电流、电压和功率的.
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r 2 R1
U x (U1 U2 ) K I x r K
Ux rK Ix
K
2 R1 R (1 2 ) R2 R3
1.1.2 电流-电压转换法
二、反馈电阻法
基本原理：被测电流回路中串入电压 并联负反馈电路
图1-1-7 反馈电阻法
RR U x I x R1 R2 1 2 R3
U 4 U3 U 4 U3 U x U 2 U1 U 3 U 4 2 R1 R2 R3 R2 R2
Ux 1 2 1 (U 3 U 4 )( ) R2 R3 R2 R2
R U x 2(U 3 U 4 )(1 2 ) R3
③
R1 U 2 U1 (U 3 U 4 ) R2
④
Ux 2 R2 R2 (1 ) ③÷④式得： K U 2 U1 R1 R3
因差动放大器的输入阻抗为2R1
U1 U 2 I x (r // 2R1 ) I x
r 2 R1 r 2 R1
2R1 r时 U1 U 2 I x r 2 R1 I x r
扩大量程
I1R1 I g (R1 R2 R3 Rg )
I 2 (R1 R2 ) I g (R1 R2 R3 Rg )
I3 (R1 R2 R3 ) I g (R1 R2 R3 Rg )
(量程满偏电流)×(量程分流电阻)＝(表头满偏电流 )×(环路总阻)使用多量 程的电流表时，先使用最大的电流量程；然后减小量程，直到明显偏转。
第一章 电流、电压和 功率的测量
1.1 电流的测量
1.1.1 电流表直接测量法
被测电路中串入适当量程的电流表，从而直接读取被测电流 电流表(ammeter) 又称“安培表”，——采用磁电系电表的测量机构。
1.1.1 电流表直接测量法
一 ：直流电流表
动圈式磁电系测量 机构的静态方程:
CI S0 I k
2．模拟交流电压表类型 ①检波—放大式
高频电压表或超高频电压表
先检波，再放大，灵敏度受到放大器的影响 特点：频带宽，灵敏度低
②放大—检波式
视频毫伏表
频带范围收到放大器的影响 特点：频带窄灵敏度高
③外差式
高频微伏表，选频电平表 解决了放大器增益和带宽的矛盾 特点：频带宽，灵敏度高
三、低频交流电压的测量
一般这类电压表采用的是放大－检波式，电压表
的读数一般为平均值或有效值。
均值电压表的特点:
1.工作原理
检波器输出的直流电压与输入的交流电压的平均值成正比。
2.定度
电压表的表头不是按平均值定度的，而是按正弦波的有效
值定度的。
3.波形换算方法 假设表头的读数为 U
a
被测信号
正弦信号 非正弦信号
平均值
U
有效值U
1.2.1 直流电压的测量
一、普通直流电压表
1．组成原理
Um I m ( Re Rn ) I m Rv
S0U SU ( Re Rn )
Im—电流表量程 Um—电压表量程 Rv —内阻
把内阻 Rv 与量程 U m 之比定义为电压表的电 压灵敏度：
Rv 1 Kv Um Im
E0 E0 Um U0 Rv R0 Rv R0 Rv I m
U 0 E0 R0 E0 R0 Rv
改进措施：
1.使 RV R0
2.二量程测量法
特点：结构简单，使用方便，误差主要决 定于表头本身和扩展电阻的准确度。 缺点：灵敏度不高和输入阻抗低。在量程 较低时，不能忽略其负载效应。
1 T
U
T
0
u 2 (t )dt
KF U / U
K p U p /U
波峰因数
二、模拟型电子式交流电压表
测量交流电压的方法很多，其中最主要的是利用检波器把被测
交流电压变换成直流电压，然后再接到指示电表进行测量。
所有电压表的读数几乎都按正弦波有效值定度 。
1．检波类型
①平均值检波——输出直流电压等于输入交流电压平均值 ②有效值检波——输出直流电压等于输入交流电压有效值 ③峰值检波——输出直流电压等于输入交流电压峰值
二：交流电流表
直流电流表配接半波整流电路或全波整流电路即
构成交流电流表
单量程交流电流表配接分流电阻即构成多量程交
流电流表
整流式交流电流表电路
测量误差
图1-1-5 用电流表测量电流 电流表读数值： I x 被测电流实际值：
Ix
E E R0 RL R
测量误差：
Ix
I E x r Rr 1 R I
U非正弦 Up / K p 2U a / K p
例： 用峰值电压表（全波式）分别测量正弦波、 方波及三角波，电表指示均为5V，问被测 电压的有效值分别为多少？
基本要求：
了解电流、电压的多种测量方法 理解动圈式磁电系测量机构的工作原理 掌握直流、交流电流和电压的测量方法
结束
Kv 越大，为使指针偏转同样角度所需驱动电流越
小。
依据
K ，推算出不同量程时电压表的内阻，即 ： v
Rv KvU m
例如用50uA的表头改装为1V的电压表时，
Rv＝20k ，若改装为100V的电压表，其输入
阻抗 Rv ＝ ？
2.测量误差
图1-2-2 用普通电压表测量高输出电阻电路的直流电压
S0=C/k：动圈测量机构静态灵敏度
图 1-1-1 动圈式磁电系测量机构
普通电测仪表的基本组成
Hale Waihona Puke Baidu
S1 :传感器的灵敏度(输出电量与输入非电量之比) S2:测量电路把传感器输出的电量转换成直流电流， 其灵敏度（输出直流电流与输入电量之比）的定义。 指针偏转角 与被测非电量 关系：
x
Sx
S=S1S2S3：所测非电量的电测仪表总灵敏度。
x
Ix
r Rr
结论：电流表内阻越小越好
1.1.2 电流-电压转换法—间接测量方法 一、取样电阻法
基本原理：在被测电流回路中串入很小的标 准电阻r
图1-1-6 取样电阻法
U x R1 (b) I x r R2
Ux 2 R2 R2 (c ) r 1 r K Ix R1 R3
图1-1-9 电流互感器
i2 i1 ( N1 N2 )
图1-1-10 电流互感器的电流-电压转换电路
U0 i2 R i1R( N1 N2 )
使用注意点：付边绝对不允许开路，付边一端必须 可靠地接地(安全接地)。
1.2 电压的测量
电压的测量可以分为模拟和数字两种测量方法。
1.2 电压的测量
Ux R1 R2 R1 R2 Ix R3
一般来说：取样电阻法比较适合测量较大电流 反馈电阻法比较适合测量较小电流
1.1.3 电流-频率转换法
图1-1-8 简单的电流-频率转换器
K
3 VDD C
C
3 VDD K
该电路可用于各种恒流源场合，对微电流检测尤为合适。
1.1.5 电流互感器法
二、直流电子电压表
图1-2-3 电子电压表框图
图1-2-4 集成运放电压表原理
U i kU x I0 RF RF
I m RF Um k
三、直流数字电压表
图1-2-5 直流数字电压表框图
1.2.2 交流电压的测量
一、交流电压的表征 Up
1.峰值
u (t )
U
周期性交流电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最大值。
（c）图公式证明：
U1 U U U 3 U 3 U 4 U 3 U x R R2 R3 R2 1 U 2 U U U 4 U 4 U 3 U 4 R2 R3 R2 R1 U U 1 2
②-①式相减得
2.平均值
1 T 1）“信号平均值”是“信号的直流分量” U
T
0
u (t )dt
2）在电子测量中，平均值通常指交流电压全波整流后的平均 值。全波整流的平均值为：U 1
T
T
0
u (t ) dt
3.有效值(均方根值）（国际交流电压的表征量）
4. 波形因数
T
0
u 2 (t ) U2 dt T R R
U正弦 Ua / KF 0.9Ua
U正弦 U a
U非正弦 U正弦 0.9Ua U非正弦 U非正弦 KF 0.9KF Ua
例： 用均值电压表（全波式）分别测量正弦波、 方波及三角波，电表指示均为10V，问被测 电压的有效值分别为多少？
四、高频交流电压的测量
采用检波－放大式或外差式电压表。 检波一般为二极管峰值检波－峰值电压表。
直流电流表工作原理
动圈式电流表基本参数：
(1) 动圈内阻Rg (2) 动圈满偏转电流Im
(3) 动圈满偏转电压Um=Rg Im
一般满偏转电流Im较小，而被测电流较大时，需要 扩大量程。
图1-1-2 单量程电流表原理图
S0 Rs I ( ) S0 I n Rg Rs
其中n＝I / I g , 表示从表头量程I g 扩大到I的倍数。
峰值电压表的特点:
1.工作原理
检波器输出的直流电压与输入的交流电压的峰值成正比。 2.定度 电压表的表头不是按峰值定度的，而是按正弦波的有效值 定度的。
3.波形换算方法 假设表头的读数为 U
a
被测信号
正弦信号 非正弦信号
峰值 U p
U p Ua KP 2Ua
有效值U
U正弦 U a
Up 2Ua
U x (U1 U2 ) K I x r K
Ux rK Ix
K
2 R1 R (1 2 ) R2 R3
1.1.2 电流-电压转换法
二、反馈电阻法
基本原理：被测电流回路中串入电压 并联负反馈电路
图1-1-7 反馈电阻法
RR U x I x R1 R2 1 2 R3
U 4 U3 U 4 U3 U x U 2 U1 U 3 U 4 2 R1 R2 R3 R2 R2
Ux 1 2 1 (U 3 U 4 )( ) R2 R3 R2 R2
R U x 2(U 3 U 4 )(1 2 ) R3
③
R1 U 2 U1 (U 3 U 4 ) R2
④
Ux 2 R2 R2 (1 ) ③÷④式得： K U 2 U1 R1 R3
因差动放大器的输入阻抗为2R1
U1 U 2 I x (r // 2R1 ) I x
r 2 R1 r 2 R1
2R1 r时 U1 U 2 I x r 2 R1 I x r
扩大量程
I1R1 I g (R1 R2 R3 Rg )
I 2 (R1 R2 ) I g (R1 R2 R3 Rg )
I3 (R1 R2 R3 ) I g (R1 R2 R3 Rg )
(量程满偏电流)×(量程分流电阻)＝(表头满偏电流 )×(环路总阻)使用多量 程的电流表时，先使用最大的电流量程；然后减小量程，直到明显偏转。
第一章 电流、电压和 功率的测量
1.1 电流的测量
1.1.1 电流表直接测量法
被测电路中串入适当量程的电流表，从而直接读取被测电流 电流表(ammeter) 又称“安培表”，——采用磁电系电表的测量机构。
1.1.1 电流表直接测量法
一 ：直流电流表
动圈式磁电系测量 机构的静态方程:
CI S0 I k
2．模拟交流电压表类型 ①检波—放大式
高频电压表或超高频电压表
先检波，再放大，灵敏度受到放大器的影响 特点：频带宽，灵敏度低
②放大—检波式
视频毫伏表
频带范围收到放大器的影响 特点：频带窄灵敏度高
③外差式
高频微伏表，选频电平表 解决了放大器增益和带宽的矛盾 特点：频带宽，灵敏度高
三、低频交流电压的测量
一般这类电压表采用的是放大－检波式，电压表
的读数一般为平均值或有效值。
均值电压表的特点:
1.工作原理
检波器输出的直流电压与输入的交流电压的平均值成正比。
2.定度
电压表的表头不是按平均值定度的，而是按正弦波的有效
值定度的。
3.波形换算方法 假设表头的读数为 U
a
被测信号
正弦信号 非正弦信号
平均值
U
有效值U
1.2.1 直流电压的测量
一、普通直流电压表
1．组成原理
Um I m ( Re Rn ) I m Rv
S0U SU ( Re Rn )
Im—电流表量程 Um—电压表量程 Rv —内阻
把内阻 Rv 与量程 U m 之比定义为电压表的电 压灵敏度：
Rv 1 Kv Um Im
E0 E0 Um U0 Rv R0 Rv R0 Rv I m
U 0 E0 R0 E0 R0 Rv
改进措施：
1.使 RV R0
2.二量程测量法
特点：结构简单，使用方便，误差主要决 定于表头本身和扩展电阻的准确度。 缺点：灵敏度不高和输入阻抗低。在量程 较低时，不能忽略其负载效应。
1 T
U
T
0
u 2 (t )dt
KF U / U
K p U p /U
波峰因数
二、模拟型电子式交流电压表
测量交流电压的方法很多，其中最主要的是利用检波器把被测
交流电压变换成直流电压，然后再接到指示电表进行测量。
所有电压表的读数几乎都按正弦波有效值定度 。
1．检波类型
①平均值检波——输出直流电压等于输入交流电压平均值 ②有效值检波——输出直流电压等于输入交流电压有效值 ③峰值检波——输出直流电压等于输入交流电压峰值
二：交流电流表
直流电流表配接半波整流电路或全波整流电路即
构成交流电流表
单量程交流电流表配接分流电阻即构成多量程交
流电流表
整流式交流电流表电路
测量误差
图1-1-5 用电流表测量电流 电流表读数值： I x 被测电流实际值：
Ix
E E R0 RL R
测量误差：
Ix
I E x r Rr 1 R I
U非正弦 Up / K p 2U a / K p
例： 用峰值电压表（全波式）分别测量正弦波、 方波及三角波，电表指示均为5V，问被测 电压的有效值分别为多少？
基本要求：
了解电流、电压的多种测量方法 理解动圈式磁电系测量机构的工作原理 掌握直流、交流电流和电压的测量方法
结束
Kv 越大，为使指针偏转同样角度所需驱动电流越
小。
依据
K ，推算出不同量程时电压表的内阻，即 ： v
Rv KvU m
例如用50uA的表头改装为1V的电压表时，
Rv＝20k ，若改装为100V的电压表，其输入
阻抗 Rv ＝ ？
2.测量误差
图1-2-2 用普通电压表测量高输出电阻电路的直流电压
S0=C/k：动圈测量机构静态灵敏度
图 1-1-1 动圈式磁电系测量机构
普通电测仪表的基本组成
Hale Waihona Puke Baidu
S1 :传感器的灵敏度(输出电量与输入非电量之比) S2:测量电路把传感器输出的电量转换成直流电流， 其灵敏度（输出直流电流与输入电量之比）的定义。 指针偏转角 与被测非电量 关系：
x
Sx
S=S1S2S3：所测非电量的电测仪表总灵敏度。
x
Ix
r Rr
结论：电流表内阻越小越好
1.1.2 电流-电压转换法—间接测量方法 一、取样电阻法
基本原理：在被测电流回路中串入很小的标 准电阻r
图1-1-6 取样电阻法
U x R1 (b) I x r R2
Ux 2 R2 R2 (c ) r 1 r K Ix R1 R3
图1-1-9 电流互感器
i2 i1 ( N1 N2 )
图1-1-10 电流互感器的电流-电压转换电路
U0 i2 R i1R( N1 N2 )
使用注意点：付边绝对不允许开路，付边一端必须 可靠地接地(安全接地)。
1.2 电压的测量
电压的测量可以分为模拟和数字两种测量方法。
1.2 电压的测量
Ux R1 R2 R1 R2 Ix R3
一般来说：取样电阻法比较适合测量较大电流 反馈电阻法比较适合测量较小电流
1.1.3 电流-频率转换法
图1-1-8 简单的电流-频率转换器
K
3 VDD C
C
3 VDD K
该电路可用于各种恒流源场合，对微电流检测尤为合适。
1.1.5 电流互感器法
二、直流电子电压表
图1-2-3 电子电压表框图
图1-2-4 集成运放电压表原理
U i kU x I0 RF RF
I m RF Um k
三、直流数字电压表
图1-2-5 直流数字电压表框图
1.2.2 交流电压的测量
一、交流电压的表征 Up
1.峰值
u (t )
U
周期性交流电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最大值。
（c）图公式证明：
U1 U U U 3 U 3 U 4 U 3 U x R R2 R3 R2 1 U 2 U U U 4 U 4 U 3 U 4 R2 R3 R2 R1 U U 1 2
②-①式相减得
2.平均值
1 T 1）“信号平均值”是“信号的直流分量” U
T
0
u (t )dt
2）在电子测量中，平均值通常指交流电压全波整流后的平均 值。全波整流的平均值为：U 1
T
T
0
u (t ) dt
3.有效值(均方根值）（国际交流电压的表征量）
4. 波形因数
T
0
u 2 (t ) U2 dt T R R
U正弦 Ua / KF 0.9Ua
U正弦 U a
U非正弦 U正弦 0.9Ua U非正弦 U非正弦 KF 0.9KF Ua
例： 用均值电压表（全波式）分别测量正弦波、 方波及三角波，电表指示均为10V，问被测 电压的有效值分别为多少？
四、高频交流电压的测量
采用检波－放大式或外差式电压表。 检波一般为二极管峰值检波－峰值电压表。
直流电流表工作原理
动圈式电流表基本参数：
(1) 动圈内阻Rg (2) 动圈满偏转电流Im
(3) 动圈满偏转电压Um=Rg Im
一般满偏转电流Im较小，而被测电流较大时，需要 扩大量程。
图1-1-2 单量程电流表原理图
S0 Rs I ( ) S0 I n Rg Rs
其中n＝I / I g , 表示从表头量程I g 扩大到I的倍数。
峰值电压表的特点:
1.工作原理
检波器输出的直流电压与输入的交流电压的峰值成正比。 2.定度 电压表的表头不是按峰值定度的，而是按正弦波的有效值 定度的。
3.波形换算方法 假设表头的读数为 U
a
被测信号
正弦信号 非正弦信号
峰值 U p
U p Ua KP 2Ua
有效值U
U正弦 U a
Up 2Ua