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1、第第5 5章章 电压测量电压测量5.1 概述5.2 电压标准5.3 交流电压的测量5.4 电流、电压、阻抗变换技术及数字多用表5.5数字电压表测量的不确定度及 自动量程技术5.1 5.1 概述概述5 51 11 1 电压测量的意义、特点电压测量的意义、特点 1 1 1 1）电压测量的重要性电压测量的重要性阐述电压测量的意义、重要性及应用。阐述电压测量的意义、重要性及应用。阐述电压测量的意义、重要性及应用。阐述电压测量的意义、重要性及应用。2 2 2 2）电压测量的特点）电压测量的特点）电压测量的特点）电压测量的特点从电压测量的频率、范围、要求等方面阐述其从电压测量的频率、范围、要求等方面阐述其
2、从电压测量的频率、范围、要求等方面阐述其从电压测量的频率、范围、要求等方面阐述其特点，这些特点也反映了电子测量的主要特点。特点，这些特点也反映了电子测量的主要特点。特点，这些特点也反映了电子测量的主要特点。特点，这些特点也反映了电子测量的主要特点。 电压测量的特点电压测量的特点1.1.1.1.频率范围广：零频（直流）频率范围广：零频（直流）频率范围广：零频（直流）频率范围广：零频（直流）101010109 9 9 9HzHzHzHz低频：低频：低频：低频：1MHz1MHz1MHz1MHz以下；高频（射频）：以下；高频（射频）：以下；高频（射频）：以下；高频（射频）：1MHz1MHz1MHz1M
3、Hz以上。以上。以上。以上。2.2.2.2.测量范围宽测量范围宽测量范围宽测量范围宽微弱信号微弱信号微弱信号微弱信号: : : :心电医学信号、地震波等心电医学信号、地震波等心电医学信号、地震波等心电医学信号、地震波等, , , ,纳伏级（纳伏级（纳伏级（纳伏级（10101010-9-9-9-9V V V V）；）；）；）； 超高压信号：电力系统中，数百千伏。超高压信号：电力系统中，数百千伏。超高压信号：电力系统中，数百千伏。超高压信号：电力系统中，数百千伏。3.3.3.3.电压波形的多样化电压波形的多样化电压波形的多样化电压波形的多样化电压信号波形是被测量信息的载体。电压信号波形是被测量信息
4、的载体。电压信号波形是被测量信息的载体。电压信号波形是被测量信息的载体。各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯各种波形：纯正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯形波；随机噪声。形波；随机噪声。形波；随机噪声。形波；随机噪声。电压测量的特点电压测量的特点4.4.4.4.阻抗匹配阻抗匹配阻抗匹配阻抗匹配在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响。在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响。在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响。在多级系统中，输出级阻抗对下一输入级有影响。直流测量中直
5、流测量中直流测量中直流测量中，输入阻抗与被测信号源等效内阻形，输入阻抗与被测信号源等效内阻形，输入阻抗与被测信号源等效内阻形，输入阻抗与被测信号源等效内阻形成分压，使测量结果偏小。成分压，使测量结果偏小。成分压，使测量结果偏小。成分压，使测量结果偏小。交流测量中交流测量中交流测量中交流测量中，输入阻抗的不匹配引起信号反射。，输入阻抗的不匹配引起信号反射。，输入阻抗的不匹配引起信号反射。，输入阻抗的不匹配引起信号反射。5.5.5.5.测量精度的要求测量精度的要求测量精度的要求测量精度的要求: : : :10101010-1-1-1-1至至至至10101010-9-9-9-9。6.6.6.6.测量
6、速度的要求测量速度的要求测量速度的要求测量速度的要求: : : :高速瞬变信号高速瞬变信号高速瞬变信号高速瞬变信号, , , ,数亿次数亿次数亿次数亿次/ / / /秒（几百秒（几百秒（几百秒（几百MHzMHzMHzMHz）7.7.7.7.抗干扰性能强抗干扰性能强抗干扰性能强抗干扰性能强. . . .5 51 12 2 电压测量的方法和分类电压测量的方法和分类2. 2. 2. 2. 电压测量方法的分类电压测量方法的分类电压测量方法的分类电压测量方法的分类按对象：直流电压测量；交流电压测量按对象：直流电压测量；交流电压测量按对象：直流电压测量；交流电压测量按对象：直流电压测量；交流电压测量 按技
7、术：模拟测量；数字测量按技术：模拟测量；数字测量按技术：模拟测量；数字测量按技术：模拟测量；数字测量1 1 1 1）交流电压的模拟测量方法）交流电压的模拟测量方法）交流电压的模拟测量方法）交流电压的模拟测量方法表征交流电压的三个基本参量：有效值、峰值和表征交流电压的三个基本参量：有效值、峰值和表征交流电压的三个基本参量：有效值、峰值和表征交流电压的三个基本参量：有效值、峰值和平均值。以有效值测量为主。平均值。以有效值测量为主。平均值。以有效值测量为主。平均值。以有效值测量为主。方法：交流电压（有效值、峰值和平均值）方法：交流电压（有效值、峰值和平均值）方法：交流电压（有效值、峰值和平均值）方法
8、：交流电压（有效值、峰值和平均值）-直流电流直流电流直流电流直流电流-驱动表头驱动表头驱动表头驱动表头-指示指示指示指示有效值、峰值和平均值电压表，电平表等。有效值、峰值和平均值电压表，电平表等。有效值、峰值和平均值电压表，电平表等。有效值、峰值和平均值电压表，电平表等。5 51 12 2 电压测量的方法和分类电压测量的方法和分类2 2）数字化直流电压测量方法）数字化直流电压测量方法）数字化直流电压测量方法）数字化直流电压测量方法模拟直流电压模拟直流电压模拟直流电压模拟直流电压-A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器-数字量数字量数字量数字量-数字数字数字数字显示（直观）显示（直观）
9、显示（直观）显示（直观）数字电压表（数字电压表（数字电压表（数字电压表（DVMDVMDVMDVM），），），），数字多用表（数字多用表（数字多用表（数字多用表（DMMDMMDMMDMM）。）。）。）。3 3 3 3）交流电压的数字化测量交流电压的数字化测量交流电压的数字化测量交流电压的数字化测量交流电压（有效值、峰值和平均值）交流电压（有效值、峰值和平均值）交流电压（有效值、峰值和平均值）交流电压（有效值、峰值和平均值）-直流电直流电直流电直流电压压压压-A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器-数字量数字量数字量数字量-数字显示数字显示数字显示数字显示DVMDVMDVMDVM（DMM
10、DMMDMMDMM）的扩展功能。的扩展功能。的扩展功能。的扩展功能。5 51 12 2 电压测量的方法和分类电压测量的方法和分类4 4 4 4）基于采样的交流电压测量方法基于采样的交流电压测量方法基于采样的交流电压测量方法基于采样的交流电压测量方法交流电压交流电压交流电压交流电压-A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器-瞬时采样值瞬时采样值瞬时采样值瞬时采样值u(k) -u(k) -u(k) -u(k) -计算，如有效值计算，如有效值计算，如有效值计算，如有效值式中，式中，式中，式中，N N N N为为为为u(t)u(t)u(t)u(t)的一个周期内的采样点数。的一个周期内的采样点数
11、。的一个周期内的采样点数。的一个周期内的采样点数。5 5 5 5）示波测量方法示波测量方法示波测量方法示波测量方法交流电压交流电压交流电压交流电压-模拟或数字示波器模拟或数字示波器模拟或数字示波器模拟或数字示波器-显示波形显示波形显示波形显示波形-读出结果读出结果读出结果读出结果5 52 2 电压标准电压标准 5.2.1 直流电压标准直流电压标准标准电池（实物基准，标准电池（实物基准，标准电池（实物基准，标准电池（实物基准，年稳定性年稳定性年稳定性年稳定性10101010-6-6-6-6）, ,利用化利用化利用化利用化学反应产生稳定可靠的电动势学反应产生稳定可靠的电动势学反应产生稳定可靠的电动
12、势学反应产生稳定可靠的电动势 （1.01860V1.01860V1.01860V1.01860V）。）。）。）。齐纳管电压标准齐纳管电压标准齐纳管电压标准齐纳管电压标准 （固态标准，年稳定性（固态标准，年稳定性（固态标准，年稳定性（固态标准，年稳定性10101010-6-6-6-6）, , , ,利用利用利用利用齐纳二极管的稳压特性齐纳二极管的稳压特性齐纳二极管的稳压特性齐纳二极管的稳压特性制作制作制作制作, , , ,如如如如WUK7000WUK7000WUK7000WUK7000系列系列系列系列直流电压参考标准：直流电压参考标准：直流电压参考标准：直流电压参考标准：10V10V10V10V
13、输出的年稳定性可达输出的年稳定性可达输出的年稳定性可达输出的年稳定性可达0.5100.5100.5100.510-6-6-6-6 ；1V1V1V1V和和和和1.018V1.018V1.018V1.018V输出的年稳定性可达到输出的年稳定性可达到输出的年稳定性可达到输出的年稳定性可达到210210210210-6-6-6-6，温度，温度，温度，温度系数为系数为系数为系数为0.05100.05100.05100.0510-6-6-6-6。 5.2.2 交流电压标准交流电压标准u原理原理原理原理由直流电压标准建立。由直流电压标准建立。由直流电压标准建立。由直流电压标准建立。因而，需经过交流因而，需经
14、过交流因而，需经过交流因而，需经过交流- - - -直流变换。直流变换。直流变换。直流变换。u测热电阻桥式高频电压标准测热电阻桥式高频电压标准测热电阻桥式高频电压标准测热电阻桥式高频电压标准基本原理：基本原理：基本原理：基本原理：将高频电压通过一电阻（称为测热电阻，将高频电压通过一电阻（称为测热电阻，将高频电压通过一电阻（称为测热电阻，将高频电压通过一电阻（称为测热电阻，如热敏电阻），该电阻由于吸收高频电压功率，其阻如热敏电阻），该电阻由于吸收高频电压功率，其阻如热敏电阻），该电阻由于吸收高频电压功率，其阻如热敏电阻），该电阻由于吸收高频电压功率，其阻值将发生变化，再将一值将发生变化，再将一值
15、将发生变化，再将一值将发生变化，再将一标准直流电压标准直流电压标准直流电压标准直流电压同样施加于该电同样施加于该电同样施加于该电同样施加于该电阻，若引起的阻值变化相等，则阻，若引起的阻值变化相等，则阻，若引起的阻值变化相等，则阻，若引起的阻值变化相等，则高频电压的有效值高频电压的有效值高频电压的有效值高频电压的有效值就就就就等于该直流电压。等于该直流电压。等于该直流电压。等于该直流电压。 u双测热电阻电桥的原理图双测热电阻电桥的原理图双测热电阻电桥的原理图双测热电阻电桥的原理图双测热电阻电桥的原理图双测热电阻电桥的原理图双测热电阻电桥的原理双测热电阻电桥的原理u测量过程测量过程测量过程测量过程
16、由两次电桥平衡关系，有由两次电桥平衡关系，有由两次电桥平衡关系，有由两次电桥平衡关系，有 即即即即高频电压有效值高频电压有效值高频电压有效值高频电压有效值为：为：为：为：测热电阻电桥的缺点测热电阻电桥的缺点测热电阻电桥的缺点测热电阻电桥的缺点测热电阻对环境温度敏感，操作较复杂；测热电阻对环境温度敏感，操作较复杂；测热电阻对环境温度敏感，操作较复杂；测热电阻对环境温度敏感，操作较复杂；一般不能直接读数（需换算）。一般不能直接读数（需换算）。一般不能直接读数（需换算）。一般不能直接读数（需换算）。准确度：若直流电压标准准确度为准确度：若直流电压标准准确度为准确度：若直流电压标准准确度为准确度：若直
17、流电压标准准确度为10-510-5，则得到的高频电压标，则得到的高频电压标，则得到的高频电压标，则得到的高频电压标准准确度可达准准确度可达准准确度可达准准确度可达10-3 10-3 。应用：对模拟电压表检定。应用：对模拟电压表检定。应用：对模拟电压表检定。应用：对模拟电压表检定。5 53 3 交流电压的测量交流电压的测量 u5 5 5 53 3 3 31 1 1 1 表征交流电压的基本参量表征交流电压的基本参量表征交流电压的基本参量表征交流电压的基本参量峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数。峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数。峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数。峰值、平均值、有
18、效值、波峰因数和波形因数。u峰值峰值峰值峰值以零电平为参考的以零电平为参考的以零电平为参考的以零电平为参考的最大电压幅值最大电压幅值最大电压幅值最大电压幅值（用（用（用（用V V V Vp p p p表示表示表示表示 ）。）。）。）。注：以直流分量注：以直流分量注：以直流分量注：以直流分量为参考的最大电压为参考的最大电压为参考的最大电压为参考的最大电压幅值则称为振幅，（通常用幅值则称为振幅，（通常用幅值则称为振幅，（通常用幅值则称为振幅，（通常用U U U Um m m m表示）。表示）。表示）。表示）。5 53 31 1 表征交流电压的基本参量表征交流电压的基本参量u平均值（均值）平均值（均
19、值）平均值（均值）平均值（均值）数学上定义为：数学上定义为：数学上定义为：数学上定义为： 相当于交流电压相当于交流电压相当于交流电压相当于交流电压u(t)u(t)u(t)u(t)的的的的直流分量直流分量直流分量直流分量。交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半波整流交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半波整流交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半波整流交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半波整流后的波形（一般若无特指，均为全波整流）：后的波形（一般若无特指，均为全波整流）：后的波形（一般若无特指，均为全波整流）：后的波形（一般若无特指，均为全波整流）： 对理想的正弦交流电压对理想的正弦交
20、流电压对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压u(t)=u(t)=u(t)=u(t)=V V V Vp p p psin(tsin(tsin(tsin(t) ) ) )，若，若，若，若=2/T =2/T =2/T =2/T 5 53 31 1 表征交流电压的基本参量表征交流电压的基本参量u有效值有效值有效值有效值定义：交流电压定义：交流电压定义：交流电压定义：交流电压u(t)u(t)u(t)u(t)在一个周期在一个周期在一个周期在一个周期T T T T内，通过某纯电阻负内，通过某纯电阻负内，通过某纯电阻负内，通过某纯电阻负载载载载R R R R所产生的热量，与一个直流电压所产生的热量，与一个直
21、流电压所产生的热量，与一个直流电压所产生的热量，与一个直流电压V V V V在同一负载上产在同一负载上产在同一负载上产在同一负载上产生的热量相等时，则该直流电压生的热量相等时，则该直流电压生的热量相等时，则该直流电压生的热量相等时，则该直流电压V V V V的数值就表示了交流的数值就表示了交流的数值就表示了交流的数值就表示了交流电压电压电压电压u(t)u(t)u(t)u(t)的有效值。的有效值。的有效值。的有效值。表达式：表达式：表达式：表达式：直流电压直流电压直流电压直流电压V V V V在在在在T T T T内电阻内电阻内电阻内电阻R R R R上产生的热量上产生的热量上产生的热量上产生的
22、热量Q_=IQ_=IQ_=IQ_=I2 2 2 2RT= RT= RT= RT= 交流电压交流电压交流电压交流电压u(t) u(t) u(t) u(t) 在在在在T T T T内电阻内电阻内电阻内电阻R R R R上产生的热量上产生的热量上产生的热量上产生的热量Q=Q=Q=Q=由由由由Q_= QQ_= QQ_= QQ_= Q得，得，得，得，有效值有效值有效值有效值5 53 31 1 表征交流电压的基本参量表征交流电压的基本参量u意义：有效值在数学上即为意义：有效值在数学上即为意义：有效值在数学上即为意义：有效值在数学上即为均方根值均方根值均方根值均方根值。有效值反。有效值反。有效值反。有效值反
23、映了交流电压的功率，是表征交流电压的重要参映了交流电压的功率，是表征交流电压的重要参映了交流电压的功率，是表征交流电压的重要参映了交流电压的功率，是表征交流电压的重要参量。量。量。量。对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压u(t)=u(t)=u(t)=u(t)=V V V Vp p p psin(tsin(tsin(tsin(t) ) ) )，若，若，若，若=2/T=2/T=2/T=2/T u波峰因数和波形因数波峰因数和波形因数波峰因数和波形因数波峰因数和波形因数波峰因数定义：峰值与有效值的比值，用波峰因数定义：峰值与有效值的比值，用波峰因数定义：峰值
24、与有效值的比值，用波峰因数定义：峰值与有效值的比值，用K K K Kp p p p表示，表示，表示，表示，5 53 31 1 表征交流电压的基本参量表征交流电压的基本参量u对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压u(t)=u(t)=u(t)=u(t)=V V V Vp p p psin(tsin(tsin(tsin(t) ) ) )，若，若，若，若=2/T=2/T=2/T=2/T波形因数定义：有效值与平均值的比值，用波形因数定义：有效值与平均值的比值，用波形因数定义：有效值与平均值的比值，用波形因数定义：有效值与平均值的比值，用K K K KF F F
25、F表示，表示，表示，表示，对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压对理想的正弦交流电压u(t)=u(t)=u(t)=u(t)=V V V Vp p p psin(tsin(tsin(tsin(t) ) ) )，若，若，若，若=2/T=2/T=2/T=2/T5 53 31 1 表征交流电压的基本参量表征交流电压的基本参量u波峰因数和波形因数波峰因数和波形因数波峰因数和波形因数波峰因数和波形因数常见波形的波峰因数和波形因数可查表得到：常见波形的波峰因数和波形因数可查表得到：常见波形的波峰因数和波形因数可查表得到：常见波形的波峰因数和波形因数可查表得到：如正弦波：如正弦波：如正弦
26、波：如正弦波：K K K Kp p p p=1.41=1.41=1.41=1.41，K K K KF F F F=1.11=1.11=1.11=1.11； 方波：方波：方波：方波： K K K Kp p p p=1=1=1=1， K K K KF F F F=1=1=1=1； 三角波：三角波：三角波：三角波：K K K Kp p p p=1.73=1.73=1.73=1.73，K K K KF F F F=1.15=1.15=1.15=1.15； 锯齿波：锯齿波：锯齿波：锯齿波：K K K Kp p p p=1.73=1.73=1.73=1.73，K K K KF F F F=1.15=1.1
27、5=1.15=1.15； 脉冲波：脉冲波：脉冲波：脉冲波：K K K Kp p p p= = = = ，K K K KF F F F= = = = ， 为为为为脉冲宽度，脉冲宽度，脉冲宽度，脉冲宽度，T T T T为周期为周期为周期为周期 白噪声：白噪声：白噪声：白噪声：K K K Kp p p p=3=3=3=3（较大），较大），较大），较大），K K K KF F F F=1.25=1.25=1.25=1.25。5 53 32 2 交流交流/ /直流转换器的响应特性及直流转换器的响应特性及误差分析误差分析 u1.1.1.1.交流交流交流交流/ / / /直流电压直流电压直流电压直流电压（A
28、C-DCAC-DCAC-DCAC-DC）转换原理转换原理转换原理转换原理 模拟电压表的交流电压测量原理：模拟电压表的交流电压测量原理：模拟电压表的交流电压测量原理：模拟电压表的交流电压测量原理： 交流电压交流电压交流电压交流电压-直流电流（有效值、峰值和平直流电流（有效值、峰值和平直流电流（有效值、峰值和平直流电流（有效值、峰值和平均值）均值）均值）均值） -驱动表头驱动表头驱动表头驱动表头-指示。指示。指示。指示。 交流电压交流电压交流电压交流电压-有效值、峰值和平均值的转换，有效值、峰值和平均值的转换，有效值、峰值和平均值的转换，有效值、峰值和平均值的转换，称为称为称为称为 AC-DCAC
29、-DCAC-DCAC-DC转换。由不同的检波电路实现。转换。由不同的检波电路实现。转换。由不同的检波电路实现。转换。由不同的检波电路实现。峰值检波原理峰值检波原理峰值检波原理峰值检波原理由二极管峰值检波电路完成。有二极管串联和由二极管峰值检波电路完成。有二极管串联和由二极管峰值检波电路完成。有二极管串联和由二极管峰值检波电路完成。有二极管串联和并联两种形式。如下图。并联两种形式。如下图。并联两种形式。如下图。并联两种形式。如下图。1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理二极管峰值检波电路（二极管峰值检波电路（二极管峰值检波电路（二极管峰值检波电路（a.a
30、.a.a.串联式串联式串联式串联式,b.,b.,b.,b.并联式并联式并联式并联式,c.,c.,c.,c.波形）波形）波形）波形）1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理u二极管峰值检波电路工作原理二极管峰值检波电路工作原理二极管峰值检波电路工作原理二极管峰值检波电路工作原理通过二极管通过二极管通过二极管通过二极管正向快速充电正向快速充电正向快速充电正向快速充电达到输入电压的峰值，达到输入电压的峰值，达到输入电压的峰值，达到输入电压的峰值，而二极管而二极管而二极管而二极管反向截止时反向截止时反向截止时反向截止时“保持保持保持保持”该峰值。该峰值。该峰值。
31、该峰值。为此，要求：为此，要求：为此，要求：为此，要求： 式中，式中，式中，式中，R R R Rs s s s和和和和r r r rd d d d分别为等效信号源分别为等效信号源分别为等效信号源分别为等效信号源u(t)u(t)u(t)u(t)的内阻和二极管正的内阻和二极管正的内阻和二极管正的内阻和二极管正向导通电阻，向导通电阻，向导通电阻，向导通电阻，C C C C为充电电容为充电电容为充电电容为充电电容,R,R,R,RL L L L为等效负载电阻，为等效负载电阻，为等效负载电阻，为等效负载电阻，T T T Tminminminmin和和和和T T T Tmaxmaxmaxmax为为为为u(t
32、)u(t)u(t)u(t)的最小和最大周期。的最小和最大周期。的最小和最大周期。的最小和最大周期。从波形图可以看出，峰值检波电路的输出存在从波形图可以看出，峰值检波电路的输出存在从波形图可以看出，峰值检波电路的输出存在从波形图可以看出，峰值检波电路的输出存在较小的波动，其较小的波动，其较小的波动，其较小的波动，其平均值略小于实际峰值平均值略小于实际峰值平均值略小于实际峰值平均值略小于实际峰值。1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理u平均值检波原理平均值检波原理平均值检波原理平均值检波原理 由二极管桥式整流（全波整流和半波整流）电路完成。由二极管桥式整流
33、（全波整流和半波整流）电路完成。由二极管桥式整流（全波整流和半波整流）电路完成。由二极管桥式整流（全波整流和半波整流）电路完成。如图，整流电路输出直流电流如图，整流电路输出直流电流如图，整流电路输出直流电流如图，整流电路输出直流电流I I I I0 0 0 0，其平均值与被测输入其平均值与被测输入其平均值与被测输入其平均值与被测输入电压电压电压电压u(t)u(t)u(t)u(t)的平均值成正比（与的平均值成正比（与的平均值成正比（与的平均值成正比（与u(t)u(t)u(t)u(t)的波形无关）。的波形无关）。的波形无关）。的波形无关）。（电容（电容（电容（电容C C C C用于滤除整流后的交流
34、成分，避免指针摆动）用于滤除整流后的交流成分，避免指针摆动）用于滤除整流后的交流成分，避免指针摆动）用于滤除整流后的交流成分，避免指针摆动）1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理u平均值检波原理平均值检波原理平均值检波原理平均值检波原理以全波整流电路为例，以全波整流电路为例，以全波整流电路为例，以全波整流电路为例，I I I I0 0 0 0的平均值为的平均值为的平均值为的平均值为 式中，式中，式中，式中，T T T T为为为为u(t)u(t)u(t)u(t)的周期，的周期，的周期，的周期，r r r rd d d d和和和和r r r rm m m
35、m分别为检波二极管的分别为检波二极管的分别为检波二极管的分别为检波二极管的正向导通电阻和电流表内阻，可视为常数（它反映了正向导通电阻和电流表内阻，可视为常数（它反映了正向导通电阻和电流表内阻，可视为常数（它反映了正向导通电阻和电流表内阻，可视为常数（它反映了检波器的灵敏度检波器的灵敏度检波器的灵敏度检波器的灵敏度 ）。）。）。）。于是，于是，于是，于是，I I I I0 0 0 0的平均值的平均值的平均值的平均值 与与与与u(t)u(t)u(t)u(t)的平均值的平均值的平均值的平均值 成正比。成正比。成正比。成正比。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第23页1.1.交流交流/
36、 /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理u有效值检波原理有效值检波原理有效值检波原理有效值检波原理利用二极管平方律伏安特性检波利用二极管平方律伏安特性检波利用二极管平方律伏安特性检波利用二极管平方律伏安特性检波 根据根据根据根据 为得到有效值为得到有效值为得到有效值为得到有效值, , , ,首先需对首先需对首先需对首先需对u(t)u(t)u(t)u(t)平方平方平方平方 小信号时二极管正向伏安特性曲线可近似为平方关系。小信号时二极管正向伏安特性曲线可近似为平方关系。小信号时二极管正向伏安特性曲线可近似为平方关系。小信号时二极管正向伏安特性曲线可近似为平方关系。缺点：精度低
37、且动态范围小。缺点：精度低且动态范围小。缺点：精度低且动态范围小。缺点：精度低且动态范围小。 因此，实际应用中，采用因此，实际应用中，采用因此，实际应用中，采用因此，实际应用中，采用分段逼近平方律分段逼近平方律分段逼近平方律分段逼近平方律的二极管伏的二极管伏的二极管伏的二极管伏安特性曲线图的电路。安特性曲线图的电路。安特性曲线图的电路。安特性曲线图的电路。1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理u利用模拟运算的集成电路检波利用模拟运算的集成电路检波利用模拟运算的集成电路检波利用模拟运算的集成电路检波 原理图原理图原理图原理图通过多级运算器级连实现通过多级
38、运算器级连实现通过多级运算器级连实现通过多级运算器级连实现模拟乘法器（平方）模拟乘法器（平方）模拟乘法器（平方）模拟乘法器（平方）积分积分积分积分开方开方开方开方比例运算。比例运算。比例运算。比例运算。 单片集成单片集成单片集成单片集成TRMS/DCTRMS/DCTRMS/DCTRMS/DC电路，如电路，如电路，如电路，如AD536AKAD536AKAD536AKAD536AK等。等。等。等。1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理u利用热电偶有效值检波利用热电偶有效值检波利用热电偶有效值检波利用热电偶有效值检波热电效应：两种不同导体的两端相互连接在一起
39、，组热电效应：两种不同导体的两端相互连接在一起，组热电效应：两种不同导体的两端相互连接在一起，组热电效应：两种不同导体的两端相互连接在一起，组成一个闭合回路，当两节点处温度不同时，回路中将成一个闭合回路，当两节点处温度不同时，回路中将成一个闭合回路，当两节点处温度不同时，回路中将成一个闭合回路，当两节点处温度不同时，回路中将产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，产生电动势，从而形成电流，这一现象称为热电效应，所产生的电动势称为所产生的电动势称为所产生的电动势称为所产生的电动势称为热电动势热
40、电动势热电动势热电动势。热电效应原理图热电效应原理图热电效应原理图热电效应原理图当热端当热端当热端当热端T T T T和冷端和冷端和冷端和冷端T0T0T0T0存在温差时（即存在温差时（即存在温差时（即存在温差时（即TT0TT0TT0TT0），），），），则存在热则存在热则存在热则存在热电动势，且电动势，且电动势，且电动势，且热电动势的大小与温差热电动势的大小与温差热电动势的大小与温差热电动势的大小与温差T=T-T0T=T-T0T=T-T0T=T-T0成正比。成正比。成正比。成正比。1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理u利用热电偶有效值检波利用热电偶有
41、效值检波利用热电偶有效值检波利用热电偶有效值检波热电偶：热电偶：热电偶：热电偶： 将两种不同金属进行特别封装并标定后，称为一将两种不同金属进行特别封装并标定后，称为一将两种不同金属进行特别封装并标定后，称为一将两种不同金属进行特别封装并标定后，称为一对热电偶（简称热偶）。对热电偶（简称热偶）。对热电偶（简称热偶）。对热电偶（简称热偶）。热电偶温度测量原理：热电偶温度测量原理：热电偶温度测量原理：热电偶温度测量原理： 若冷端温度为恒定的参考温度，则通过热电动势若冷端温度为恒定的参考温度，则通过热电动势若冷端温度为恒定的参考温度，则通过热电动势若冷端温度为恒定的参考温度，则通过热电动势就可得到热端
42、（被测温度点）的温度。就可得到热端（被测温度点）的温度。就可得到热端（被测温度点）的温度。就可得到热端（被测温度点）的温度。热电偶有效值检波原理：热电偶有效值检波原理：热电偶有效值检波原理：热电偶有效值检波原理：若通过被测交流电压对热电偶的热端进行加热，则热若通过被测交流电压对热电偶的热端进行加热，则热若通过被测交流电压对热电偶的热端进行加热，则热若通过被测交流电压对热电偶的热端进行加热，则热电动势将反映该交流电压的有效值，从而实现了有效电动势将反映该交流电压的有效值，从而实现了有效电动势将反映该交流电压的有效值，从而实现了有效电动势将反映该交流电压的有效值，从而实现了有效值检波。如下图。值检
43、波。如下图。值检波。如下图。值检波。如下图。1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理热电偶有效值检波原理图热电偶有效值检波原理图热电偶有效值检波原理图热电偶有效值检波原理图图中，直流电流图中，直流电流图中，直流电流图中，直流电流I I I I与被测电压与被测电压与被测电压与被测电压u(t)u(t)u(t)u(t)的有效值的有效值的有效值的有效值V V V V的关系：的关系：的关系：的关系： 电流电流电流电流I I I I热电动势热电动势热电动势热电动势热端与冷端的温差，而热端温度热端与冷端的温差，而热端温度热端与冷端的温差，而热端温度热端与冷端的温差，而
44、热端温度u(t)u(t)u(t)u(t)功率功率功率功率u(t)u(t)u(t)u(t)的有效值的有效值的有效值的有效值V V V V的平方，故，的平方，故，的平方，故，的平方，故， 1.1.交流交流/ /直流电压（直流电压（AC-DCAC-DC）转换原理转换原理表头刻度线性化处理：采用两对相同的热电偶，分别表头刻度线性化处理：采用两对相同的热电偶，分别表头刻度线性化处理：采用两对相同的热电偶，分别表头刻度线性化处理：采用两对相同的热电偶，分别称为称为称为称为测量热电偶和平衡热电偶测量热电偶和平衡热电偶测量热电偶和平衡热电偶测量热电偶和平衡热电偶，如下图。，如下图。，如下图。，如下图。2.2.
45、峰值电压表原理、刻度特性和误差分析峰值电压表原理、刻度特性和误差分析 u原理原理原理原理峰值响应，即：峰值响应，即：峰值响应，即：峰值响应，即：u(t)u(t)峰值检波峰值检波峰值检波峰值检波放大放大放大放大驱动表驱动表驱动表驱动表头头头头u刻度特性刻度特性刻度特性刻度特性表头刻度按（纯）表头刻度按（纯）表头刻度按（纯）表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度正弦波有效值刻度正弦波有效值刻度正弦波有效值刻度。因此：。因此：。因此：。因此：当输入当输入当输入当输入u(t)u(t)为正弦波时，为正弦波时，为正弦波时，为正弦波时，读数读数读数读数即为即为即为即为u(t)u(t)的有效值的有效值的有效值的有效
46、值V V V V（而而而而不是该纯正弦波的峰值不是该纯正弦波的峰值不是该纯正弦波的峰值不是该纯正弦波的峰值V V V Vp p p p）。）。）。）。对于非正弦波的任意波形，读数对于非正弦波的任意波形，读数对于非正弦波的任意波形，读数对于非正弦波的任意波形，读数没有直接意义（既没有直接意义（既没有直接意义（既没有直接意义（既不等于其峰值不等于其峰值不等于其峰值不等于其峰值V V V Vp p p p也不等于其有效值也不等于其有效值也不等于其有效值也不等于其有效值V V V V）。）。）。）。但可由读数但可由读数但可由读数但可由读数换算出峰值和有效值。换算出峰值和有效值。换算出峰值和有效值。换算
47、出峰值和有效值。2.2.峰值电压表原理、刻度特性和误差分析峰值电压表原理、刻度特性和误差分析u刻度特性刻度特性刻度特性刻度特性由读数由读数由读数由读数换算出峰值和有效值的换算步骤如下：换算出峰值和有效值的换算步骤如下：换算出峰值和有效值的换算步骤如下：换算出峰值和有效值的换算步骤如下： 第一步，把读数第一步，把读数第一步，把读数第一步，把读数想象为有效值想象为有效值想象为有效值想象为有效值( ( ( (峰值表按正弦有峰值表按正弦有峰值表按正弦有峰值表按正弦有效值效值效值效值刻度的刻度的刻度的刻度的, ,即即即即第二步，将第二步，将第二步，将第二步，将V V V V 转换为该纯正弦波的峰值转换为
48、该纯正弦波的峰值转换为该纯正弦波的峰值转换为该纯正弦波的峰值第三步，假设峰值等于第三步，假设峰值等于第三步，假设峰值等于第三步，假设峰值等于V V V Vp p p p 的被测波形（任意波）输的被测波形（任意波）输的被测波形（任意波）输的被测波形（任意波）输入入入入 ，即，即，即，即注：注：注：注：“对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，则读数相等则读数相等则读数相等则读数相等” 。第四步，由第四步，由第四步，由第四步，由 ，再根据该波形的波峰因数（查，再根据该波形的波峰因
49、数（查，再根据该波形的波峰因数（查，再根据该波形的波峰因数（查表可得），其有效值表可得），其有效值表可得），其有效值表可得），其有效值2.2.峰值电压表原理、刻度特性和误差分析峰值电压表原理、刻度特性和误差分析u刻度特性刻度特性刻度特性刻度特性综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数没有直接意义，由读数没有直接意义，由读数没有直接意义，由读数没有直接意义，由读数到峰值和有效值需进行换算，到峰值和有效值需进行换算，到峰值和有效值需进行换算，到峰值和有效值需进行换
50、算，换算关系归纳如下：换算关系归纳如下：换算关系归纳如下：换算关系归纳如下：式中，式中，式中，式中，为峰值电压表读数，为波峰因数。为峰值电压表读数，为波峰因数。为峰值电压表读数，为波峰因数。为峰值电压表读数，为波峰因数。 波形误差。若将读数波形误差。若将读数波形误差。若将读数波形误差。若将读数直接作为有效值，产生的误差。直接作为有效值，产生的误差。直接作为有效值，产生的误差。直接作为有效值，产生的误差。3.3.平均值电压表原理、刻度特性和误差分析平均值电压表原理、刻度特性和误差分析 u原理原理原理原理均值响应，即：均值响应，即：均值响应，即：均值响应，即：u(t) u(t) 放大放大放大放大均
51、值检波均值检波均值检波均值检波驱动表头驱动表头驱动表头驱动表头u刻度特性刻度特性刻度特性刻度特性表头刻度按（纯）表头刻度按（纯）表头刻度按（纯）表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度正弦波有效值刻度正弦波有效值刻度正弦波有效值刻度。因此：。因此：。因此：。因此：当输入当输入当输入当输入u(t)u(t)为正弦波时，为正弦波时，为正弦波时，为正弦波时，读数读数读数读数即为即为即为即为u(t)u(t)的有效值的有效值的有效值的有效值V V V V（而而而而不是该纯正弦波的均值不是该纯正弦波的均值不是该纯正弦波的均值不是该纯正弦波的均值）。）。）。）。对于非正弦波的任意波形，读数对于非正弦波的任意波形，读数
52、对于非正弦波的任意波形，读数对于非正弦波的任意波形，读数没有直接意义（既没有直接意义（既没有直接意义（既没有直接意义（既不等于其均值也不等于其有效值不等于其均值也不等于其有效值不等于其均值也不等于其有效值不等于其均值也不等于其有效值V V V V）。）。）。）。但可由读数但可由读数但可由读数但可由读数换换换换算出均值和有效值。算出均值和有效值。算出均值和有效值。算出均值和有效值。3.3.平均值电压表原理、刻度特性和误差分析平均值电压表原理、刻度特性和误差分析u刻度特性刻度特性刻度特性刻度特性由读数由读数由读数由读数换算出均值和有效值的换算步骤如下：换算出均值和有效值的换算步骤如下：换算出均值和
53、有效值的换算步骤如下：换算出均值和有效值的换算步骤如下： 第一步，把读数第一步，把读数第一步，把读数第一步，把读数想象为有效值等于想象为有效值等于想象为有效值等于想象为有效值等于的纯正弦波的纯正弦波的纯正弦波的纯正弦波输入时的读数，即输入时的读数，即输入时的读数，即输入时的读数，即第二步，由第二步，由第二步，由第二步，由 计算该纯正弦波均值计算该纯正弦波均值计算该纯正弦波均值计算该纯正弦波均值第三步，假设均值等于第三步，假设均值等于第三步，假设均值等于第三步，假设均值等于 的被测波形（任意波）的被测波形（任意波）的被测波形（任意波）的被测波形（任意波）输入输入输入输入 ，即，即，即，即注：注：
54、注：注：“对于均值电压表，（任意波形的）均值相等，对于均值电压表，（任意波形的）均值相等，对于均值电压表，（任意波形的）均值相等，对于均值电压表，（任意波形的）均值相等，则读数相等则读数相等则读数相等则读数相等” 。第四步，由第四步，由第四步，由第四步，由 ，再根据该波形的波形因数（查，再根据该波形的波形因数（查，再根据该波形的波形因数（查，再根据该波形的波形因数（查表可得），其有效值表可得），其有效值表可得），其有效值表可得），其有效值3.3.平均值电压表原理、刻度特性和误差分析平均值电压表原理、刻度特性和误差分析u刻度特性刻度特性刻度特性刻度特性综上所述，对于任意波形而言，均值电压表的读数
55、综上所述，对于任意波形而言，均值电压表的读数综上所述，对于任意波形而言，均值电压表的读数综上所述，对于任意波形而言，均值电压表的读数没有直接意义，由读数没有直接意义，由读数没有直接意义，由读数没有直接意义，由读数到均值和有效值需进行换算，到均值和有效值需进行换算，到均值和有效值需进行换算，到均值和有效值需进行换算，换算关系归纳如下：换算关系归纳如下：换算关系归纳如下：换算关系归纳如下：式中，式中，式中，式中，为均值电压表读数，为均值电压表读数，为均值电压表读数，为均值电压表读数，K K K KF F F F为波形因数。为波形因数。为波形因数。为波形因数。波形误差。若将读数波形误差。若将读数波形
56、误差。若将读数波形误差。若将读数直接作为有效值，产生的误差直接作为有效值，产生的误差直接作为有效值，产生的误差直接作为有效值，产生的误差4.4.实例分析实例分析 例例例例 用用用用具具具具有有有有正正正正弦弦弦弦有有有有效效效效值值值值刻刻刻刻度度度度的的的的峰峰峰峰值值值值电电电电压压压压表表表表测测测测量量量量一一一一个个个个方方方方波波波波电电电电压压压压，读数为读数为读数为读数为1.0V1.0V1.0V1.0V，问如何从该读数得到方波电压的有效值？问如何从该读数得到方波电压的有效值？问如何从该读数得到方波电压的有效值？问如何从该读数得到方波电压的有效值？ 解解解解 根据上述峰值电压表的
57、刻度特性，由读数根据上述峰值电压表的刻度特性，由读数根据上述峰值电压表的刻度特性，由读数根据上述峰值电压表的刻度特性，由读数=1.0V=1.0V=1.0V=1.0V，第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值=1.0V=1.0V=1.0V=1.0V；第二步，该正弦波的峰值第二步，该正弦波的峰值第二步，该正弦波的峰值第二步，该正弦波的峰值=1.4V=1.4V=1.4V=1.4V；第三步，将方波电压引入电压表输入，其峰值第三步，将方波电压引入电压表输入，其峰值第三步，将方波
58、电压引入电压表输入，其峰值第三步，将方波电压引入电压表输入，其峰值V V V Vp p p p=1.4V=1.4V=1.4V=1.4V；第第第第四四四四步步步步，查查查查表表表表可可可可知知知知，方方方方波波波波的的的的波波波波峰峰峰峰因因因因数数数数K K K Kp p p p=1=1=1=1，则则则则该该该该方方方方波波波波的的的的有有有有效值为：效值为：效值为：效值为： V=V=V=V=V V V Vp p p p/K/K/K/Kp p p p=1.4V=1.4V=1.4V=1.4V。波形误差为：波形误差为：波形误差为：波形误差为：( ( ( (可见若不换算，波形误差是很大的可见若不换算
59、，波形误差是很大的可见若不换算，波形误差是很大的可见若不换算，波形误差是很大的) ) ) )4.4.实例分析实例分析 例例例例 用用用用具具具具有有有有正正正正弦弦弦弦有有有有效效效效值值值值刻刻刻刻度度度度的的的的均均均均值值值值电电电电压压压压表表表表测测测测量量量量一一一一个个个个方方方方波波波波电压，读数为电压，读数为电压，读数为电压，读数为1.0V1.0V，问该方波电压的有效值为多少？问该方波电压的有效值为多少？问该方波电压的有效值为多少？问该方波电压的有效值为多少？ 解解解解 由读数由读数由读数由读数到均值和有效值到均值和有效值到均值和有效值到均值和有效值的的的的换算换算换算换算:
60、 : : : 方波均值方波均值方波均值方波均值 0.9V0.9V0.9V0.9V； 方波的波形因数方波的波形因数方波的波形因数方波的波形因数 =1=1=1=1，则该方波的有效值为则该方波的有效值为则该方波的有效值为则该方波的有效值为: : : : 0.9V 0.9V 0.9V 0.9V。 5 53 33 3 模拟式交流电压表模拟式交流电压表u模拟电压表组成方案模拟电压表组成方案模拟电压表组成方案模拟电压表组成方案检波器检波器检波器检波器是实现交流电压测量（是实现交流电压测量（是实现交流电压测量（是实现交流电压测量（AC-DCAC-DCAC-DCAC-DC变换）的核心部件，变换）的核心部件，变换
61、）的核心部件，变换）的核心部件，同时，为了测量小信号电压，同时，为了测量小信号电压，同时，为了测量小信号电压，同时，为了测量小信号电压，放大器放大器放大器放大器也是电压表中不也是电压表中不也是电压表中不也是电压表中不可缺少的部件，因此，组成方案有两种类型：可缺少的部件，因此，组成方案有两种类型：可缺少的部件，因此，组成方案有两种类型：可缺少的部件，因此，组成方案有两种类型：一种是先检波后放大，称为一种是先检波后放大，称为一种是先检波后放大，称为一种是先检波后放大，称为检波检波检波检波- - - -放大式放大式放大式放大式；一种是先放大后检波，称为一种是先放大后检波，称为一种是先放大后检波，称为
62、一种是先放大后检波，称为放大放大放大放大- - - -检波式检波式检波式检波式。 模拟电压表的两个重要指标：模拟电压表的两个重要指标：模拟电压表的两个重要指标：模拟电压表的两个重要指标：带宽和灵敏度带宽和灵敏度带宽和灵敏度带宽和灵敏度( ( ( (分辨力分辨力分辨力分辨力) ) ) )。u1 1 1 1）检波）检波）检波）检波- - - -放大式电压表放大式电压表放大式电压表放大式电压表组成框图组成框图组成框图组成框图1 1）检波）检波- -放大式电压表放大式电压表a. a. 组成框图组成框图组成框图组成框图; b.; b.提高灵敏度措施提高灵敏度措施提高灵敏度措施提高灵敏度措施检波器检波器检
63、波器检波器决定电压表的频率范围、输入阻抗和分辨力。决定电压表的频率范围、输入阻抗和分辨力。决定电压表的频率范围、输入阻抗和分辨力。决定电压表的频率范围、输入阻抗和分辨力。 峰值电压表峰值电压表峰值电压表峰值电压表常用这种类型。常用这种类型。常用这种类型。常用这种类型。 1 1）检波）检波- -放大式电压表放大式电压表检波器检波器检波器检波器为提高频率范围，为提高频率范围，为提高频率范围，为提高频率范围，采用超高频二极管检波采用超高频二极管检波采用超高频二极管检波采用超高频二极管检波，其频率，其频率，其频率，其频率范围可从范围可从范围可从范围可从直流到几百兆赫直流到几百兆赫直流到几百兆赫直流到几
64、百兆赫。 为减小高频信号在传输过程中的损失，通常将峰值为减小高频信号在传输过程中的损失，通常将峰值为减小高频信号在传输过程中的损失，通常将峰值为减小高频信号在传输过程中的损失，通常将峰值检波器直接设计在探头中检波器直接设计在探头中检波器直接设计在探头中检波器直接设计在探头中。放大器放大器放大器放大器为提高灵敏度，采用高增益、低漂移的直流放大器，为提高灵敏度，采用高增益、低漂移的直流放大器，为提高灵敏度，采用高增益、低漂移的直流放大器，为提高灵敏度，采用高增益、低漂移的直流放大器，如如如如斩波稳零式直流放大器斩波稳零式直流放大器斩波稳零式直流放大器斩波稳零式直流放大器，其灵敏度可达几十微伏。，其
65、灵敏度可达几十微伏。，其灵敏度可达几十微伏。，其灵敏度可达几十微伏。称之为称之为称之为称之为“调制式电压表调制式电压表调制式电压表调制式电压表” ” ” ” ，如国产，如国产，如国产，如国产HFJ-8HFJ-8HFJ-8HFJ-8型高型高型高型高频毫伏表，最低量程为频毫伏表，最低量程为频毫伏表，最低量程为频毫伏表，最低量程为3mV3mV3mV3mV，最高工作频率，最高工作频率，最高工作频率，最高工作频率300MHz300MHz300MHz300MHz。5 53 33 3 模拟式交流电压表模拟式交流电压表u2 2 2 2）放大）放大）放大）放大- - - -检波式电压表检波式电压表检波式电压表检
66、波式电压表组成框图组成框图组成框图组成框图先放大再检波，先放大再检波，先放大再检波，先放大再检波，因此灵敏度很高因此灵敏度很高因此灵敏度很高因此灵敏度很高。均值电压表均值电压表均值电压表均值电压表常用这种方式。常用这种方式。常用这种方式。常用这种方式。放大器放大器放大器放大器宽带交流放大器决定了电压表的频率范围。一般上宽带交流放大器决定了电压表的频率范围。一般上宽带交流放大器决定了电压表的频率范围。一般上宽带交流放大器决定了电压表的频率范围。一般上限为限为限为限为10MHz10MHz10MHz10MHz。常称为常称为常称为常称为“宽频毫伏表宽频毫伏表宽频毫伏表宽频毫伏表”或或或或“视频毫伏视频
67、毫伏视频毫伏视频毫伏表表表表” 。灵敏度受仍受宽带交流放大器内部噪声限制。灵敏度受仍受宽带交流放大器内部噪声限制。灵敏度受仍受宽带交流放大器内部噪声限制。灵敏度受仍受宽带交流放大器内部噪声限制。5 53 33 3 模拟式交流电压表模拟式交流电压表u3 3）分贝测量及宽频电平表分贝测量及宽频电平表分贝测量及宽频电平表分贝测量及宽频电平表分贝分贝分贝分贝声学中，分贝是表示音量强弱的一个单位。声学中，分贝是表示音量强弱的一个单位。声学中，分贝是表示音量强弱的一个单位。声学中，分贝是表示音量强弱的一个单位。通信系统中，也常用分贝表示电平或功率。通信系统中，也常用分贝表示电平或功率。通信系统中，也常用分
68、贝表示电平或功率。通信系统中，也常用分贝表示电平或功率。当用分贝表示功率时，定义为：当用分贝表示功率时，定义为：当用分贝表示功率时，定义为：当用分贝表示功率时，定义为：当用分贝表示电压时，当用分贝表示电压时，当用分贝表示电压时，当用分贝表示电压时，由功率与电压的关系：由功率与电压的关系：由功率与电压的关系：由功率与电压的关系： 和和和和当当当当R R R R1 1 1 1=R=R=R=R2 2 2 2时，有时，有时，有时，有3）分贝测量及宽频电平表分贝测量及宽频电平表分贝分贝分贝分贝可见，分贝是一个用对数表示的相对量值（记作可见，分贝是一个用对数表示的相对量值（记作可见，分贝是一个用对数表示的
69、相对量值（记作可见，分贝是一个用对数表示的相对量值（记作dBdBdBdB），），），），如果相对于一个确定的参考基准量，此时的如果相对于一个确定的参考基准量，此时的如果相对于一个确定的参考基准量，此时的如果相对于一个确定的参考基准量，此时的分贝值则表示了一个分贝值则表示了一个分贝值则表示了一个分贝值则表示了一个绝对电平绝对电平绝对电平绝对电平。若若若若P P P P2 2 2 2= P= P= P= P0 0 0 0（基准量），并基准量），并基准量），并基准量），并取取取取P P P P0 0 0 0=1mW=1mW=1mW=1mW；P P P P1 1 1 1= = = =被测功率，用被测功
70、率，用被测功率，用被测功率，用P P P Px x x x表示，其分贝值用表示，其分贝值用表示，其分贝值用表示，其分贝值用dBdBdBdBm m m m表示表示表示表示（下（下（下（下标标标标m m m m指示以指示以指示以指示以mWmWmWmW为单位表示被测功率绝对值）。为单位表示被测功率绝对值）。为单位表示被测功率绝对值）。为单位表示被测功率绝对值）。则则则则功率电平功率电平功率电平功率电平： 显然，当显然，当显然，当显然，当P P P Px x x x=P=P=P=P0 0 0 0=1mW=1mW=1mW=1mW为为为为0dB0dB0dB0dBm m m m时，若时，若时，若时，若P P
71、 P Px x x x1mW1mW1mW1mW，分贝值为分贝值为分贝值为分贝值为正，若正，若正，若正，若P P P Px x x x1mW1mW1mW1mW，分贝值为负。分贝值为负。分贝值为负。分贝值为负。3）分贝测量及宽频电平表分贝测量及宽频电平表分贝分贝分贝分贝电压电平电压电平电压电平电压电平：以：以：以：以600600600600电阻上吸收电阻上吸收电阻上吸收电阻上吸收P P P P0 0 0 0=1mW=1mW=1mW=1mW的基准功率时的基准功率时的基准功率时的基准功率时电压的有效值为参考基准量电压的有效值为参考基准量电压的有效值为参考基准量电压的有效值为参考基准量V V V V0
72、0 0 0(p=V(p=V(p=V(p=V2 2 2 2/R)/R)/R)/R)。由于由于由于由于因此，取基准量因此，取基准量因此，取基准量因此，取基准量V V V V0 0 0 0=0.775V=0.775V=0.775V=0.775V，其分贝值用其分贝值用其分贝值用其分贝值用dBdBdBdB或或或或dBdBdBdBV V V V表表表表示（下标示（下标示（下标示（下标V V V V指示以指示以指示以指示以V V V V为单位表示被测电压绝对值）。为单位表示被测电压绝对值）。为单位表示被测电压绝对值）。为单位表示被测电压绝对值）。 对于任意被测电压对于任意被测电压对于任意被测电压对于任意被测
73、电压V V V Vx x x x，其电压电平定义为其电压电平定义为其电压电平定义为其电压电平定义为 和和和和 之间可换算或查表。之间可换算或查表。之间可换算或查表。之间可换算或查表。3）分贝测量及宽频电平表分贝测量及宽频电平表宽频电平表宽频电平表宽频电平表宽频电平表具有分贝读数的电压表称为具有分贝读数的电压表称为具有分贝读数的电压表称为具有分贝读数的电压表称为“宽频电平表宽频电平表宽频电平表宽频电平表” ” ” ” 。组成框图：组成框图：组成框图：组成框图：在均值电压表（放大在均值电压表（放大在均值电压表（放大在均值电压表（放大- - - -检波式）基础上设计的。检波式）基础上设计的。检波式）
74、基础上设计的。检波式）基础上设计的。3）分贝测量及宽频电平表分贝测量及宽频电平表宽频电平表宽频电平表宽频电平表宽频电平表宽频电平表刻度特性及宽频电平表刻度特性及宽频电平表刻度特性及宽频电平表刻度特性及dBdBdBdB值的读出。值的读出。值的读出。值的读出。电压电平测量电压电平测量电压电平测量电压电平测量：表头标定时选择输入阻抗表头标定时选择输入阻抗表头标定时选择输入阻抗表头标定时选择输入阻抗600600600600，则对应的则对应的则对应的则对应的0dB0dB0dB0dB电压为电压为电压为电压为0.775V0.775V0.775V0.775V（有效值）有效值）有效值）有效值）。通常通常通常通常
75、0dB0dB0dB0dB约约约约在表头指针满刻度的在表头指针满刻度的在表头指针满刻度的在表头指针满刻度的2/32/32/32/3左右，左右，左右，左右，0dB0dB0dB0dB的左边为的左边为的左边为的左边为- - - -dBdBdBdB（0.775V0.775V0.775V0.775V0.775V0.775V0.775V）。）。）。）。 表头读数只能表示输入无衰减且交流放大器增益为表头读数只能表示输入无衰减且交流放大器增益为表头读数只能表示输入无衰减且交流放大器增益为表头读数只能表示输入无衰减且交流放大器增益为1 1 1 1时被测电压的分贝值。时被测电压的分贝值。时被测电压的分贝值。时被测电
76、压的分贝值。当引入衰减和放大后，被测电压的当引入衰减和放大后，被测电压的当引入衰减和放大后，被测电压的当引入衰减和放大后，被测电压的dBdBdBdB值应为：值应为：值应为：值应为：衰减器读数表头读数衰减器读数表头读数衰减器读数表头读数衰减器读数表头读数。5 54 4 直流电压的数字化测量直流电压的数字化测量 u5 5 5 54 4 4 41 DVM1 DVM1 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标u1 1 1 1）DVMDVMDVMDVM的组成的组成的组成的组成数字电压表（数字电压表（数字电压表（数字电压表（Digit
77、al Voltage MeterDigital Voltage MeterDigital Voltage MeterDigital Voltage Meter，简称简称简称简称DVMDVMDVMDVM）。）。）。）。组成框图组成框图组成框图组成框图5 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标应用应用应用应用直流或慢变化电压直流或慢变化电压直流或慢变化电压直流或慢变化电压信号的测量（通常采用高精度低信号的测量（通常采用高精度低信号的测量（通常采用高精度低信号的测量（通常采用高精度低速速速速A/DA/DA/DA/D转换器）。转换器）。转换器）。转换器）。通过通过
78、通过通过AC-DCAC-DCAC-DCAC-DC变换电路，也可测量交流电压的有效值、变换电路，也可测量交流电压的有效值、变换电路，也可测量交流电压的有效值、变换电路，也可测量交流电压的有效值、平均值、峰值，构成平均值、峰值，构成平均值、峰值，构成平均值、峰值，构成交流数字电压表交流数字电压表交流数字电压表交流数字电压表。 通过电流通过电流通过电流通过电流- - - -电压、阻抗电压、阻抗电压、阻抗电压、阻抗- - - -电压等变换，实现电流、阻电压等变换，实现电流、阻电压等变换，实现电流、阻电压等变换，实现电流、阻抗等测量，进一步扩展其功能。抗等测量，进一步扩展其功能。抗等测量，进一步扩展其功
79、能。抗等测量，进一步扩展其功能。基于微处理器的智能化基于微处理器的智能化基于微处理器的智能化基于微处理器的智能化DVMDVMDVMDVM称为称为称为称为数字多用表（数字多用表（数字多用表（数字多用表（DMMDMMDMMDMM，Digital Digital Digital Digital MultiMeterMultiMeterMultiMeterMultiMeter）。DMMDMMDMMDMM功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处理能力（平均、方差计算等）和通信接口理能力
80、（平均、方差计算等）和通信接口理能力（平均、方差计算等）和通信接口理能力（平均、方差计算等）和通信接口( ( ( (如如如如GPIB)GPIB)GPIB)GPIB)。5 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标2 2 2 2）主要性能指标）主要性能指标）主要性能指标）主要性能指标显示位数：显示位数：显示位数：显示位数：完整显示位完整显示位完整显示位完整显示位能够显示能够显示能够显示能够显示09090909的数字。的数字。的数字。的数字。非完整显示非完整显示非完整显示非完整显示位位位位( ( ( (俗称半位俗称半位俗称半位俗称半位) ) ) )只能显示只能显示
81、只能显示只能显示0 0 0 0和和和和1 1 1 1（在最高位上）。（在最高位上）。（在最高位上）。（在最高位上）。如如如如4 4 4 4位位位位DVMDVMDVMDVM，具有，具有，具有，具有4 4 4 4位完整显示位，其最大显示数字为位完整显示位，其最大显示数字为位完整显示位，其最大显示数字为位完整显示位，其最大显示数字为9999 9999 9999 9999 。而。而。而。而 位（位（位（位（4 4 4 4位半）位半）位半）位半）DVMDVMDVMDVM，具有，具有，具有，具有4 4 4 4位完整显示位，位完整显示位，位完整显示位，位完整显示位，1 1 1 1位位位位非完整显示位，其最大
82、显示数字为非完整显示位，其最大显示数字为非完整显示位，其最大显示数字为非完整显示位，其最大显示数字为19999 19999 19999 19999 分辨力：指分辨力：指分辨力：指分辨力：指DVMDVMDVMDVM能够能够能够能够分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力。反映了。反映了。反映了。反映了DVMDVMDVMDVM灵敏度，用每个字对应的电压值来表示，即灵敏度，用每个字对应的电压值来表示，即灵敏度，用每个字对应的电压值来表示，即灵敏度，用每个字对应的电压值来表示，即V/V/V/V/字字字字。不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同
83、，显然，不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，在最在最在最在最小量程上具有最高分辨力小量程上具有最高分辨力小量程上具有最高分辨力小量程上具有最高分辨力。例如，例如，例如，例如，3 3 3 3位半的位半的位半的位半的DVMDVMDVMDVM，在，在，在，在200mV200mV200mV200mV最小量程上，可以测量的最最小量程上，可以测量的最最小量程上，可以测量的最最小量程上，可以测量的最大输入电压为大输入电压为大输入电压为大输入电压为199.9mV199.9mV199.9mV199.
84、9mV，其分辨力为，其分辨力为，其分辨力为，其分辨力为0.1mV/0.1mV/0.1mV/0.1mV/字（即字（即字（即字（即当当当当输入电压变化输入电压变化输入电压变化输入电压变化0.1mV0.1mV0.1mV0.1mV时，显示的末尾数字将变化时，显示的末尾数字将变化时，显示的末尾数字将变化时，显示的末尾数字将变化“1 1 1 1个个个个字字字字” ）。）。）。）。5 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标测量精度测量精度测量精度测量精度n n取决于取决于取决于取决于DVMDVMDVMDVM的固有误差和使用时的附加误差（温的固有误差和使用时的附加误差（温
85、的固有误差和使用时的附加误差（温的固有误差和使用时的附加误差（温度等）。度等）。度等）。度等）。n n固有误差表达式：固有误差表达式：固有误差表达式：固有误差表达式：式中，式中，式中，式中，VxVxVxVx被测电压的读数；被测电压的读数；被测电压的读数；被测电压的读数；VmVmVmVm该量程的该量程的该量程的该量程的满度值（满度值（满度值（满度值（Full Scale, FSFull Scale, FSFull Scale, FSFull Scale, FS）；）；）；）； 固有误差由两部固有误差由两部固有误差由两部固有误差由两部分构成：读数误差和满度误差。分构成：读数误差和满度误差。分构成：
86、读数误差和满度误差。分构成：读数误差和满度误差。n n读数误差：读数误差：读数误差：读数误差： 与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括DVMDVMDVMDVM的刻度系数误差和非线性误差。的刻度系数误差和非线性误差。的刻度系数误差和非线性误差。的刻度系数误差和非线性误差。n n满度误差：满度误差：满度误差：满度误差： 与当前读数无关，只与选用的与当前读数无关，只与选用的与当前读数无关，只与选用的与当前读数无关，只与选用的量程有关。量程有关。量程有关。量程有关。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第50页5 54 41 DVM1
87、 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标测量精度测量精度测量精度测量精度n n有时将有时将有时将有时将 等效为等效为等效为等效为“nnnn字字字字”的电压量表示，的电压量表示，的电压量表示，的电压量表示，即即即即 n n如某台如某台如某台如某台4 4 4 4位半位半位半位半DVMDVMDVMDVM，说明书给出基本量程为说明书给出基本量程为说明书给出基本量程为说明书给出基本量程为2V2V2V2V， =（0.01%0.01%0.01%0.01%读数读数读数读数+1+1+1+1字）字）字）字）。则在则在则在则在2V2V2V2V量程上，量程上，量程上，量程上，1 1 1 1字字字字=0
88、.1mV=0.1mV=0.1mV=0.1mV，由，由，由，由 2V 2V 2V 2V = = = =0.1mV0.1mV0.1mV0.1mV可知，可知，可知，可知， =0.005%=0.005%=0.005%=0.005%，即表达式中，即表达式中，即表达式中，即表达式中“1 1 1 1字字字字”的满度误差项与的满度误差项与的满度误差项与的满度误差项与“0.005%”0.005%”0.005%”0.005%”的表示是完全等价的：的表示是完全等价的：的表示是完全等价的：的表示是完全等价的： n n当被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被当被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被当
89、被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被当被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被测量较大时，读数误差起主要作用测量较大时，读数误差起主要作用测量较大时，读数误差起主要作用测量较大时，读数误差起主要作用。为减小满度误差的影。为减小满度误差的影。为减小满度误差的影。为减小满度误差的影响，应合理选择量程，以响，应合理选择量程，以响，应合理选择量程，以响，应合理选择量程，以使被测量大于满量程的使被测量大于满量程的使被测量大于满量程的使被测量大于满量程的2/32/32/32/3以上以上以上以上。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第51页 DVMDVM的固有误差分析的固有误
90、差分析 例例例例 一台一台一台一台3 3位半的位半的位半的位半的DVMDVM给出的精度为：给出的精度为：给出的精度为：给出的精度为： （0.1%0.1%读数读数读数读数+1+1字），字），字），字），如用该如用该如用该如用该DVMDVM的的的的020020V DCV DC的基本量程分别测量的基本量程分别测量的基本量程分别测量的基本量程分别测量5.005.00V V和和和和15.0015.00V V的电源电压，试计算的电源电压，试计算的电源电压，试计算的电源电压，试计算DVMDVM测量的固有误差。测量的固有误差。测量的固有误差。测量的固有误差。 解解解解 首先，计算出首先，计算出首先，计算出首先
91、，计算出“1 1 1 1字字字字”对应的满度误差。对应的满度误差。对应的满度误差。对应的满度误差。在在在在020020020020V V V V量量量量程程程程上上上上，3 3 3 3位位位位半半半半的的的的DVMDVMDVMDVM对对对对应应应应的的的的刻刻刻刻度度度度系系系系数数数数为为为为0.010.010.010.01V/V/V/V/字字字字，因而满度误差因而满度误差因而满度误差因而满度误差“1 1 1 1字字字字”相当于相当于相当于相当于0.010.010.010.01V V V V。当当当当VxVxVxVx=5.00V=5.00V=5.00V=5.00V时，固有误差和相对误差分别为
92、：时，固有误差和相对误差分别为：时，固有误差和相对误差分别为：时，固有误差和相对误差分别为：V V V Vx x x x(0.1%5.00V(0.1%5.00V(0.1%5.00V(0.1%5.00V0.01V)0.01V)0.01V)0.01V)0.015V 0.015V 0.015V 0.015V 当当当当VxVxVxVx=15.00V=15.00V=15.00V=15.00V时，固有误差和相对误差分别为：时，固有误差和相对误差分别为：时，固有误差和相对误差分别为：时，固有误差和相对误差分别为：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第52页Vx(0.1%15.00V0.01V)
93、0.025V 可见，被测电压愈接近满度电压，测量的（相对）误差愈可见，被测电压愈接近满度电压，测量的（相对）误差愈可见，被测电压愈接近满度电压，测量的（相对）误差愈可见，被测电压愈接近满度电压，测量的（相对）误差愈小小小小（这也是在使用（这也是在使用（这也是在使用（这也是在使用DVMDVMDVMDVM时应注意的）。时应注意的）。时应注意的）。时应注意的）。DVMDVMDVMDVM的的的的附加误差附加误差附加误差附加误差由由由由DVMDVMDVMDVM输入阻抗输入阻抗输入阻抗输入阻抗、输入零电流输入零电流输入零电流输入零电流及及及及温度漂移温度漂移温度漂移温度漂移等引起等引起等引起等引起误差误差
94、误差误差分析分析分析分析温度漂移引起的附加误差温度漂移引起的附加误差温度漂移引起的附加误差温度漂移引起的附加误差：用用用用 或温度系数（百万分之一）表示。或温度系数（百万分之一）表示。或温度系数（百万分之一）表示。或温度系数（百万分之一）表示。5 54 42 A/D2 A/D转换原理转换原理uA/DA/DA/DA/D转换器分类转换器分类转换器分类转换器分类积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（PWMPWMPWMPWM）式、式、式、式、电压电压电压电压- - - -频率（频率
95、（频率（频率（V-FV-FV-FV-F）变换式等。变换式等。变换式等。变换式等。非积分式：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比非积分式：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比非积分式：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比非积分式：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比较式（逐次逼近式、零平衡式）等。较式（逐次逼近式、零平衡式）等。较式（逐次逼近式、零平衡式）等。较式（逐次逼近式、零平衡式）等。 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第54页5 55 5 电流、电压、阻抗变换技术电流、电压、阻抗变换技术及数字多用表及数字多用表u5 5 5 55 5 5 51 1 1 1 电流、电压、阻抗变
96、换技术电流、电压、阻抗变换技术电流、电压、阻抗变换技术电流、电压、阻抗变换技术AC/DCAC/DCAC/DCAC/DC变换变换变换变换将交流电压变换（检波）得到直流的峰值、平均值将交流电压变换（检波）得到直流的峰值、平均值将交流电压变换（检波）得到直流的峰值、平均值将交流电压变换（检波）得到直流的峰值、平均值和有效值，如前所述。和有效值，如前所述。和有效值，如前所述。和有效值，如前所述。I/VI/VI/VI/V变换变换变换变换 基于欧姆定律，将被测电流通过一个基于欧姆定律，将被测电流通过一个基于欧姆定律，将被测电流通过一个基于欧姆定律，将被测电流通过一个已知的取样电已知的取样电已知的取样电已知
97、的取样电阻阻阻阻，测量取样电阻两端的电压，即可得到被测电流。，测量取样电阻两端的电压，即可得到被测电流。，测量取样电阻两端的电压，即可得到被测电流。，测量取样电阻两端的电压，即可得到被测电流。为实现不同量程的电流测量，可以选择不同的取样为实现不同量程的电流测量，可以选择不同的取样为实现不同量程的电流测量，可以选择不同的取样为实现不同量程的电流测量，可以选择不同的取样电阻。电阻。电阻。电阻。如下图。如下图。如下图。如下图。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第55页5 55 51 1 电流、电压、阻抗变换技术电流、电压、阻抗变换技术如图，假如变换后如图，假如变换后如图，假如变换后如图
98、，假如变换后采用的电压量程为采用的电压量程为采用的电压量程为采用的电压量程为200mV200mV200mV200mV，则通过量程开关选择取样则通过量程开关选择取样则通过量程开关选择取样则通过量程开关选择取样电阻分别为电阻分别为电阻分别为电阻分别为1k1k1k1k、100100100100、10101010、1111、0.10.10.10.1，便可便可便可便可测量测量测量测量200A200A200A200A、2mA2mA2mA2mA、20mA20mA20mA20mA、200mA200mA200mA200mA、2A2A2A2A的满量程电流。的满量程电流。的满量程电流。的满量程电流。Z/VZ/VZ/
99、VZ/V变换变换变换变换同样基于欧姆定律。同样基于欧姆定律。同样基于欧姆定律。同样基于欧姆定律。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第56页5 55 51 1 电流、电压、阻抗变换技术电流、电压、阻抗变换技术对于纯电阻对于纯电阻对于纯电阻对于纯电阻，可用一个恒流源流过被测电阻，可用一个恒流源流过被测电阻，可用一个恒流源流过被测电阻，可用一个恒流源流过被测电阻，测量被测电阻两端的电压，即可得到被测电测量被测电阻两端的电压，即可得到被测电测量被测电阻两端的电压，即可得到被测电测量被测电阻两端的电压，即可得到被测电阻阻值。阻阻值。阻阻值。阻阻值。电阻电阻电阻电阻- - - -电压（电压（
100、电压（电压（R/VR/VR/VR/V）变换原理图。变换原理图。变换原理图。变换原理图。a.a.a.a.实现实现实现实现R/VR/VR/VR/V变换的简单原理变换的简单原理变换的简单原理变换的简单原理 b.b.b.b.通过运放实现比例测量通过运放实现比例测量通过运放实现比例测量通过运放实现比例测量的的的的R/VR/VR/VR/V变换变换变换变换电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第57页5 55 51 1 电流、电压、阻抗变换技术电流、电压、阻抗变换技术图图图图b b b b中，将被测电阻作为反馈电阻，将恒流中，将被测电阻作为反馈电阻，将恒流中，将被测电阻作为反馈电阻，将恒流中，将被
101、测电阻作为反馈电阻，将恒流源输出源输出源输出源输出I I I Ir r r r流过一个已知的精密电阻，从而得流过一个已知的精密电阻，从而得流过一个已知的精密电阻，从而得流过一个已知的精密电阻，从而得到参考电压到参考电压到参考电压到参考电压V V V Vr r r r如图，放大器输出如图，放大器输出如图，放大器输出如图，放大器输出 , , , ,于是于是于是于是如果将如果将如果将如果将V V V Vo o o o作为作为作为作为A/DA/DA/DA/D转换器的输入，并将转换器的输入，并将转换器的输入，并将转换器的输入，并将V V V Vr r r r直接直接直接直接作为作为作为作为A/DA/DA
102、/DA/D转换器的参考电压，即可实现转换器的参考电压，即可实现转换器的参考电压，即可实现转换器的参考电压，即可实现比例比例比例比例测量测量测量测量。5 55 52 2 数字多用表数字多用表组成框图组成框图组成框图组成框图数字多用表（数字多用表（数字多用表（数字多用表（DMMDMMDMMDMM）的）的）的）的主要特点主要特点主要特点主要特点DVMDVMDVMDVM的的的的功能扩展功能扩展功能扩展功能扩展。DMMDMMDMMDMM可进行直流电压、交流电压、可进行直流电压、交流电压、可进行直流电压、交流电压、可进行直流电压、交流电压、电流、阻抗等测量。电流、阻抗等测量。电流、阻抗等测量。电流、阻抗等
103、测量。测量分辨力和精度测量分辨力和精度测量分辨力和精度测量分辨力和精度有低、中、高三个档级，位数有低、中、高三个档级，位数有低、中、高三个档级，位数有低、中、高三个档级，位数3 3 3 3位半位半位半位半8888位半位半位半位半。5 55 52 2 数字多用表数字多用表数字多用表（数字多用表（数字多用表（数字多用表（DMMDMMDMMDMM）的主要特点的主要特点的主要特点的主要特点一般一般一般一般内置有微处理器内置有微处理器内置有微处理器内置有微处理器。可实现开机自检、自。可实现开机自检、自。可实现开机自检、自。可实现开机自检、自动校准、自动量程选择，以及测量数据的处动校准、自动量程选择，以及
104、测量数据的处动校准、自动量程选择，以及测量数据的处动校准、自动量程选择，以及测量数据的处理（求平均、均方根值）等自动测量功能。理（求平均、均方根值）等自动测量功能。理（求平均、均方根值）等自动测量功能。理（求平均、均方根值）等自动测量功能。一般具有一般具有一般具有一般具有外部通信接口外部通信接口外部通信接口外部通信接口，如，如，如，如RS-232RS-232RS-232RS-232、GPIBGPIBGPIBGPIB等，等，等，等，易于组成自动测试系统。易于组成自动测试系统。易于组成自动测试系统。易于组成自动测试系统。5 55 52 2 数字多用表数字多用表u实际产品实际产品实际产品实际产品Ag
105、ilentAgilent 3458A 3458A：8 8位半位半位半位半DMMDMM。主要技术指标：主要技术指标：主要技术指标：主要技术指标：uuMath/statistics Math/statistics ；20 20 kBkB memory memory ；uuSelf-adjusting Self-adjusting autocalibrationautocalibration；dc Volts dc Volts ；uu100 mV to 1000 V ranges100 mV to 1000 V ranges； 10 10 nVnV sensitivity sensitivity u
106、u0.05 0.05 ppmppm transfer accuracy transfer accuracy； ac Voltsac Volts；uu10mV to 1000V ranges10mV to 1000V ranges； OhmsOhms；uuAnalog, random and Analog, random and subsampledsubsampled modes modes； 0.002 0.002 ppmppm transfer accuracy transfer accuracy 10 Ohms to 1 10 Ohms to 1 GOhmGOhm ranges rang
107、es； 2- and 4-wire with offset 2- and 4-wire with offset compensation compensation 电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第61页5 56 6 DVM DVM中的自动量程技术中的自动量程技术量程自动选择实现原理：量程自动选择实现原理：量程自动选择实现原理：量程自动选择实现原理：“手动手动手动手动”或或或或“自动自动自动自动” ” ” ” 选择。选择。选择。选择。手动选择：先置于某个较大量程上，根据读数值调整。手动选择：先置于某个较大量程上，根据读数值调整。手动选择：先置于某个较大量程上，根据读数值调整。手
108、动选择：先置于某个较大量程上，根据读数值调整。自动选择：确定各量程的界限值，且相邻两个量程之自动选择：确定各量程的界限值，且相邻两个量程之自动选择：确定各量程的界限值，且相邻两个量程之自动选择：确定各量程的界限值，且相邻两个量程之间应有适当的重叠，以避免当被测电压在界限值附近间应有适当的重叠，以避免当被测电压在界限值附近间应有适当的重叠，以避免当被测电压在界限值附近间应有适当的重叠，以避免当被测电压在界限值附近变化时，两个相邻量程上频繁切换变化时，两个相邻量程上频繁切换变化时，两个相邻量程上频繁切换变化时，两个相邻量程上频繁切换( “( “( “( “摇摆不定摇摆不定摇摆不定摇摆不定”) )
109、) )。可将较大一档量程的最小电压设置为可将较大一档量程的最小电压设置为可将较大一档量程的最小电压设置为可将较大一档量程的最小电压设置为相邻小一档量程满度值的相邻小一档量程满度值的相邻小一档量程满度值的相邻小一档量程满度值的90%90%90%90% 。5 57 7 电压测量的干扰及抑制技术电压测量的干扰及抑制技术干扰干扰干扰干扰是对有用被测信号的扰动是对有用被测信号的扰动是对有用被测信号的扰动是对有用被测信号的扰动，特别是当被测信号较小（或，特别是当被测信号较小（或，特别是当被测信号较小（或，特别是当被测信号较小（或微弱）时，干扰的影响显得更为严重。因此，必须提高电微弱）时，干扰的影响显得更为
110、严重。因此，必须提高电微弱）时，干扰的影响显得更为严重。因此，必须提高电微弱）时，干扰的影响显得更为严重。因此，必须提高电压测量的抗干扰能力，特别是对于高分辨力高精度的数字压测量的抗干扰能力，特别是对于高分辨力高精度的数字压测量的抗干扰能力，特别是对于高分辨力高精度的数字压测量的抗干扰能力，特别是对于高分辨力高精度的数字电压表更为重要。电压表更为重要。电压表更为重要。电压表更为重要。 u干扰的来源及分类干扰的来源及分类干扰的来源及分类干扰的来源及分类分类：串摸干扰和共摸干扰。分类：串摸干扰和共摸干扰。分类：串摸干扰和共摸干扰。分类：串摸干扰和共摸干扰。串摸干扰是指干扰信号以串摸干扰是指干扰信号以串摸干扰是指干扰信号以串摸干扰是指干扰信号以串联串联串联串联叠加的形式叠加的形式叠加的形式叠加的形式对被测信号产生的干扰；共摸干扰是指干扰信号对被测信号产生的干扰；共摸干扰是指干扰信号对被测信号产生的干扰；共摸干扰是指干扰信号对被测信号产生的干扰；共摸干扰是指干扰信号同时同时同时同时作用于作用于作用于作用于DVMDVMDVMDVM的两个测量输入端的两个测量输入端的两个测量输入端的两个测量输入端（称为高端（称为高端（称为高端（称为高端H H H H和低端和低端和低端和低端L L L L）。）。）。）。
