。 2）电压测量的特点 电压测量的频率、范围、要求等方面特点，这些特点也反映了电子测量的主要特点。 4.1直流量测量 直流量特点 测量方法： 直接测量法，间接测量法 直流式电流表的工作原理 4.2交流量的测量 交流量的特点 测量原理及性能指标 电平测量 4．2.1 表征交流电压的基本参量 峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数。 峰值 以零电平为参考的最大电压幅值（用Vp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Um表示）。 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)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T 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Q1=I2RT= 交流电压u(t) 在T内电阻R上产生的热量Q2= 由Q1=Q2得， 有效值 有效值 意义：有效值在数学上即为均方根值。有效值反映了交流电压的功率，是表征交流电压的重要参量。 对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T 波峰因数和波形因数 波峰因数定义：峰值与有效值的比值，用Kp表示， 例如：理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T 波形因数定义：有效值与平均值的比值，用KF表示， 例如：理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T 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：Kp=1.41，KF=1.11； 方波： Kp=1， KF=1； 三角波：Kp=1.73，KF=1.15； 锯齿波：Kp=1.73，KF=1.15； 脉冲波：Kp= ，KF= ， 为脉冲宽度，T为周期 白噪声：Kp=3（较大），KF=1.25。 4.2.2 交流/直流电压（AC-DC）转换原理 模拟电压表的交流电压测量原理： 交流电压--〉直流电流（有效值、峰值和平均值） --〉驱动表头--〉指示。 交流电压--〉有效值、峰值和平均值的转换，称为 AC-DC转换。由不同的检波电路实现。 峰值检波原理 由二极管峰值检波电路完成。有二极管串联和并联两种形式。如下图。 ` 二极管峰值检波电路（a.串联式,b.并联式,c.波形） 平均值检波原理 由二极管桥式整流（全波整流和半波整流）电路完成。 如图，整流电路输出直流电流I0，其平均值与被测输入电压u(t)的平均值成正比（与u(t)的波形无关）。 （电容C用于滤除整流后的交流成分，避免指针摆动） 4.2.3 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）。但可由读数α换算出峰值和有效值。注：“对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，则读数相等” 。 刻度特性 由读数α换算出峰值和有效值的换算步骤如下： 第一步，把读数α想象为有效值等于α的纯正弦波输入时的读数，即 第二步，将V~转换为该纯正弦波的峰值 第三步，假设峰值等于Vp~的被测波形（任意波）输入 ，即 注：“对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，则读数相等” 。 第四步，由 ，再根据该波形的波峰因数（查表可得），其有效值 刻度特性 上述过程可统一推导如下： 该式表明：对任意波形，欲从读数α得到有效值，需将α乘以因子k。（若式中的任意波为正弦波，则k=1，读数α即为正弦波的有效值）。 刻度特性 综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数α没有直接意义，由读数α到峰值和有效值需进行换算，换算关系归纳如下： 式中，α为峰值电压表读数，为波峰因数。 波形误差。若将读数α直接作为有效值，产生的误差。 4.2.4 均值电压表原理、刻度