模拟测量方法演示文稿

1
n
2 n UP
波形误差： U
U U
U U xd U
1 D2
2
U n P
3.3.３平均值电压的测量（续）
四、误差分析 二次谐波产生的波形误差
5
4
D2＝30％
3
20％ 2
1
10％
0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400
2 ()
3.3.３平均值电压的测量（续）
4、高输入阻抗 —— k - M
5、高抗干扰能力
3.1 电压测量概述
3、准确度的表示
• β%Um——满度值的百分数
– 常用于线性刻度的模拟电压表中
• α%Ux——读数值的百分数
– 多用于对数刻度的电压表中 • β%Um+α%Ux
– 用在具有线性刻度电压表的一种较严格的精确 度表征，数字电压表都用这种方式。
模拟测量方法演示文稿
优选模拟测量方法
第3章 模拟测量方法
• 重点：
– 交流电压的测量方法
• 均值电压表 • 有效值电压表 • 峰值电压表 • 其读数原理
– 噪声电压的测量
• 难点：
– 交流电压的测量方法及其读数原理
3.1 电压测量概述
一、电压测量的重要性
• 电压测量是电测量与非电测量的基础
– 电测量中，电量的测量可以转化为电压测量
T0
－Note：
①各类电压表都是按正弦波有效值定度的； ②若被测电压都是正弦波，且角频率成倍数关系， 则有效值满足叠加性：
u(t ) u1(t ) u2(t ) un(t )
U2
U12
U
2 2
U
2 n
3.2.1 交流电压的表征(续)
• 4、波形系数KF
U
KF
U
• 5、波峰系数KP
KP
UP U
3.1 电压测量概述(续)
三、电压测量仪器的分类 1、按显示方式分：数模字拟式式电电压压表表DVM
2、按功能分：直流电压表 低频电压表 f 1MHz
交流电压表 高频电压表
超高频电压表 f 300MHz 峰值电压表
3、按检波器分：均值电压表
有wk.baidu.com值电压表
3.2 交流电压的测量
• 3.2.1 交流电压的表征 • 3.2.2 交流电压的测量方法 • 3.2.3 平均值电压的测量 • 3.2.4 有效值电压的测量 • 3.2.5 峰值电压的测量
平均值： U x n次T1基谐0波T波u的幅x百(度t )分相d数t对于
初相角
指示值： U 1.11U x
3.3.３平均值电压的测量（续）
四、误差分析
3、失真正弦波的波形误差
ux (t) UP sint Kn sin(nt n )
n次谐波的非
真正的有效值：
线性失真系数
1 K2
U xd
U2 U2
U正 KF U＝1.119 10V
正弦波不 用换算
3.3.３平均值电压的测量（续）
四、误差分析
1、可能引起的误差 指示微安表自身误差、检波二极管性能参数变化、 被测电压超过频率范围、波形不同都会带来误差。
2、非正弦波的波形误差
绝对误差： U 1 0.9KF U
相对误差：
U
U U
1 0.9KF
四、误差分析 三次谐波产生的波形误差(P69)
16
12
20％ D2＝30％
8
4
10％
0
-4
-8 0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400
3.2.1 交流电压的表征
• 1、峰值UP—波形正方向或负方向的最高点
– 从参考0电平开始算起
峰值 平均值
u(t)
Vp Um
U
振幅
0
t
T
• 2、平均值
– 数学上：
1T
U T 0 u(t)dt
– 电压测量—全波整流
U 1
T
u(t) dt
T0
3.2.1 交流电压的表征(续)
• 3、有效值U
– 定义： U 1 T u2(t)dt
检波器
放大器 直流 A
特点：
A、灵敏度低（几十mV）
B、频率取决于检波二极管的高频特性，
20Hz ∽ 300MHz
3.2.2 交流电压的测量方法（续）
• 整流方式——按灵敏度和频带分：
③外差式 fm f fC 固定 交流f
混频器 放大器 检波器
直流 A
特点： 本振 fc可调
A、灵敏度高
B、测高频（20Hz ∽ 300MHz）
整流
3.2.2 交流电压的测量方法（续）
• 整流方式——按灵敏度和频带分：
①放大－检波式
整流
交流
放大器
检波器 直流 A
特点：
A、灵敏度受放大器内部噪声限制，mV级
B、频率受放大器带宽限制，20～10MHz
3.2.2 交流电压的测量方法（续）
• 整流方式——按灵敏度和频带分：
②检波－放大式
整流
交流
3.3.３平均值电压的测量
一、组成（视频毫伏表）
交流
分压器 放大器
平均值检波器直流 A
二、均值检波器
保护二极管
滤除交流，避 免指针抖动
全波整流
_
1
I
T
| ui (t ) | dt
ui (t)
U
T 0 2Rd rm
2Rd rm 2Rd rm
半波整流
3.3.３平均值电压的测量（续）
三、刻度特性—以正弦波的有效值为刻度
• 电流、功率
电压
• 饱和与截止，线性度、失真度
电压
– 非电测量中，先转化为电压信号，再进行测量
• 如：温度、压力、振动、（加）速度
3.1 电压测量概述
二、电压测量的基本要求
1、宽频率
——从直流到数百兆赫兹
2、宽量程 —— V - kV
3、高准确度
直流—10－7级 —— 交流—10－4∽10－2级
3.3.３平均值电压的测量（续）
例：接上例 波形误差：
U三 1－0.9KF 1－0.91.15 3.5%
U方 1 0.9KF 1 0.91 10%
3.3.３平均值电压的测量（续）
四、误差分析
3、失真正弦波的波形误差 设测一个包含二次或三次谐波失真的正弦波电压：
ux (t) UP sint Kn sin(nt n )
U 1.11U
非正弦波换算—“示值同则均值同”
U 0.9KFU
3.3.３平均值电压的测量（续）
例1：用均值表分别测方波、三角波、正弦波，电压表
读数均为10V，问被测电压的有效值分别为多少？
①平均值： U U 10 9V 1.11 1.11
②有效值：
U三 KF U＝1.159 10.35V U方 KF U＝19 9V
3.2.1 交流电压的表征(续)
常见波形的KF 与KP（P67）
波形
KF
KP
U
U¯
正弦波 1.11
方波
1
三角波 1.15 锯齿波
1.414
1 1.73
UP 2
UP
UP 3
2
U
P
UP
UP 2
3.2.2 交流电压的测量方法
• 直流电压表—分压电阻＋直流表头
R
A
• 交流电压表—整流＋直流表头 交流 AC—DC 直流 A