仪器仪表模拟测量方法

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1、第3章模拟测量方法第3章　模拟测量方法3.1电压测量概述3.2交流电压的测量（*）3.3噪声电压的测量3.4分贝的测量3.５失真度的测量第3章　模拟测量方法重点：交流电压的测量方法均值电压表有效值电压表峰值电压表其读数原理噪声电压的测量难点：交流电压的测量方法及其读数原理3.1电压测量概述电压测量是电测量与非电测量的基础电测量中，电量的测量可以转化为电压测量电流、功率电压饱和与截止，线性度、失真度电压非电测量中，先转化为电压信号，再进行测量如：温度、压力、振动、（加）速度一、电压测量的重要性3.1电压测量概述——从直流到数百兆赫兹——

2、二、电压测量的基本要求直流—10－7级交流—10－4∽10－2级————1、宽频率2、宽量程3、高准确度5、高抗干扰能力4、高输入阻抗3.1电压测量概述β%Um——满度值的百分数常用于线性刻度的模拟电压表中α%Ux——读数值的百分数多用于对数刻度的电压表中β%Um+α%Ux用在具有线性刻度电压表的一种较严格的精确度表征，数字电压表都用这种方式。3、准确度的表示3.1电压测量概述(续)三、电压测量仪器的分类1、按显示方式分：模拟式电压表数字式电压表DVM2、按功能分：直流电压表交流电压表低频电压表高频电压表超高频电压表3、按检波器分：峰值

3、电压表均值电压表有效值电压表3.2交流电压的测量3.2.1交流电压的表征3.2.2交流电压的测量方法3.2.3平均值电压的测量3.2.4有效值电压的测量3.2.5峰值电压的测量3.2.6脉冲电压的测量3.2.1交流电压的表征1、峰值UP—波形正方向或负方向的最高点从参考0电平开始算起2、平均值数学上：电压测量—全波整流振幅峰值平均值3.2.1交流电压的表征(续)3、有效值U定义：－Note：①各类电压表都是按正弦波有效值定度的；②若被测电压都是正弦波，且角频率成倍数关系，则有效值满足叠加性：3.2.1交流电压的表征(续)4、波形系数KF

4、5、波峰系数KP3.2.1交流电压的表征(续)常见波形的KF与KP（P67）1.731.15三角波锯齿波UPUP11方波1.4141.11正弦波¯UKPKF波形U3.2.2交流电压的测量方法直流电压表—分压电阻＋直流表头R交流电压表—整流＋直流表头AC—DC交流直流整流3.2.2交流电压的测量方法（续）整流方式——按灵敏度和频带分：交流直流①放大－检波式放大器检波器整流特点：A、灵敏度受放大器内部噪声限制，mV级B、频率受放大器带宽限制，20～10MHz3.2.2交流电压的测量方法（续）整流方式——按灵敏度和频带分：交流直流②检波－放大

5、式检波器放大器整流特点：A、灵敏度受放大器影响B、频率取决于检波二极管的高频特性，20Hz∽300MHz3.2.2交流电压的测量方法（续）整流方式——按灵敏度和频带分：交流f直流③外差式特点：A、灵敏度高（）B、测高频（20Hz∽300MHz）放大器检波器混频器本振fc可调3.3.３平均值电压的测量一、组成（视频毫伏表）二、均值检波器半波整流全波整流滤除交流，避免指针抖动交流直流放大器平均值检波器分压器保护二极管3.3.３平均值电压的测量（续）三、刻度特性—以正弦波的有效值为刻度非正弦波换算—“示值同则均值同”3.3.３平均值电压的测量

6、（续）例1：用均值表分别测方波、三角波、正弦波，电压表读数均为10V，问被测电压的有效值分别为多少？①平均值：②有效值：正弦波不用换算3.3.３平均值电压的测量（续）四、误差分析1、可能引起的误差指示微安表自身误差、检波二极管性能参数变化、被测电压超过频率范围、波形不同都会带来误差。2、非正弦波的波形误差绝对误差：相对误差：3.3.３平均值电压的测量（续）例：接上例波形误差：3.3.３平均值电压的测量（续）四、误差分析3、失真正弦波的波形误差设测一个包含二次或三次谐波失真的正弦波电压：n次谐波幅度相对于基波的百分数初相角平均值：指示值：

7、3.3.３平均值电压的测量（续）四、误差分析3、失真正弦波的波形误差真正的有效值：波形误差：n次谐波的非线性失真系数3.3.３平均值电压的测量（续）四、误差分析4080120160200240280320360400012345D2＝30％20％10％二次谐波产生的波形误差3.3.３平均值电压的测量（续）四、误差分析三次谐波产生的波形误差40801201602002402803203604000-404812D2＝30％20％10％-8163.3.３平均值电压的测量（续）四、误差分析3、失真正弦波的波形误差结论：①②二次谐波的产生的误差

8、比三次谐波的小③推广：奇次谐波误差比偶次谐波大，偶次谐波误差可忽略。当Dn<10%，奇次谐波的波形误差可估算：3.3.4有效值电压的测量一、组成二、有效值检波器平方律检波器分段逼近式检波器热电偶式检波器模拟