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1、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,图 1-1-1 动圈式磁电系测量机构,动圈式磁电系测量机构的静态方程:,S0=C/k：动圈测量机构静态灵敏度,普通电测仪表的基本组成 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： S=S1S2S3：所测非电量
2、的电测仪表总灵敏度。,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。,直流电流表工作原理,图1-1-2 单量程电流表原理图,(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。,扩大量程,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,图1-1-5 用电流表测量电流,测量误差,被测电流实际值：,
3、电流表读数值：,测量误差：,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,（c）图公式证明：,-式相减得,式得： 因差动放大器的输入阻抗为2R1,1.1.2 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,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,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,
4、图1-1-9 电流互感器,图1-1-10 电流互感器的电流-电压转换电路,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,一、普通直流电压表 1组成原理,Im电流表量程 Um电压表量程 内阻,1.2.1 直流电压的测量,把内阻 与量程 之比定义为电压表的电压灵敏度： 越大，为使指针偏转同样角度所需驱动电流越小。 依据 ，推算出不同量程时电压表的内阻，即：,例如用50uA的表头改装为1V的电压表时， ，若改装为100V的电压表，其输入阻抗 ？,图1-2-2 用普通电压表测量高输出电阻电路的
5、直流电压,2.测量误差,改进措施：,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。,图1-2-3 电子电压表框图,二、直流电子电压表,图1-2-4 集成运放电压表原理,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 1.峰值 周期性交流电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最大值。 2.平均值 1）“信号平均值”是“信号的直流分量” 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：,3.有效值(均方根值）（国际交流电压的表征量
6、） 4. 波形因数 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 平均值检波输出直流电压等于输入交流电压平均值 有效值检波输出直流电压等于输入交流电压有效值 峰值检波输出直流电压等于输入交流电压峰值,2模拟交流电压表类型,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,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,外差式,高频微伏表，选频电平表 解决了放大器增
7、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,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。 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。,假设表头的读数为,3.波形换算方法,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,
