电压测量与电压表课件PPT
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3.2.1 直流电流的测量
磁电式表头
5
RO IO
表头的满偏电流IO 表头内阻RO
6
3.2.1 直流电流的测量
一、开路式分流电路
A
IA RP
R1 R2 S R3
IX 分流器 +
例1：表头的灵敏度为1mA，内阻
为360Ω，若测0~50 mA，
0~100 mA的电流时，分流电阻
为多少？
0～50mA：
kFL
第3章 电压测量与电压表
电压测量是电测量与非电测量的基础； 基本的电压测量仪器是电压表 电子测量的三大仪器:
电压表 示波器 电子计数器
1
3.1 概述
3.1.1 电压测量的基本要求
1.频率范围广：0Hz（直流）～109Hz
低频：1MHz以下；高频（射频）：1MHz以上。
2.量程宽
微弱信号:心电医学信号、地震波等,纳伏级（10-9V）； 超高压信号：电力系统中，数百千伏。
模拟电压表的交流电压测量原理： 交流电压--〉直流电流（有效值、峰值和平均值） --〉驱动表头--〉指示。
交流电压--〉有效值、峰值和平均值的转换，称为 AC-DC转换。由不同的检波电路实现。
利用交流电压的热效应 数字化测量的方法
15
3.3.3 峰值电压表
一、组成框图 检波-放大式
被测输入
峰值检波器
峰值
以零电平为参考的最大电压幅值（用Vp表示 ）。
注：以直流分量为参考的最大电压幅值则称为
振幅，（通常用Um表示）。
u(t)
Vp Um
U
0
t
T 11
3.3.1 表征交流电压的基本参量
平均值（均值） 1T 数学上定义为：U T 0 u(t)dt 相当于交流电压u(t)的直流分量。
交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半
3
3.1.1 电压测量的基本要求
5.测量精度的要求差异很大 10-1至10-9。
6.测量速度的要求差异很大
静态测量：直流（慢变化信号）,几次/秒; 动态测量：Biblioteka Baidu速瞬变信号,数亿次/秒（几百MHz） 精度与速度存在矛盾，应根据需要而定。
7.抗干扰性能
工业现场测试中，存在较大的干扰。
4
3.2 直流电流、直流电压的测量
【解】
VP 2 10 14.1V
查得方波电压的波峰因数KP =1，则被测方波电压
的有效值为：
Vx
VP KP
14.1V
19
3.3.4 均值电压表
一、组成框图 放大-检波式
被测电压 输入
阻抗变换器
可变量程衰减器
宽带交流放大器
均值检波器
二、均值检波器
+
u(t) C
− （a）桥式
3.电压波形的多样化
电压信号波形是被测量信息的载体。 各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯形 波；随机噪声。
2
3.1.1 电压测量的基本要求
4.阻抗匹配 在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响。
直流测量中，输入阻抗与被测信号源等效内阻形 成分压，使测量结果偏小。
如：采用电压表与电流表测量电阻， 当测量小电阻时，应采用电压表并联方案； 当测量大电阻时，应采用电流表串联方案。 交流测量中，输入阻抗的不匹配引起信号反射。
分压器
直流放大器
二、峰值检波器
+
+
+ +
C
+
u(t)
R
C
u(t)
+ R
u(t) VP
−
–
（a）串联式
−
–
（b）并联式
二极管峰值检波电路
（a.串联式 b.并联式 c.波形）
µA
t
16
3.3.3 峰值电压表
特点：
峰值检波器的输入阻抗高，可与被测电路相联 峰值检波器体积小，可做成探头与被测电路相联，因此通过交流
Vp~ 2
2)测量非正弦信号时：
α没有明确的物理意义，只说明:
非正弦波电压的峰值与读数值相 等的正弦波的峰值相等。
VpN Vp~ 2
VN V pN K pN VN VN K FN
18
【例1】用具有正弦有效值刻度的峰值电压表测量一
个
方波电压，电压表读数为10V，试求该方波电压的有
效
值为多少？
波整流后的波形（一般若无特指，均为全波整
流）：
U 1
T
u(t) dt
T0
U~
2 π Vp
0.637Vp
12
3.3.1 表征交流电压的基本参量
有效值
定义：交流电压u(t)在一个周期T内，通过某纯
电阻负载R所产生的热量，与一个直流电压V在 同一负载上产生的热量相等时，则该直流电压
V的数值就表示了交流电压u(t)的有效值。
表达式：
V 1 T u2 (t)dt
T0
13
3.3.1 表征交流电压的基本参量
波峰因数和波形因数
波峰因数：峰值与有效值的比值，用Kp表示
Kp
Vp V
峰值 有效值
波形因数：有效值与平均值的比值，用KF 表示
KF
V V
有效值 平均值
14
3.3.2 交流电压的测量方法
交流/直流电压（AC-DC）转换原理
9
3.2.2 直流电压的测量
A +
IA
RP
R1 UX
S
–
R2 分压器
测量电压时，应将仪表并接于被侧电路的两端；
测量直流电压时，注意电压表正表笔(“+”端)接 被测电压的高电位，负表笔(“-”端)接低电位， 不能接反。
10
3.3 交流电压的测量
3.3.1 表征交流电压的基本参量
峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数。
IX IO
50 1
50
RFL
360 50 1
7.35
–
0～100mA：
k FL
IX IO
100 1
100
RFL
360 100 1
3.64
量程变换开关的接触电阻对分流器电阻值的影响很大，尤 其是对大电流量程，严重时会烧毁仪表，所以很少采用。
7
3.2.1 直流电流的测量
二、闭路式分流电路
A
IA
RP
R1
R2
分流器
IX
+
R3 S
–
8
三、实际测量中应注意的问题
测量时，应将仪表串接入被测电路中； 测量时，应注意使被测电流经正表笔(“+”端)流
入仪表，由负表笔(“-”端)流出； 如果不知被测电流的正负极性应将万用表量程开
关打在最大量程，瞬间测量一下，观察表针偏转 方向，如果正偏，说明接法正确，反偏则应调换 表笔位置； 应注意选用合适的量程进行测量，不知被测电流 范围时，可从最大量程量起，逐渐变小量程，直 至量程合适为止。
信号的测试线很短，分布参数以及引入的干扰信号小 峰值电压表常用做超高频毫伏表，适于测量高频信号 峰值电压表的常见型号：DA-1型、DA-4型、HFJ-8型、HFJ-8A
型、DYC-5型等
17
3.3.3 峰值电压表
三、刻度特性 以正弦有效值刻度
设电压表读数为α， 1)测量正弦信号时： V~ （正弦波电压有效值）
磁电式表头
5
RO IO
表头的满偏电流IO 表头内阻RO
6
3.2.1 直流电流的测量
一、开路式分流电路
A
IA RP
R1 R2 S R3
IX 分流器 +
例1：表头的灵敏度为1mA，内阻
为360Ω，若测0~50 mA，
0~100 mA的电流时，分流电阻
为多少？
0～50mA：
kFL
第3章 电压测量与电压表
电压测量是电测量与非电测量的基础； 基本的电压测量仪器是电压表 电子测量的三大仪器:
电压表 示波器 电子计数器
1
3.1 概述
3.1.1 电压测量的基本要求
1.频率范围广：0Hz（直流）～109Hz
低频：1MHz以下；高频（射频）：1MHz以上。
2.量程宽
微弱信号:心电医学信号、地震波等,纳伏级（10-9V）； 超高压信号：电力系统中，数百千伏。
模拟电压表的交流电压测量原理： 交流电压--〉直流电流（有效值、峰值和平均值） --〉驱动表头--〉指示。
交流电压--〉有效值、峰值和平均值的转换，称为 AC-DC转换。由不同的检波电路实现。
利用交流电压的热效应 数字化测量的方法
15
3.3.3 峰值电压表
一、组成框图 检波-放大式
被测输入
峰值检波器
峰值
以零电平为参考的最大电压幅值（用Vp表示 ）。
注：以直流分量为参考的最大电压幅值则称为
振幅，（通常用Um表示）。
u(t)
Vp Um
U
0
t
T 11
3.3.1 表征交流电压的基本参量
平均值（均值） 1T 数学上定义为：U T 0 u(t)dt 相当于交流电压u(t)的直流分量。
交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半
3
3.1.1 电压测量的基本要求
5.测量精度的要求差异很大 10-1至10-9。
6.测量速度的要求差异很大
静态测量：直流（慢变化信号）,几次/秒; 动态测量：Biblioteka Baidu速瞬变信号,数亿次/秒（几百MHz） 精度与速度存在矛盾，应根据需要而定。
7.抗干扰性能
工业现场测试中，存在较大的干扰。
4
3.2 直流电流、直流电压的测量
【解】
VP 2 10 14.1V
查得方波电压的波峰因数KP =1，则被测方波电压
的有效值为：
Vx
VP KP
14.1V
19
3.3.4 均值电压表
一、组成框图 放大-检波式
被测电压 输入
阻抗变换器
可变量程衰减器
宽带交流放大器
均值检波器
二、均值检波器
+
u(t) C
− （a）桥式
3.电压波形的多样化
电压信号波形是被测量信息的载体。 各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯形 波；随机噪声。
2
3.1.1 电压测量的基本要求
4.阻抗匹配 在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响。
直流测量中，输入阻抗与被测信号源等效内阻形 成分压，使测量结果偏小。
如：采用电压表与电流表测量电阻， 当测量小电阻时，应采用电压表并联方案； 当测量大电阻时，应采用电流表串联方案。 交流测量中，输入阻抗的不匹配引起信号反射。
分压器
直流放大器
二、峰值检波器
+
+
+ +
C
+
u(t)
R
C
u(t)
+ R
u(t) VP
−
–
（a）串联式
−
–
（b）并联式
二极管峰值检波电路
（a.串联式 b.并联式 c.波形）
µA
t
16
3.3.3 峰值电压表
特点：
峰值检波器的输入阻抗高，可与被测电路相联 峰值检波器体积小，可做成探头与被测电路相联，因此通过交流
Vp~ 2
2)测量非正弦信号时：
α没有明确的物理意义，只说明:
非正弦波电压的峰值与读数值相 等的正弦波的峰值相等。
VpN Vp~ 2
VN V pN K pN VN VN K FN
18
【例1】用具有正弦有效值刻度的峰值电压表测量一
个
方波电压，电压表读数为10V，试求该方波电压的有
效
值为多少？
波整流后的波形（一般若无特指，均为全波整
流）：
U 1
T
u(t) dt
T0
U~
2 π Vp
0.637Vp
12
3.3.1 表征交流电压的基本参量
有效值
定义：交流电压u(t)在一个周期T内，通过某纯
电阻负载R所产生的热量，与一个直流电压V在 同一负载上产生的热量相等时，则该直流电压
V的数值就表示了交流电压u(t)的有效值。
表达式：
V 1 T u2 (t)dt
T0
13
3.3.1 表征交流电压的基本参量
波峰因数和波形因数
波峰因数：峰值与有效值的比值，用Kp表示
Kp
Vp V
峰值 有效值
波形因数：有效值与平均值的比值，用KF 表示
KF
V V
有效值 平均值
14
3.3.2 交流电压的测量方法
交流/直流电压（AC-DC）转换原理
9
3.2.2 直流电压的测量
A +
IA
RP
R1 UX
S
–
R2 分压器
测量电压时，应将仪表并接于被侧电路的两端；
测量直流电压时，注意电压表正表笔(“+”端)接 被测电压的高电位，负表笔(“-”端)接低电位， 不能接反。
10
3.3 交流电压的测量
3.3.1 表征交流电压的基本参量
峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数。
IX IO
50 1
50
RFL
360 50 1
7.35
–
0～100mA：
k FL
IX IO
100 1
100
RFL
360 100 1
3.64
量程变换开关的接触电阻对分流器电阻值的影响很大，尤 其是对大电流量程，严重时会烧毁仪表，所以很少采用。
7
3.2.1 直流电流的测量
二、闭路式分流电路
A
IA
RP
R1
R2
分流器
IX
+
R3 S
–
8
三、实际测量中应注意的问题
测量时，应将仪表串接入被测电路中； 测量时，应注意使被测电流经正表笔(“+”端)流
入仪表，由负表笔(“-”端)流出； 如果不知被测电流的正负极性应将万用表量程开
关打在最大量程，瞬间测量一下，观察表针偏转 方向，如果正偏，说明接法正确，反偏则应调换 表笔位置； 应注意选用合适的量程进行测量，不知被测电流 范围时，可从最大量程量起，逐渐变小量程，直 至量程合适为止。
信号的测试线很短，分布参数以及引入的干扰信号小 峰值电压表常用做超高频毫伏表，适于测量高频信号 峰值电压表的常见型号：DA-1型、DA-4型、HFJ-8型、HFJ-8A
型、DYC-5型等
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3.3.3 峰值电压表
三、刻度特性 以正弦有效值刻度
设电压表读数为α， 1)测量正弦信号时： V~ （正弦波电压有效值）