第七章 电压测量(上).ppt

当被测电压过低时，直接进行检波误差会显著增大。为了提高交流电压表的测量灵敏度，可先将被测电压进行放大，而后再检波和推动直流电表显示。 这种电压表的频率范围主要取决于宽带交流放大器，灵敏度受到放大器内部噪声的限值。通常频率范围为20Hz～10MHz,因此也称这种电压表为“视频毫伏表”，多用在低频、视频场合。 图7.3-4 放大－检波式电压表框图 （2）放大－检波式 第七章 电 压 测 量 2. 模拟交流电压表的主要类型 （3）调制式 在前面分析直流电压表时已说明，在检波放大式电压表中，为了减少直流放大器的零点漂移对测量结果的影响，可采用调制式放大器以代替一般的直流放大器，这就构成了如图所示调制式电压表。实际上这种方式仍属于检波－放大式。 图7.3-5 调制式电压表框图 第七章 电 压 测 量 2. 模拟交流电压表的主要类型 （4）外差式 图7.3－6 外差式电压表框图 中频放大器具有良好的频率选择和固定中频频率，解决了放大器增益带宽的矛盾，又因为中频放大器的极窄的带通滤波特性，因而可以在实现高增益的同时，有效地削减干扰和噪声。使测量灵敏度提高到 μV 级。 第七章 电 压 测 量 2. 模拟交流电压表的主要类型 图（b）接入电流表，则由于热电动势又正比A、B端温差。 图（c）将被测电压Ux经限流电阻R加到加热丝FG上，FG的温 度与Ux的有效值平方成正比，热偶元件热端A与加热丝偶合， 温度相同。冷端DE分开后接入直流电流表，该电流大小与Ux2 成正比。 （5）热偶变换式 图7.3－7 热电偶原理图 第七章 电 压 测 量 2. 模拟交流电压表的主要类型 实际热偶式电压表中，为了克服直流与被测电压有效值的非线性关系，利用两个性能相同的热电偶构成热电偶桥，称为双热偶变换器. 只要直流放大器的放大倍数足够大，则输入端电压△U＝Ex－Ef＝0，所以U0＝Ux，从而直流电压表读数U0等于被测电压的有效值Ux，频率范围宽（几十MHz），输入阻抗可达10M。 图7.3-8 热电偶式电压表框图 平衡热电偶 ，产生的热电动势Ef＝k2U02 第七章 电 压 测 量 （5）热偶变换式 T1产生的电动势Ex＝K1Ux2 （6）其他方式 交流电压表还有其他一些方式，例如锁相同步检波式、取样式、测热电桥式等。 ① 锁相同步检波式：利用同步检波原理，滤除噪声，消弱干扰，适用于被噪声、干扰淹没情况下电压信号的检测。 ② 取样式:实质上是一种频率变换技术，利用取样信号中含有被取样信号的幅度信息（随机取样）或者含有被取样信号的幅度、相位信息（相关取样）的原理将高频被测电压信号交换成低频电压信号进行测量。取样电压表可以测量1mV－1V，10k－1000MHz的电压。 第七章 电 压 测 量 2. 模拟交流电压表的主要类型 （6）其他方式 ③ 矢量电压表：利用相关采样技术，不仅可以测量幅度，还能测量其相位差。 ④ 测热电桥式：利用具有正的或负的温度系数的电阻如半导体热敏电阻、镇流电阻、薄膜测热电阻等精密电桥，通过对低频或直流电压的测量来代替高频电压的测量，这种方式通常用于精密电压测量。 第七章 电 压 测 量 2. 模拟交流电压表的主要类型 7.4 低频交流电压测量 通常把测量低频（1MHz以下）信号电压的电压表称做交流电压表或交流毫伏表。 这类电压表一般采用放大－检波方式，检波器为平均值检波器或者有效值检波器，分别构成均值电压表和有效值电压表。 第七章 电 压 测 量 一. 均值电压表 1. 平均值检波器原理 4只性能相同的二极管构成桥式全波整流电路。图（c）是其等效电路，整流后的波形为 ，整流器可等效为 串联一电压源 ， 为电流表内阻， 为滤波电容，虑除交流成分。将 用傅立叶级数展开，其直流 （7.4-1） 恰为其整流平均值，加在表头上，流过表头的电流 I0 正比于u，即正比于全波整流平均值。 第七章 电 压 测 量 2.检波灵敏度 表征均值检波器工作特性的一个重要参数是检波灵敏度Sd ，定义为 (7.4-2） 对于上图（a）所示全波桥式整流器，可导出 （7.4-3） 若 ，则根据表7.3-1，有 （7.4-4） 所以 （7.4-5） 第七章 电 压 测 量 一. 均值电压表 如果Rd＝500Ω，Rm=1kΩ由上式得Ss＝1/314。要提高测量灵敏度，应减小Rd和Rm。