电子测量与应用 陆绮荣 顾炳根 项目4

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1、项目4电压表波形响应的研究4．1．1项目内容采用平均值电压表、有效值电压表和峰值电压表分别对正弦波、方波和三角波进行测量，测量结果同时用峰峰值、有效值和平均值表示。实验说明,虽然采用不同检波方式电压表，测量用一电压参量，其测量结论是相同的。4．1项目要求4．1．2知识要求电压测量是其它许多电参数量，包括非电量参数测量的基础，是相当重要和普及的。要正确测量电压值，必须了解被测电压的特征和测试要求，能够选用适当的电压测量仪器、能采用切实可行的测量方法。4．2相关知识4．2．1电压的特点①量值的范围宽②波形的多样化③频

2、率各不相同④不同端点的输出阻抗不同⑤电压成分多样化4．2．2电压的量值表示直流电压数值是恒定的，一般用大写字母U表示，只有一种表示法。交流电压与频率相关，其大小可用平均值、峰值和有效值三种方式来表示。采用不同的量值表示法，其数值也是不同的。但它们之间通过波形因数和波峰因数是可以相互转换的。①峰值的基本概念②平均值的基本概念?③有效值的基本概念④交流电压量值的转换0.7070.637UP-PUPUU图4.2正弦波参数表示图4．2．3模拟电压表模拟式电压表一般是指“指针式电压表”，它把被测电压加到磁电式电流表，转换成

3、指针偏转角度α的大小来度量。包括模拟万用表和电子电压表。把被测量电压变换成图形高度来测量的仪表，如示波器等，也可划在这个范围内。模拟式电压表电路简单、价格低廉，特别是在测量低频电压时，其测量简单、准确度较高。另外，作为长期监测或用于环境条件较差的场合，模拟式电压表具有很多优点。1、直流电压表?图4.3单量程直流电压表原理图+－RVRgI0图4.4多量程直流电压表原理图RV1－RgI0U1U2U3U4RV2RV3RV42、交流电压表模拟式交流电压表利用整流方式先将交流电流变换成直流电流，然后采用串联电阻的方法构成多

4、量程电压表。（1）由于交流电压灵敏度低于直流电压灵敏度，所以测量交流电压的误差大于测量直流电压的误差。（2）表盘上表针的偏转角度近似于交流电压的半波（或全波）整流电压平均值，表盘上刻度是按正弦有效值刻度的。（3）由于磁电式表头的结构特点，模拟万用表测量交流电压的频率范围在45Hz~100Hz内。（4）整流二极管在低电压时的非线性，一般在交流电压低量程档也是非线性的，因而刻度也是非均匀的，因此，交流电压10V档单独刻度。如：MF500型万用表交流电压档为五量程，可测量2.5V、10V、50V、250V、500V共五

5、档交流电压，交流电压10V档单独刻度。3、电子电压表模拟式交流电压表利用整流方式先将交流电流变换成直流电流，然后采用串联电阻的方法构成多量程电压表。（1）由于交流电压灵敏度低于直流电压灵敏度，所以测量交流电压的误差大于测量直流电压的误差。（2）表盘上表针的偏转角度近似于交流电压的半波（或全波）整流电压平均值，表盘上刻度是按正弦有效值刻度的。（3）由于磁电式表头的结构特点，模拟万用表测量交流电压的频率范围在45Hz~100Hz内。（4）整流二极管在低电压时的非线性，一般在交流电压低量程档也是非线性的，因而刻度也是非

6、均匀的，因此，交流电压10V档单独刻度。如：MF500型万用表交流电压档为五量程，可测量2.5V、10V、50V、250V、500V共五档交流电压，交流电压10V档单独刻度。2、交流电压表（1）电子电压表的结构按检波器在放大器之前或之后，电子电压表有两种组成形式，即放大-检波式和检波-放大式。图4.5放大-检波式电压表组成框图阻抗变换电路被测信号分压器宽带放大器检波器Rg图4.6检波-放大式电压表组成框图被测信号分压器直流放大器检波器Rg放大-检波式电压表一般称为低频毫伏表。检波-放大式电压表则有超高频毫伏表之

7、称。(2)电子电压表的分压器①低阻分压器将波段开关K与不同的触点连接，即可方便地改变分压比。当开关K置“1”时，分压比K1=1；当开关K置“2”时，当开关K置“3”时，图4.7低阻分压器的电路R3R1R2R4R5ui1Kuo2345K2=K3=②高阻分压器高阻分压器也称为补偿式分压器。图4.8补偿式分压器的电路R1R2C1C2uiuo（a）补偿合适的波形（b）欠补偿的波形图4.9不同补偿时的波形图（c）过补偿的波形（3）电子电压表的检波器①峰值检波器峰值检波器是峰值电压表的主要组成部分，它对被测电压进行检波，使检

8、波后的直流电压正比于输入的交流电压的峰值。输入阻抗较高，适用于检波-放大式电压表。uc+DCR12－图4.10峰值检波器电路图4.11峰值检波的波形图tumt（3）电子电压表的检波器②平均值检波器平均值检波器对放大后的被测电压进行检波，检波后的直流电压正比于输入交流电压的平均值。检波器的输入阻抗很低，当它构成放大—检波式电压表时，通常都在其前级加接阻抗变换器，以提高电子电