!~实验四 交流电压表的测量及分析

实验四 交流电压表的测量及分析

一、实验目的和要求

1． 了解交流电压测量的基本原理。

2． 熟悉实验所用模拟电压表和数字电压表的性能参数，掌握电压表的基本测量方法。

3． 分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系。能对不同检波特性电压表的读

数进行解释和修正，并对测量结果做误差分析。

二、实验仪器设备

1．数字双踪示波器 TDS －1002B 2．DDS 函数信号发生器 DG1022

3．交流模拟毫伏表（平均值检波） WY2174A 4．交流数字毫伏表（有效值检波）TD1914C 5．超高频毫伏表（峰值检波）WY2282 6．数字万用表 VC88E

三、实验原理

一个交流电压的大小，可以用峰值，平均值

，有效值U ，以及波形因数K F ，波峰因数K P 等表征，

全波平均值为

有效值为

波形因数为

波峰因数为

用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，就算读数相同，要正确求出被测电压的均值、有效值U 和峰值，很多情况下还需进一步的换算。

四、实验内容及数据分析

1. 将WY2174A 交流毫伏表置于1V 档位，并将输入线短接，然后接通电源，让仪器预热，让指针稳定。

2．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz ，幅值为2Vpp 的正弦波信号，接到WY2174A 交流毫伏表的输

入端。

3．调节函数信号发生器的幅值输出，使WY2174A 交流毫伏表的指针指示到0.7V 。 4．用数字示波器读出正弦波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。

U ˆ

U ⎰=T

dt

t u T U 0

)(1⎰=

T dt t u T U 0

2

)(1U U

K F =

U U

K P ˆ=

U U ˆ

5．将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波（锯齿波的对称性为50.0％时就是三角波），并调节其幅值使交流毫伏表指示均为0.7V，然后由数字示波器读出方波和三角波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。

6．将WY2174A交流毫伏表（平均值检波）换为TD1914C交流数字毫伏表（有效值检波），选择1V档位，并将其输入线短接，然后接通电源，让仪器预热和自动调零。

7．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz，幅值为2Vpp的正弦波信号，接到TD1914C交流数字毫伏表的输入端。调节函数信号发生器的输出幅值，使交流数字毫伏表的读数显示为0.7V，并从数字示波器上读出正弦波信号的峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。

8．将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并调节其幅值使交流数字毫伏表指示均为0.7V，然后由数字示波器读出方波和三角波信号峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。

9．将TD1914C交流数字毫伏表换为WY2282超高频数显毫伏表（峰值检波），选择4V档位，然后接通电源，让仪器预热和自动调零（如果存在细小的零点误差是正常的）。

10．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz，幅值为2Vpp的正弦波信号，接到超高频数显毫伏表的输入端。调节函数信号发生器的输出幅值，使超高频毫伏表的显示为0.7V，并从数字示波器上读出正弦波信号峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。

11．将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并调节其幅值使超高频毫伏表指示均为0.7V，然后由数字示波器读出方波和三角波信号峰值（最大值）和有效值（均方根值），填入表4－2。

Uˆ

12．根据三种毫伏表的读数并参照表4－1及教材表5.1各种波形参数的关系计算出三种波形的峰值和有效值U，然后和由数字示波器直接读出的峰值和有效值相比较，计算它们的绝对误差和相对误差（假设数字示波器的读数是准确的），并进行误

差分析。

13．从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为100kHz的正弦波信号，并调节其输出电压幅值，使数字示波器的峰值读数为1V，接着用WY2174A表、TD1914C表和WY2282表进行测量，把读数填入表4－3。

14．将函数信号发生器的输出分别改为方波和三角波，并调节其输出电压幅值，使数字示波器的峰值读数为1V，接着用WY2174A表、TD1914C表和WY2282表进行测量，把读数填入表4－3。

15．根据表4－3三种毫伏表各自所测得的数据，分别计算正弦波、方波及三角波的平均值、有效值和峰值，要求自己设计表格，把计算结果填在表格里，并根据三种不同波形由测量值所计算出的峰值，求出计算峰值与示波器读数峰值之间的

16．先将WY2174A交流毫伏表置于300mV档位，VC88E数字万用表设置在交流电压位置，然后从DG1022函数信号发生器的CH1输出一个频率为200Hz，幅值为200mV RMS的正弦波，分别接到WY2174A交流毫伏表和VC88E数字万用表上，记录两个电表的电压读数。

17．接着保持低频信号发生器的输出电压不变，输出频率则逐渐提高为300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、800Hz、1kHz、1.5kHz、2kHz、5kHz、10kHz，在每一个频率点上，都分别记录下两个电表的电压读数。从对比这两个电表所测得的两组数据，

五、思考题

1．我们经常使用的万用表也有测量交流电压的功能，能否用以代替毫伏表测量交流信号的电压？为什么？请根据实验结果并查阅有关资料作答。

2．查阅教材和其它相关资料，总结数字电压表都有哪些主要的工作特性（性能指标）？

3．查阅相关资料，回答超高频毫伏表输入探头的功用及输入端所接三通头的作用？