第3章_模拟测量方法(讲稿).ppt

第3章 模拟测量方法;3.1 电压测量概述; 电路中其他电参数，包括电流和功率，以及如信号的调幅度、波形的非线性失真系数、元件的Q值、网络的频率特性和通频带、设备的灵敏度等等，都可以视作电压的派生量，通过电压测量获得其量值。 最重要的是，电压测量直接、方便，将电压表并接在被测电路上，只要电压表的输入阻抗足够大，就可以在几乎不对原电路工作状态有所影响的前提下获得较满意的测量结果。而电流测量时必须把电流表串接在被测支路中，很不方便，而且电流表的接入改变了原来电路的工作状态，测得值不能真实地反映出原有情况。 因此，电压测量是电子测量的基础，在电子电路和设备的测量调试中，电压测量是不可缺少的基本测量。 ; 3.1.1 电压测量的基本要求 第一章中介绍了电子测量的基本特点，同样在电压测量中得到体现，电压测量的特点就对电压测量的主要仪器-电压表的性能，提出了一定的要求，主要包括下面几个方面。 1. 应有足够宽的频率范围 电子电路中电压信号的频率范围相当广，可以从直流到数百MHz，频段不同，测量方法手段也各异。 ; 2. 应有足够宽的电压测量范围 电子电路中待测电压的大小，低至10-9V，高达几千伏。若测量非常小的电压值，就要求电压表有较高的灵敏度和稳定度，而对高电压的测量，则要求电压表有较高的绝缘强度。 3. 应有足够高的测量准确度 电子电压表测量误差有基本误差和影响误差两项，当测量直流电压时，不包含频率误差项，相比之下，交流电压测量的准确度较低，目前交流电压测量精度一般在10-2～10-4量级。; 4. 应有足够高的输入阻抗 电压表的输入阻抗是被测电路和额外负载。为减小测量仪表在接入时对被测电路的影响，希望仪器具有较高的输入阻抗。模拟电子电压表输入阻抗一般为几十千欧到几兆欧。当测量高频电压时，输入电容对被测量电路的影响变大，希望减小输入电容的值。 5. 应有足够高的抗干扰能力 电压测量易受外界干扰影响，当信号电压较小时，干扰往往成为影响测量精度的主要因素，因此要求???灵敏度电压表必须具有较高的抗干扰能力。; 3.1.2 电压测量仪器的分类 1. 按显示方式分类 电压测量仪器主要指各类电压表。在一般工频(50Hz)和要求不高的低频(低于几十kHz)测量时，可使用一般万用表电压档，其他情况大都使用电子电压表。按显示方式不同，电子电压表分为模拟式电子电压表和数字式电子电压表。前者以模拟式电表显示测量结果，后者用数字显示器显示测量结果。模拟式电压表准确度和分辨力不及数字式电压表，但由于结构相对简单，价格较为便宜，频率范围也宽，另外在某些场合，并不需要准确测量电压的真实大小，而只需要知道电压大小的范围或变化趋势。; 2．模拟式电压表分类 (1) 按测量功能分类 分为直流电压表、交流电压表和脉冲电压表和多用途电压表等。其中脉冲电压表主要用于测量脉冲间隔很长(即占空系数很小)的脉冲信号和单脉冲信号，一般情况下脉冲电压的测量已逐渐被示波器测量所取代。; (2)按工作频段分类 可分为超低频电压表(低于10Hz)、低频电压表(低于1 MHz)、视频电压表(低于30MHz)、高频或射频电压表(低于300MHz)和超高频电压表(高于300MHz)等。 (3)按测量电压量级分类 分为电压表和毫伏表。电压表的主量程为V(伏)量级，毫伏表的主量程mV(毫伏)量级。主量程是指不加分压器或外加前置放大器时电压表的量程。; (4) 按测量目的分类 根据测量目的的不同，可以选用不同特性的检波器，有峰值检波、平均值检波和有效值检波三种，分别简称为峰值电压表、均值电压表和有效值电压表。 (5) 按电压测量准确度等级分类 分为0.05、 0.1、0.2、0.5、1.0、l.5、2.5、5.0和10.0等级，其满度相对误差分别为0.05％、0.1％、…、10.0％。;3.2 模拟式直流电压测量;图3.2-1 直流电压表电路; 为了扩大量程，通常串接若干倍压电阻，如图3.2-1中 R1、R2、R3。这样除了不串接倍压电阻的最小电压量程U0外，又增加了 U1、U2、U3 三个电压量程，不难计算出三个倍压电阻的阻值分别为; 3.2.2 电子电压表 1．电子电压表原理