电压与阻抗的测量技术与方法.doc

电压与阻抗的测量技术与方法 测量特点 （一）电压测量： （1）频率范围宽： 零频（直流）～109Hz； 低频：1MHz以下； 高频（射频）：1MHz以上； （2）电压范围广： 微弱信号:心电医学信号、地震波等,纳伏级（10-9V）； 超高压信号：电力系统中，数百千伏。 电压波形的多样化： 电压信号波形是被测量信息的载体。 各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯形波；随机噪声。 （4）测量精度的要求差异很大：10^-1至10^-9。 （5）测量速度的要求差异很大: 静态测量：直流（慢变化信号）,几次/秒; 动态测量：高速瞬变信号,数亿次/秒（几百MHz） 精度与速度存在矛盾，应根据需要而定。 （6）被测电路的输出阻抗匹配：在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响。 直流测量中，输入阻抗与被测信号源等效内阻形成分压，使测量结果偏小。 如：采用电压表与电流表测量电阻， 当测量小电阻时，应采用电压表并联方案； 当测量大电阻时，应采用电流表串联方案。 交流测量中，输入阻抗的不匹配引起信号反射。 （7）抗干扰性能：工业现场测试中，存在较大的干扰。 （二）阻抗测量： （1）保证测量条件与工作条件尽量一致；测量时所加的电流、电压、频率、环境条件等必须尽可能接近被测元件的实际工作条件，否则，测量结果很可能无多大价值。 （2）了解RLC的自身特性； 在选用RLC元件时就要了解各种类型元件的自身特性。例如，线绕电阻只能用于低频状态；电解电容的引线电感较大；铁芯电感要防止大电流引起的饱和。 测量原理 （一）电压测量： 绝对误差 Ux=(Rv/(Rv+Ro))·Uo △U=Ux-Uo 相对误差 γ=△U/Uo=(Ux-Uo)/Uo=Rv/(Ro+Rv)-1=-Ro/(Ro+Rv) 要减少误差，就必须使电压表的输入电阻Rv远大于Ro。 （二）阻抗测量： Z=U/I=R+JX=ZEjw=Z(cosa+jsina) Z=R2+X2开根号 A=arctg X/R 测量方法 电压测量的分类 交流电压的模拟测量方法 表征交流电压的三个基本参量：有效值、峰值和平均值。以有效值测量为主。 方法：交流电压（有效值、峰值和平均值）--〉直流电流--〉驱动表头--〉指示 ——有效值、峰值和平均值电压表，电平表等 数字化直流电压测量方法模拟直流电压--〉A/D转换器--〉数字量--〉数字显示（直观） BR ——数字电压表（DVM），数字多用表（DMM）交流电压的数字化测量BR 交流电压（有效值、峰值和平均值）--〉直流电压--〉A/D转换器--〉数字量--〉数字显示 BR ——DVM（DMM）的扩展功能 基于采样的交流电压测量方法 BR 交流电压--〉A/D转换器--〉瞬时采样值u(k) --〉计算，如有效值式中，N为u(t)的一个周期内的采样点数。 示波测量方法 BR 交流电压--〉模拟或数字示波器--〉显示波形--〉读出结果 用数字化的方法去测量电压 （二）阻抗测量 四臂电桥法 变量器电桥法