电子测量与智能仪器5——电压测量.ppt

温州大学瓯江学院授课教师:林志源 1第五章电子测量 概述 电压测量的重要性 对电压测量的基本要求 电压测量仪器的分类 交流电压的测量 交流电压的表征 交流电压的测量 电平(分贝)的测量 数字电压表概述 数字电压表的组成原理 数字电压表的主要工作特性 数字电压表的分类 2 积分式 A/D 转换器 双斜积分式 A/D 转换器 比较式 A/D 转换器 逐次逼近比较式 A/D 转换器 余数循环比较式 A/D 转换器 并联比较式 A/D 转换器( Flash A/D ) 3 数字多用表 交流—直流转换器( AC — DC ) 电流—电压转换器( I—V) 电阻—电压转换器( R—V) 数字电压表的误差与干扰 数字电压测量误差公式 数字电压表主要部件误差分析 数字电压测量的误差合成 电压测量的干扰及其抑制技术本意小结作业布置 4 概述 电压测量的重要性电压是电子测量的一个主要参数。电参量的基础: U=IR I=U/R R=U/I P=IU=U 2 /R=I 2R 电压的派生量,例如,调幅度,波形的非线性失真系数等等。在非电量测量中,大多数物理量(如温度、压力、振动、速度等)的传感器大多是电压作输出的。因此, 电压测量是其它许多电参量、非电参数测量的基础。 5 对电压测量的基本要求由于在电子电路测量中所遇到的待测电压具有频率范围宽、幅度差别悬殊、波形的形式多等特点,所以对电压测量提出了一系列的要求,主要概括如下: 1. 应有足够宽的电压测量范围 nV →μV→ mV →V→ kV 2. 应有足够宽的频率范围目前,模拟电压表可测量的频率范围要比数字表高得多。例如, 92C 型模拟射频电压表频率上限达 ,而 DP100 型数字多用表只能达 25MHz 。 6 3. 应有足够高的测量准确度准确度可达± ( %U x十 %U m),即可达 10 -6量级 4. 应有足够高的输入阻抗 5. 应具有高的抗干扰能力电压测量仪器的输入阻抗就是被测电路的额外负载, 为了在仪器接入电路时尽量减小它的影响,要求仪器具有高的输入阻抗。当电压测量仪器工作在高灵敏度时, 干扰将会引入测量误差。显然,对数字电压表来说,对抗干扰能力的这个要求更为突出。 7 电压测量仪器的分类电压测量仪器通常有以下几种分类方法: 按频率范围分类,有直流电压测量和交流电压测量两种。而交流电压测量按频段范围又分为低频、高频和超高频 3类。按被测信号的特点分类,分为脉冲电压测量、有效值电压测量等。按测量技术分类,可分为两大类:即模拟式和数字式电压测量。 8 1. 模拟式电压表指针式电压表:用磁电式电流表作为指示器 2. 数字式电压表经 A/D 将模拟信号转换为数字信号各有千秋模拟表---- 驾驶台仪表多,一目了然; 高频电压表数字表---- 精度高,输入阻抗高,便于与计算机联接 9 交流电压的测量 交流电压的表征交流电压可以用峰值、平均值、有效值、波形系数以及波峰系数来表征。数学定义:均方根值物理定义:能量等效 01 ( ) T u t d t T ?? t U U P U PtU 峰值平均值直接平均为零; 半波均值全波均值 t U有效值 U 201 ( ) T u t dt T ??