电压测量技术.pptx

会计学3.1概述1．频率范围宽
电子电路中电压的频率可以从直流到数百MHz范围内变化。而单纯50Hz的电压是很少的。不同频率的电压量就要用相应的电压表去测量。2．电压范围广
被测电压的量值范围是选定电压测量仪器量程范围的依据。通常，电子电路中的电压值的下限低至ns数量级，而上限高至几十kV左右。这就要求所使用的电压测量仪器依测量电压的量值进行不同电压表的选择。
3．等效电阻高
电压测量仪器的输入电阻就是被测电路的额外负载，为了减小仪器的接入对被测电路的影响，要求其具有较高的输入电阻。4．波形多种多样
电子电路中除了正弦波电压外，还有大量的非正弦电压。这时，从普通指示仪表度盘上直接获得的示值往往含有较大的波形误差。
另外，被测的电压中往往是交流与直流并存，甚至还串入一些噪声干扰等不需要测量的成份。这需要在测量中加以区分。3.1.2交流电压的基本参数图3-1交流电压的峰值2．平均值
任何一个周期性信号u(t)，在一周期内电压的平均大小称为平均值，通常，用表示。平均值的数学表达式为：

在交流电压测量中，平均值指检波之后的平均值，故又可分为半波平均值及全波平均值。3．有效值
任何一个交流电压，通过某纯电阻所产生的热量与一个直流电压在同样情况下产生的热量相同时，该直流电压的数值即为交流电压的有效值，通常，用Urms表示。有效值的数学表达式为

当不特别指明时，交流电压的值就是指它的有效值，而且各类电压表的示值都是按有效值刻度的。4.波形因数和波峰因数
为了表征同一信号的峰值、有效值及平均值的关系，引入了波形因数和波峰因数。
波形因数：交流电压的有效值与平均值之比，即

波峰因数：交流电压峰值与有效值之比，即序号电子电压表的类型很多，一般按测量结果的显示方式将它们分为模拟式电子电压表和数字式电子电压表。在模拟式电子电压表中，大都采用整流的方法将交流信号转换成直流信号，然后通过直流表头指示读数，这种方法称为检波法；另外还有热电偶转换法和公式转换法等。
根据电子电压表电路组成方式的不同，模拟式电子电压表又有不同类型，下面介绍几种典型的类型。⑴放大-检波式
放大-检波式电子电压表，是先将被测信号进行放大，再进行检波，然后通过直流表头指示读数，如图3-2所示。⑵检波-放大式
检波放大式电子电压表对被测交流电压采取了先检波后放大的方法，故频率范围、输入阻抗等都主要取决于检波器。如果应用超高频检波二极管检波，则频率范围可达20Hz~1GHz。因此，这类电压表也称为“超高频电子电压表”。原理框图如3-3所示。
检波-放大式电子电压表的交直流转换器采用了峰值检波器。⑶热电转换式和公式法
热电转换式通过热电偶将交流电有效值转换成直流电压值，这种方法的优点是没有波形误差，但是有热惯性,频带不宽。
公式法是利用有效值公式

进行转换。经过模拟平方器、积分器、开方器等转换环节。这种方法，频带受转换器的限制，准确度较低。常用于较低频率有效值电压的测量。2．数字式电压表
数字式电压表首先利用模/数（A/D）转换原理，将被测的模拟量电压转换成相应的数字量，用数字式直接显示被测电压的量值。与模拟式电压表相比，数字式电压表具有精度高、测量速度快、抗干扰能力强、自动化程度高、便于读数等优点。
最基本、最常见的数字电压表是直流数字电压表（DVM），在其输入端配以不同的转换器或传感器就可测量交流电压、电流、电阻等电量。它是多种数字测量仪器的基本组成部分。典型的数字式电压表的组成框图如图3-4所示。仪器主要由模拟电路、数字逻辑电路及显示器组成。其中模拟电路中的模/数（A/D）转换器是数字式电压表的核心，应用不同的A/D转换原理就能构成不同类型的数字电压表。⑴逐次比较型数字电压表
以逐次比较型A/D转换器为核心部件，将被测电压与已知的不断递减的基准电压进行逐次比较，最终获得被测电压值。
⑵积分型数字电压表
以积分型A/D转换器为核心部件，利用积分原理把被测电压量转换为与之成正比的时间或频率，再利用计数器测量脉冲的个数来反映电压的数值。3.2模拟式电子电压表模拟式电子电压表根据交直流转换方式（检波方式）的不同分为均值型、峰值型和有效值型三种。下面分别讨论这三种类型电压表的基本组成、工作及其使用中的误差处理方法。

均值型电子电压表属于放大-检波式电子电压表。被测交流电压先进行放大，然后进行检波。检波器-交直流转换器常采用平均值检波器，所以称为均值型电压表。均值型电压表常用测低频信号电压。

平均值检波器分为半波式和全波式两种，不特别注明时，都指全波式平均检波器。1．均值检波器原理
均值电压表内常用均值检波电路如图3-5所示。图3-5（a）为桥式全波整流器电路，3-5（b）为半桥式的全波整流电路。图3-5（b）中以电阻代替了图3-5（a）中的两只二极管，这在实际电路中是常见的