第三章模拟测量方法

（任意波）峰值Vp
2 1.41
（任意波）有效值V
2
Kp
1.41
Kp
式中，α为峰值电压表读数，Kp为波峰因数。
波形误差。若将读数α直接作为有效值，产生的误
差。
2
Kp Kp 2 Kp 1
2
2
2
Kp
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3.波形换算方法 例3.2.1 用峰值表分别测量方波及三角波电压，电压 表均指在5V位置，问被测电压有效值是多少？ 对于方波：
注：“对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等， 则读数相等” 。
第四步，由 Vp任，意 再根据该波形的波峰因数（查表可
得），其有效值
V任意
Vp任意 K p任意
2
K p任意
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刻度特性
上述过程可统一推导如下：
V任意
Vp任意 K p任意
Vp~ K p任意
模拟万用表
有效值数字万用表
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有效值电压(电平)表
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超高频毫伏表
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视频毫伏表
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各类交流电压表的示值，除特殊情况外，都是用 正弦有效值来度的。
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①波形因数KF 电压的有效值与平均值之比称为波形因数KF，即
K
F
U U
②波峰因数KP
交流电压的峰值与有效值之比称为波峰因数KP，即
一个交流电压的大小，可用平均值、峰值和有效值等多种 方式来表示。
①峰值的基本概念
交流电压的峰值，是指交流电压 u (t) 在一个周期内（或
一段观察时间内）电压所达到的最大值。用Ù（或Up）表示。
②平均值的基本概念
平均值一般用Ū 表示，Ū 在数学上定义为
U 1
T
u(t)dt
T0
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③有效值的基本概念 交流电压的有效值是指均方根值 （rms)，用U或
Urms表示。它的数学表示式为
U=
1 T
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u2
(t )dt
(5-3)
它的物理意义为：在交流电压的一个周期，这个
交流电压在某电阻负载中所产生的热能如果与一个直 流电压在同样的电阻负载中产生的热能相等时，这个 相当的直流电压值就是该交流电压的有效值。
K
P
UP
U
下表为几种典型的交流电压波形的参数。
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几种典型的交流电压波形的参数参考 课本。
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3.2.2 交流电压的测量方法 1.峰值电压表
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2）峰值电压表原理、刻度特性和误差分析
原理
峰值响应，即：u(t)峰值检波放大驱动表头
刻度特性
表头(读数=α)
α
u(t) 峰值检波
Vp
表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度。因此： 当输入u(t)为正弦波时，读数α即为u(t)的有效值V（ 而不是该纯正弦波的峰值Vp）。 对于非正弦波的任意波形，读数α没有直接意义（既 不α换等算于出其峰峰值值和Vp有也效不值等。于其有效值V）。但可由读数
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第3章 模拟测量方法
【教学目标和要求】
分析电压信号的特点、交流电压信号的 表征形式和表征量值的相互转换；介绍直流 电压、交流电压和电平的测量方案；对常用 的模拟直流电压表、交流电压表、电子电压 表的构成和工作原理进行分析；并介绍基于 电压测量的其它参数的测量方法。
式中
T －被测信号的周期；
u (t)－被测信号，为时间的函数。
对于一个纯粹的交流电压，正半周和负半周完
全相同中， Ū 等于零。此时，无法用平均值来表
征电压的大小。
交流电压的测量中，交流电压的平均值
是指经过测量仪器的检波器后的全波平均值。 定义为
U 1
T
| u(t) | dt
T0
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3.1 电压测量概述
1.电压测量的基本要求 要求：(1)应有足够宽的频率范围
(2)应有足够宽的电压测量范围 (3)应有足够高的测量准确度 (4)应有足够高的输入阻抗 (5)应有足够高的抗干扰能力
2.电压测量仪器的分类 (1)模拟式电压表 (2)数字式电压表
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刻度特性
由读数α换算出峰值和有效值的换算步骤如下：
第一步，把读数α想象为有效值等于α的纯正弦波输 入时的读数，即 V~ 第二步，将V~转换为该纯正弦波的峰值 第三步，假设峰值等于Vp~的被测波形（任意波）输 入 ，即
Vp任意 Vp~ 2
K p~V~ K p任意
k,
k Kp~ K p任意
2 K p任意
该式表明：对任意波形，欲从读数α得到有效值， 需将α乘以因子k。（若式中的任意波为正弦波，则 k=1，读数α即为正弦波的有效值）。
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综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数 α没有直接意义，由读数α到峰值和有效值需进行换 算，换算关系归纳如下：
2.平均值电压表
3.有效值电压表 (1)热电转换法 (2)公式法 4.外差式电压表
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3.2.3 峰值电压的测量
1.峰值表原理
D
C
u(t)
C
RL
Vp
u(t)
D
RL
Vp
a
b
u(t)
VP
t
c
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了解电压信号的特点；掌握交流电压信号 的表征形式和表征量值的相互转换；掌握 电压测量仪器的工作原理，能提出电压测 量系统方案。
交流电压信号的表征形式和表征量值的相 互转换。
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本章使用的主要仪器
对于三角波：