电子测量chapter 4 数字测量方法--101028

《电子测量chapter 4 数字测量方法--101028》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、Chapter4数字测量方法§4.1电压测量的数字化方法§4.2直流数字电压表§4.3多用型数字电压表§4.4频率的测量§4.5时间的测量§4.6相位的测量§4.1电压测量的数字化方法数字化测量是将连续模拟量转换成断续的数字量，然后进行编码、存储、显示及打印等。进行数字化处理，比较方便的量是直流电压和脉冲(或交流)频率。对应的测量仪器是数字电压表(DVM)和电子计数器(一般称计数式频率计)。*直流DVM的测量原理A/F(A/T)*综合数字化仪表的测量原理§4.2直流数字电压表一、DVM的特点：1．数字显示2．准确度高3．量程转换灵活：自动转换、手动转换分辨力高测量速度快输入阻抗高抗干扰

2、能力强二、DVM的主要类型：按工作方式分类1.逐次逼近型、2.并行比较型/串并行型、3.积分型、4.∑-Δ调制型、5.电容阵列逐次比较型6.压频变换型1.并行比较型DVM工作原理(1)电路输入电压通过比较器与各个比较器的反相端电压比较，比较器反相端电压是参考电压UR通过电阻分档的电压，输入电压比哪些个档的参考电压高，则哪些个比较器就输出高电平，但是由于比较器后接优先编码器，所以只有最高级别的比较器输出的高电平被编码。右图是3位并行A/D转换器。设参考电压为8V，比较器反相端的分档电压为1V，2V，3V，4V，5V，6V，7V。在第1个采样到来时，输入模拟量大于3V，则有三个比较器都输出

3、高电平，但优先编码器只对反相端接3V分档电压的比较器的输出进行编码，输出数字量为011。余此类推，有如下的表格：(2)特点优点：转换速度快。缺点：转换位数越多，需比较器数量越多。N位AD转换器需2n-1个比较器。并行模/数转换原理图优先编码器采样脉冲01234567124DDD012比较器UkRRRRRRRR模拟输入.2．逐次比较型DVM工作原理比较器时序逻辑控制电路输出缓冲器转换结束输出允许启动时钟UiUSD/A转换器基准源数据寄存器译码显示(1)特点优点：转换速度较慢。缺点：转换电路相对精炼。0.125VMAXV0.6875VMAX0.75VMAX0.625VMAX0.5VMAX0

4、.5VMAX第一次比较1第二次比较0第三次比较1第四次比较0VIN0t0.25VMAX0.0625VMAX(2)电路(3)例DVM做4次比较，基准Ur=1V，输入Ui=0.68V，Uomt0t1t2t3′t3′uN放大器积分输出：工作过程：时段①：定时积分,T1=t2-t1;时段②：定值积分，从t2开始，过零结束;若时钟频率为F，则T2期间的脉冲数：(2)基本原理：(1)电路结构3．双积分型DVM工作原理(2)应用电路：由集成块7106构成3位半数字电压表的典型电路如图4．U-F变换型DVM工作原理(1)电压反馈式U／F转换器组成原理被测电压Ux经放大后输出电压Uo，经过U-F转换器获

5、得频率为UF的序列脉冲。经过F-U电路转换成UF，再与UX比较，产生差值电压ΔU＝UX-UF。两者差使UO及F输出改变，如此循环，直至动态平衡。若放大器的增益足够大，则ΔU≈0，UX≈UF。因为UF正比于F，∴UX正比于F，即：UX≈k∙F(2)特点U/F型A/D转换器多用电压反馈形式。具有较好的抗干扰能力,准确度和输入阻抗高。其中uNuNuTuouN(3)原理电路(4)应用电路：①恢复型U－F转换器电路图1②恢复型U－F转换器电路图2图4.1.10(b)　　恢复型U－F转换器电路图三、DVM的测量误差：DVM的固有误差，常用下列两种方式表示：其中：①a％UX为示值相对误差，与读数成正

6、比，称为读数误差。它与仪器各单元电路的不稳定性有关。②b％UX为不随读数变化的满度误差，由量化误差和0点误差等组成。量化是把本来有无穷个取值的模拟量用有限个数字量来表示的过程。0点偏移如同磁电式电压表的机械0点没有调好一样，对于DVM，多发生在末位数字上。满度误差与被测电压大小无关，而与所取量程有关，∴常常用正负几个字来表示。为了避免满度误差对测量结果的影响，应选择合适的量程，使被测电压显示的位数尽量多。例:用某型DVM测量0.5V电压，若使用200V量程时，显示000.52V,满度误差±2个字,误差的影响是很大的；而使用2V量程时，能显示0.5002,这时的满度误差±2个字,误差就小

7、多了。与其他仪器一样，DVM除了上述固有误差之外，还有影响误差等。例如:输入阻抗、环境温度等引起的误差。例题:P145例1纠教材P145之“综上所述”§4.3多用型数字电压表*多用表组成：DVM一、交流电压—直流电压转换器：模拟式电压表利用二极管构成的平均值和峰值检波电路，驱动直流微安表指针偏转，如图(a)。这种检波器是非线性的，因为二极管非线性特性和阀值电压VT的影响，使检波输出的线性很差，如图(b)所示。输出电压瞬时值uo与交流输入电压瞬时