第3章 模拟测量方法概述

真空三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗，后接 放大器以提高电压表灵敏度，当需要测量高直流电压 时，输入端接入分压电路。
•通常使它们的串联和大于10MΩ， 以满足高输入阻抗的要求。
第3章 模拟测量方法 2．调制式直流放大器
在上述使用直流放大器的电子电压表中，直流放
大器的零点漂移(简称零漂)限制了电压表灵敏度的提 高。
(2)调制式
采用调制式放大器以替代一般的直流放大器，构 成了调制式电压表，仍属于检波-放大式。DA36型超 高频毫伏表就采用了这种方式，其中放大器是由斩波 器和振荡器构成的调制式直流放大器。
1 T 2 U u (t )dt T 0
压有效值有时也写作Urms。
(3.3-3)
式(3.3-3)实质上即数学上的均方根定义，因此电
第3章 模拟测量方法
4．波形系数KF、波峰系数Kp
波形系数KF (或称波形因数)定义为该电压的有效 值与平均值之比
U KF U
(3.3-4)
波峰系数Kp (或称波峰因数)定义为该电压的峰值与有 效值之比
号。
第3章 模拟测量方法
3.3 交流电压的测量
3.3.1 交流电压的表征
交流电压除用具体的函数关系式表达其大小随时间的变 化规律外，通常还可以用峰值、幅值、平均值、有效值等参 数来表征。常见电压的波形如图所示。
正弦波
脉冲波
方波
三角波
低频噪声波
阶梯波
第3章 模拟测量方法 1. 峰值Up 周期性交变电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最
(5) 按电压测量准确度等级分类
分为0.05、 0.1、0.2、0.5、1.0、l.5、2.5、5.0和 10.0等级，其满度相对误差分别为0.05％、0.1％、…、 10.0％。
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3.2 模拟式直流电压测量
3.2.1 动圈式电压表 虚框内为直流动圈式高灵敏度电流表，内阻为Re，满偏
Kp
Up U
(3.3-5)
第3章 模拟测量方法 表3.3.1 不同波形交流电压的表征参数
第3章 模拟测量方法
第3章 模拟测量方法 3.3.2 交流电压的测量方法
1. 交流电压测量的基本原理
利用交流/直流(AC/DC)转换电路将交流电压转换 成直流电压，再接到直流电压表上进行测量。 根据AC/DC转换器的类型，可分成检波法和热电 转换法。 根据检波特性的不同，检波法又可分成峰值检波、 平均值检波、有效值检波等。
电流(或满度电流)为Im，若作为直流电压表，满度电压
Um Re I m
动圈式电压表示意图
第3章 模拟测量方法 3.2.2 电子电压表 1．电子电压表原理
•R0、R1、R2、R3组成分压器 百MΩ以上) •FET 源极跟随器输入电阻很大 使用高输入阻抗的场效应管 (FET) 源极跟随器或 (几
作点的动态范围，通常都以电压形式表现出来。电子设
备的控制信号、反馈信号及其它信息，主要表现为电压 量。在非电量的测量中，也多利用各类传感器件装置，
将非电参数转换成电压参数。
第3章 模拟测量方法 电路中其他电参数，包括电流和功率，以及如信号 的调幅度、波形的非线性失真系数、元件的Q值、网络 的频率特性和通频带、设备的灵敏度等等，都可以视作 电压的派生量，通过电压测量获得其量值。 电压测量直接、方便，是电子测量的基础。
第3章 模拟测量方法 2．模拟式电压表分类
(1) 按测量功能分类
分为直流电压表、交流电压表、脉冲电压表和多 用途电压表等。 脉冲电压表主要用于测量脉冲间隔很长(即占空 系数很小)的脉冲信号和单脉冲信号，逐渐被示波器
测量所取代。
第3章 模拟测量方法 (4) 按测量目的分类 根据测量目的的不同，可以选用不同特性的检波器， 有峰值检波、平均值检波和有效值检波三种，分别简 称为峰值电压表、均值电压表和有效值电压表。
大值称为峰值，用Up表示，正、负峰值不等时分别用
Up+和Up-表示，如图3.3-2(a)所示。u(t)在一个周期内偏 离直流分量U0的最大值称为幅值或振幅，用Um表示， 正、负幅值不等时用Um+和Um-分别表示除去直流成分 后的正负值，如图3.3-2(b)所示，图中U0＝0且正、负 幅值相等。
第3章 模拟测量方法
1 U T

T
0
u(t ) dt
(3.3-2)
如不另加说明，通指平均值均为式(3.3-2)所定义的 全波平均值。
第3章 模拟测量wenku.baidu.com法
图3.3-2 半波和全波整流
第3章 模拟测量方法 3. 有效值U 一个交流电压和一个直流电压分别施加于同一电
阻上时，若在一个周期内两者产生的热量相等，则交
流电压的有效值U等于该直流电压，用数学公式表示 为
图3.3-2 交流电压的峰值与幅值
第3章 模拟测量方法 2. 平均值 U u(t)的平均值 U 的数学定义为
1 T U u(t )dt T 0
(3.3-1)
按照这个定义， U 实质上就是周期性电压的直流分量 U0。
第3章 模拟测量方法 在电子测量中，平均值通常指交流电压检波(也称整 流)后的平均值，又可分为半波整流平均值(简称半波平 均值)和全波整流平均值(简称全波平均值) 全波平均值定义为
电子电压表中常采用调制式放大器代替直流放大器
以抑制漂移，可使电子电压表能测量微伏量级的电压。
第3章 模拟测量方法 调制式直流放大器原理
微弱的直流电压信号经调制器(又称斩波器)变换为交 流信号，再由交流放大器放大，经解调器还原为直流 信号(幅度已得到放大)。
振荡器为调制器和解调器提供固定频率的同步控制信
第3章 模拟测量方法
第 3章
3.1 电压测量概述 3.2 模拟式直流电压测量 3.3 交流电压的测量 3.4 分贝的测量
3.5 功率测量
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3.1 电压测量概述
根据信号特性，分为模拟信号和数字信号。模拟信
号是其幅度随时间做连续变化的信号。 电压是一个基本物理量，是三个基本参数(电压、电 流、功率)之一。 电路的工作状态如谐振、平衡、截止、饱和以及工
第3章 模拟测量方法 2. 模拟交流电压表的主要类型 (1) 检波-放大式
在直流放大器前面接上检波器，构成了检波-放大
式电压表。这种电压表的频率范围和输入阻抗主要取决 于检波器。采用超高频检波二极管，频率范围从几十Hz 到几百MHz，输入阻抗也较大。
图3.3-3 检波-放大式电压原理表框图
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