電子測(cè)量?jī)x器-電壓測(cè)量?jī)x器

第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 電子測(cè)量?jī)x器 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 概 述 電壓測(cè)量的特點(diǎn) 電壓測(cè)量?jī)x器的分類 交流電壓的基本參數(shù) 數(shù)字電壓表 A/ 顯示電路 模擬式電子電壓表 放大 檢波式電子電壓表 檢波 放大式電子電壓表 外差式電子電壓表 熱電耦變換式電子電壓表 模擬電子電壓表的使用 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 本章要點(diǎn) 理解對(duì)電壓測(cè)量的基本要求及電壓測(cè)量?jī)x器的分類 掌握以正弦有效值定度的三種變換器電路的電壓表對(duì)各種 波形的電壓有效值 、 平均值和峰值的測(cè)量 掌握數(shù)字電壓表的原理框圖 ， 了解其基本工作原理和主要工作特性 本章難點(diǎn) 電壓信號(hào)的特點(diǎn) 、 交流電壓信號(hào)的表征形式和表征量值的相互轉(zhuǎn)換 模擬電子電壓表的構(gòu)成和工作原理 數(shù)字電壓表的原理框圖及工作原理 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 概 述 電壓、電流、功率是表征電信號(hào)能量大小的三個(gè)基本參量。在集總參數(shù)電路里，考慮到操作的安全性、方便性、準(zhǔn)確性以及過(guò)載能力等因素，測(cè)量的主要參量是電壓，所以電壓測(cè)量是最基本的。電壓和電流由歐姆定律聯(lián)系在一起，它們是一個(gè)現(xiàn)象的兩個(gè)側(cè)面。在電子技術(shù)中，除直流電流外，幾乎都是測(cè)量電壓而不去測(cè)量電流。此外，包括測(cè)量?jī)x器在內(nèi)的電子設(shè)備，它們?cè)S多工作特性（如調(diào)幅度、非線性失真系數(shù)、品質(zhì)因數(shù)、幅頻特性等）均可視為電壓的派生量?？梢?jiàn)，電壓測(cè)量技術(shù)是電子測(cè)量中最基本和最重要的內(nèi)容之一。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 電壓測(cè)量的特點(diǎn) 在電子技術(shù)領(lǐng)域中所要測(cè)量的電壓實(shí)際上就是各種各樣的電信號(hào)，這些電信號(hào)具有頻率范圍寬、幅度范圍大、波形復(fù)雜、含有噪聲干擾等特點(diǎn)，正是這些特點(diǎn)要求我們的電壓測(cè)量具有以下特點(diǎn)。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 電壓測(cè)量?jī)x器的分類 就電壓測(cè)量的一般原理來(lái)說(shuō) ， 分為變換原理 、 比較原理 、 取樣原理 （ 嚴(yán)格來(lái)說(shuō)取樣原理也屬于變換原理 ）三種 ， 其中變換原理使用最廣泛 。 就電壓表的顯示形式來(lái)說(shuō) ， 可分為模擬電壓表和數(shù)字電壓表兩大類 。 常用的電壓測(cè)量?jī)x器有模擬式電壓表、電子電壓表和數(shù)字式電壓表三種類型的測(cè)量?jī)x器。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 交流電壓的基本參數(shù) 交流電壓的峰值、平均值和有效值是交流電壓的基本參數(shù)，一個(gè)交流電壓的幅度特性可用峰值、有效值和平均值基本參數(shù)以及與基本參數(shù)相關(guān)的波形因數(shù) 峰因數(shù) 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 為了表征同一信號(hào)的峰值 、 平均值和有效值之間的關(guān)系 ，我們引入波形因數(shù) p。 (1)波形因數(shù) 波形因數(shù) 即 (2)波峰因數(shù) 波峰因數(shù) 即 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 表 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 數(shù)字電壓表 數(shù)字電壓表 （ 在如今已成為極其精確 、 靈活多用并價(jià)格正在下降的電子儀器 。 此外 ， 已成為自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)發(fā)展中最重要的環(huán)節(jié) 。 數(shù)字電壓表是利用模 /數(shù) （ A/D） 轉(zhuǎn)換器 ， 將模擬的被測(cè)電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 ， 然后利用十進(jìn)制數(shù)字顯示方式顯示被測(cè)數(shù)值的電壓表 。 現(xiàn)代的數(shù)字表已由過(guò)去的單一功能的直流數(shù)字電壓表發(fā)展到能測(cè)量交直流電壓 、交直流電流和電阻的多種功能的數(shù)字萬(wàn)用表 （ ，但 用 直流電流和電阻的測(cè)量都是先將它們變換成直流電壓，再用 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 數(shù)字萬(wàn)用表的框圖如圖 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 A/ 變換器主要類型 電壓的數(shù)字化測(cè)量的核心是模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換，而各類數(shù)字電壓表的區(qū)別主要是以 A/A/將采樣值進(jìn)行整量化處理，最后通過(guò)編碼等實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換過(guò)程。按其基本工作原理主要分為比較型和積分型兩大類。每一大類又可細(xì)分，現(xiàn)說(shuō)明如下 : （ 1）比較型 （ 2）積分型 斜坡式 A/ 雙積分式 A/第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 2. A/ （ 1） 逐次逼近比較式 A/ 逐次逼近比較式 A/圖可以看出這是一種反饋比較式 A/由電壓比較器、 D/次逼近寄存器（ 邏輯控制電路和輸出緩沖器等部分組成。反饋支路主要包括一個(gè) D/作用是將輸出的數(shù)字化電壓反饋至被測(cè)電壓進(jìn)行比較。反饋比較式 A/有自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，被測(cè)模擬電壓與輸出的數(shù)字化電壓相等，從而實(shí)現(xiàn)了A/ 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 逐次逼近比較式 A/ 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 下面我們先介紹反饋支路 D/然后再介紹逐次逼近比較式 A/ D/ D/,它是決定此類 A/ D/ 而輸出端是與輸入數(shù)字量成正比的模擬電壓或電流 。 常用的有二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) D/ 二進(jìn)制 。 這里我們只介紹二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) D/ 二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) D/ 便構(gòu)成了二進(jìn)制 D/ 其電路原理框圖如圖 圖 。由圖中電阻值可求得各位二進(jìn)制數(shù)的權(quán)。當(dāng) 、 時(shí)，即輸入為 100000時(shí)，有 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 當(dāng) 、 、 時(shí) ,即輸入為 010000時(shí)，有 當(dāng) 、 、 、 時(shí) ,即輸入為 001000時(shí) ， 有 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 可見(jiàn) 、， 即第 運(yùn)算放大器的作用是作輸出隔離級(jí) ， 同時(shí)通過(guò)電流相加 ， 實(shí)現(xiàn)各位權(quán)的相加 。 若輸入為 100100，則 若輸入為 111111， 則 由以上計(jì)算可得模擬輸出電壓 這就實(shí)現(xiàn)了 D/ 二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) D/ 標(biāo)準(zhǔn)電阻 ） 的精確度 。 這種 D/ 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 逐次逼近比較式 A/ 逐次逼近比較式 A/ 被測(cè)量好比是被稱的重物 ， 等效數(shù)字量好比砝碼 。 將被測(cè)電壓 r（ 砝碼 ） 逐一進(jìn)行比較 。 按 “ 大者棄 ， 小者留 ”的原則 ， 依次從高位到低位逐一進(jìn)行比較 ， 使輸出的基準(zhǔn)電壓與被測(cè)電壓逼近相等 。 當(dāng) 比較器輸出為零 ， 相當(dāng)于天平平衡 ，最終數(shù)字輸出的數(shù)值就是被測(cè)信號(hào)的電壓值 。 逐次逼近寄存器實(shí)際上是數(shù)碼寄存器 ， 其輸出的二進(jìn)制編碼對(duì)應(yīng)于 其輸出的代碼以并行的形式送入譯碼器 、 顯示器來(lái)顯示結(jié)果 ， 而不必用計(jì)數(shù)器 ， 測(cè)量速度大大提高 。 下面我們采用一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明逐次逼近比較式 A/設(shè)被測(cè)電壓 405逐次逼近比較式 D/位；參考電壓為 5000 開(kāi)始時(shí)，由起始脈沖作為復(fù)位信號(hào)，逐次逼近寄存器清零，此時(shí)（ ）。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 第一個(gè)脈沖到來(lái)時(shí) ， 逐次逼近寄存器設(shè)置為： “ 10000000” ， 同時(shí)打開(kāi) D/ 使 D/o=2500將此電壓在比較器 此電壓大于被測(cè)電壓 ， 則舍棄 ， 即不保留逐次逼近寄存器的值 ， 逐次逼近寄存器設(shè)置為 “ 00000000” 。 第二個(gè)脈沖到來(lái)時(shí) ， 逐次逼近寄存器應(yīng)按從高到低的順序設(shè)置 ， 此次設(shè)置為“ 01000000” ， 同時(shí)打開(kāi) D/ 使 D/o=1250將此電壓在比較器 此電壓小于被測(cè)電壓 ， 應(yīng)留逐次逼近寄存器的值 ， 逐次逼近寄存器仍設(shè)置為 “ 01000000” 。 第三個(gè)脈沖到來(lái)時(shí) ， 逐次逼近寄存器也應(yīng)按從高到低的順序設(shè)置 ， 此次設(shè)置為“ 01100000” ， 同時(shí)打開(kāi) D/ 使 D/o=1875將此電壓在比較器 此電壓大于被測(cè)電壓 ， 應(yīng)舍棄 ， 即逐次逼近寄存器仍設(shè)置為 “ 01000000” 。 第四個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，逐次逼近寄存器設(shè)置為“ 01010000” ，同時(shí)打開(kāi) D/ D/o=1563此電壓在比較器 電壓大于被測(cè)電壓，則舍棄，即不保留逐次逼近寄存器的值，逐次逼近寄存器仍設(shè)置為“ 01000000” 。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 第五個(gè)脈沖到來(lái)時(shí) ， 逐次逼近寄存器設(shè)置為 “ 01001000” ， 同時(shí)打開(kāi) D/ 使 D/o=1406此電壓在比較器 此電壓大于被測(cè)電壓 ， 則舍棄 ， 即不保留逐次逼近寄存器的值 ， 逐次逼近寄存器仍設(shè)置為 “ 01000000” 。 第六個(gè)脈沖到來(lái)時(shí) ， 逐次逼近寄存器設(shè)置為 “ 01000100” ， 同時(shí)打開(kāi) D/ 使 D/o=1328此電壓在比較器 此電壓小于被測(cè)電壓 ， 應(yīng)保留 ， 即保留逐次逼近寄存器的值 ， 逐次逼近寄存器設(shè)置為 “ 01000100” 。 第七個(gè)脈沖到來(lái)時(shí) ， 逐次逼近寄存器設(shè)置為 “ 01000110” ， 同時(shí)打開(kāi) D/ 使 D/o=1289此電壓在比較器 此電壓小于被測(cè)電壓 ， 應(yīng)保留 ， 即保留逐次逼近寄存器的值 ， 逐次逼近寄存器設(shè)置為 “ 01000110” 。 第八個(gè)脈沖到來(lái)時(shí)，逐次逼近寄存器設(shè)置為“ 01000111” ，同時(shí)打開(kāi) D/ D/o=1328此電壓在比較器 電壓小于被測(cè)電壓，應(yīng)保留，即保留逐次逼近寄存器的值，逐次逼近寄存器設(shè)置為“ 01000111” 。因這次比較是D/測(cè)量結(jié)束，將此時(shí)逐次逼近寄存器設(shè)置的值“ 01000111” 送去顯示。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 由上述工作過(guò)程可以看出，逐次逼近比較式 A/度取決于權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)和基準(zhǔn)電壓源的精度，且與 D/串模干擾能力差等特點(diǎn)。 （ 2）雙積分式 A/ 雙積分式 A/被測(cè)電壓 此時(shí)間間隔內(nèi)填充標(biāo)準(zhǔn)頻率的時(shí)鐘脈沖，以其脈沖個(gè)數(shù)來(lái)反映 框圖如圖 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 其工作過(guò)程可分圖 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 第一：準(zhǔn)備階段 。 由邏輯控制電路首先將圖 4接通 ， 使積分器輸入電壓 ， 輸出電壓 ， 作為準(zhǔn)備狀態(tài) 。 （ 圖中 第二：采樣階段 。 設(shè)被測(cè)電壓 在 邏輯控制電路將電子開(kāi)關(guān) 同時(shí)斷開(kāi) 積分器作正向積分；輸出電壓 邏輯控制電路同時(shí)打開(kāi)閘門 ， 讓時(shí)鐘脈沖通過(guò)。計(jì)數(shù)器對(duì)通過(guò)閘門的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)。當(dāng)超出計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)容量時(shí)，計(jì)數(shù)器溢出，復(fù)零。進(jìn)位脈沖使邏輯控制電路將 時(shí)積分器的輸出電壓為 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 電壓 當(dāng) 因此次積分時(shí)間 所以此次積分又稱為定時(shí)積分 。 第三：比較階段 。 在 計(jì)數(shù)器溢出 ， 復(fù)零 。 進(jìn)位脈沖使邏輯控制電路將 正極性的基準(zhǔn)電壓 開(kāi)始定值反相積分 ， 輸出電壓 時(shí) ， 計(jì)數(shù)器重新從零開(kāi)始計(jì)數(shù) 。 至 ， 邏輯控制電路發(fā)出控制信號(hào)將 5閉合 ， 積分器恢復(fù)到零狀態(tài)；同時(shí)關(guān)閉閘門 ， 計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù) ， 譯碼顯示 。 進(jìn)入準(zhǔn)備階段 ， 轉(zhuǎn)入下一個(gè)測(cè)量周期 。 2。在 率是常數(shù)。在此期間 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 兩次積分后 ， 則 解得 若用計(jì)數(shù)器在 數(shù)脈沖周期為 數(shù)值分別為 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 其中 , 例如計(jì)數(shù)器容量為 5999， V。 至 閘門通過(guò)脈沖個(gè)數(shù) 000， 若時(shí)鐘脈沖周期0 s， 則 1 0那么 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 可見(jiàn) ， 如果參數(shù)選擇合適 ， 被測(cè)電壓 2期間填充的時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù) 。 由此可見(jiàn) ， 這種 A/一個(gè)測(cè)量周期內(nèi) 。 首先對(duì)被測(cè)直流電壓 在確定的時(shí)間 （ 內(nèi)進(jìn)行定時(shí)積分 ， 而后再對(duì)參考電壓 直至積分器輸出等于零為止 。合理選擇電路參數(shù)可將被測(cè)電壓 再利用脈沖計(jì)數(shù)法對(duì)此時(shí)間間隔堅(jiān)信數(shù)字編碼 ， 從而得到被測(cè)電壓的數(shù)值 。 整個(gè)過(guò)程是兩次積分 ， 將被測(cè)電壓模擬量 從而完成 A/ 雙積分式 A/ 而與積分器的參數(shù) （ R、 無(wú)關(guān) 。 此外還有對(duì)脈沖頻率要求不高 ， 抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn) 。 但轉(zhuǎn)換速度 低是其主要缺點(diǎn) 。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 顯示電路 以數(shù)字方式顯示被測(cè)量是數(shù)字式儀表的標(biāo)志 ,數(shù)字式萬(wàn)用表的顯示電路主要由計(jì)數(shù)、譯碼、驅(qū)動(dòng)和顯示等部分組成。以下對(duì)顯示電路作簡(jiǎn)要介紹 (1)發(fā)光二極管 ( (2)液晶顯示器（ （ 1）集成化驅(qū)動(dòng)電路 (2)液晶顯示器的驅(qū)動(dòng) （ 1）靜態(tài)驅(qū)動(dòng) （ 2）動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng) 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 通常采用 106型微功耗位雙積分式 A/表集袖珍式、多功能、較高的測(cè)量精度于一身，具有 11種測(cè)試功能，共設(shè)置 33個(gè)量程?，F(xiàn)將該表的特點(diǎn)和技術(shù)指標(biāo)介紹如下。 （ 1)采用 ， 配字高 最大顯示值為 1999。 測(cè)量速率約 3次 /s。 當(dāng)電池電壓低于 或 “ 。 （ 2)與普通位數(shù)字萬(wàn)用表相比， 00合測(cè)量 20200 （ 3)采用容抗法測(cè)量電容量， 5個(gè)電容擋全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零，省去了面板上調(diào)零旋鈕，簡(jiǎn)化了操作。 （ 4)通過(guò) 30擋功能開(kāi)關(guān)進(jìn)行測(cè)試功能及量程的轉(zhuǎn)換。該表能自動(dòng)顯示極性和超量程符號(hào)。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 （ 5)共設(shè)置有 33個(gè)量程 (含附加量程 )， 可以用來(lái)測(cè)量 、 C、 二極管正向壓降 晶體管 對(duì)基本量程實(shí)現(xiàn)了全保護(hù) ， 可承受 500V(的共模電壓 。 （ 6)用一節(jié) 6作溫度范圍是 0 40 ，貯存溫度為 50 。保證準(zhǔn)確度的溫度范圍為 23 5 （相對(duì)溫度 5%）。儀表外形尺寸是 169 87 40（ 重310g（包括電池）。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 (1)面板 （ 2)直流電壓（ 量 （ 3)交流電壓（ 量 (4)直流電流（ 量 (5)交流電流（ 量 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 （ 6)電阻測(cè)量 （ 7)二極管和通斷測(cè)試 （ 8)晶體管測(cè)量 （ 9）電容測(cè)量 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 （ 1)電池盒 裝換電池時(shí) ,關(guān)掉電源開(kāi)關(guān) ,打開(kāi)電池盒后蓋 ,即可更換 。 當(dāng)顯示屏出現(xiàn) “ “ ” 時(shí)表明電池電壓不足應(yīng)更換 。 （ 2)熔斷器 過(guò)載保護(hù)熔絲斷后更換時(shí) ， 要打開(kāi)整個(gè)后端盒蓋 ， 即可更換 。 當(dāng)測(cè)量電流沒(méi)有讀數(shù)時(shí) ， 請(qǐng)檢查保險(xiǎn)絲 。 （ 3)使用時(shí)還應(yīng)特別注意事項(xiàng) 測(cè)量完畢 ， 應(yīng)關(guān)上電源 。 若長(zhǎng)期不用 ， 應(yīng)取出電池 ， 以免產(chǎn)生漏電損壞儀表 。 這種儀表不宜在日光 、 高溫及高濕的地方使用與存放 。 其工作溫度為0 40 ， 濕度小于 80%。 在電阻擋和二極管擋測(cè)試時(shí)，紅表筆的電位高于黑表筆，與普通萬(wàn)用筆恰恰相反。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 模擬式電子電壓表 模擬式電子電壓表作為電壓測(cè)量?jī)x器的另一大類 ， 是采用指針式的磁電式電流表作為指示器的 。 通過(guò)電流表的電流大小 （ 表現(xiàn)為指針偏轉(zhuǎn)的角度 ） 與被測(cè)電壓成正比 ， 并在電流表上直接讀出電壓值刻度 。 雖然這種表頭具有一系列的優(yōu)點(diǎn) ， 但磁電式電流表只能測(cè)量直流信號(hào) 。因此 ， 在測(cè)量交流電壓時(shí)需要在指示器前加檢波器將其轉(zhuǎn)換成直流電壓來(lái)測(cè)量 ， 并可提高儀器的輸入電阻 ， 降低輸出電阻 。 由于被測(cè)電壓的大小 、 頻段及精度要求不同 ， 檢波器在電壓表中所處的位置也不一樣 ， 從而形成了不同的交流電壓測(cè)量方案 ， 分別是放大 檢波式 、 檢波 放大式 。 現(xiàn)分別介紹如下 。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 放大 檢波式電子電壓表 檢波式電子電壓表工作原理 放大 檢波式電子電壓表是將被測(cè)交流電壓先經(jīng)寬帶放大器放大，提高測(cè)量靈敏度；再進(jìn)行檢波，檢波器進(jìn)行的是大信號(hào)檢波，避免了因檢波器的非線性產(chǎn)生的失真。又因在放大器之前有阻抗變換器，輸入阻抗較高，減小了對(duì)被測(cè)電路的影響。但因?qū)拵Х糯笃髟跈z波器之前，被測(cè)信號(hào)的頻率受到寬帶放大器帶寬的限制，靈敏度受寬帶放大器內(nèi)部噪聲的限制。其通頻帶一般為 210量最小幅值為幾百微伏或幾毫伏，一般稱為低頻毫伏表?？驁D見(jiàn)圖 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 放大 檢波式電子電壓表主要用于均值電壓表 。 即先放大被測(cè)交流信號(hào)的電壓 ， 然后再檢波將交流轉(zhuǎn)化為直流驅(qū)動(dòng)電流表 。 其檢波后的直流輸出正比與檢波器的輸入電壓的平均值 。 檢波器一般都采用二極管全波或半波整流電路 。 為了使指針?lè)€(wěn)定 ， 在表頭兩端跨接濾波電容 ， 濾去檢波器輸出電流中的交流成分 。 如圖 a） 為全波平均值檢波電路 ， b)為半波平均值檢波電路 ， 圖 c) 、 圖 d)為它們的變形 。 以圖 a） 為例 ， 分析均值檢波器的工作原理：檢波器輸出端 A、 壓波形是全波整流波形 ， A、 交流分量由 所以流過(guò)表頭的就是 A、 被測(cè)信號(hào)電壓 在正弦波的正半周 ， 在正弦波的負(fù)半周 ， 電路進(jìn)行全波整流 ，整流后的單向?qū)щ婋娏魍ㄟ^(guò)微安表表頭 。 設(shè)輸入電壓為 Ux(t)， r，微安表表頭內(nèi)阻為 正向平均電流為 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 反向平均電流為 流過(guò)微安表的電流為 一般 , r 所以上式可簡(jiǎn)化為 由上式可以看出 ， 流過(guò)表頭的電流值正比與檢波器輸入電壓的平均值 ， 而與其波形無(wú)關(guān) 。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 在放大 檢波式電子電壓表中，檢波器對(duì)被測(cè)電壓的平均值產(chǎn)生響應(yīng)，即放大 檢波式電子電壓表的指針偏轉(zhuǎn)正比于被測(cè)電壓的平均值。但是，除特殊需要（例如，脈沖電壓表）外，儀表的刻度盤均是按正弦電壓的有效值來(lái)刻度的。也就是說(shuō)，在電壓表的額定工作頻率范圍內(nèi)加正弦交流電壓時(shí)的指示值就是正弦電壓的有效值且正比于被測(cè)電壓的平均值。即 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 式中： 電壓表讀數(shù)； 電壓表所刻的正弦電壓有效值； 被測(cè)電壓平均值； 正弦電壓的波形因數(shù) 。 由此可知 ， 只有測(cè)量正弦波電壓時(shí) ， 從均值電壓表上讀得的讀數(shù)才是它的有效值 ， 才有實(shí)際意義 。 而當(dāng)測(cè)量非正弦波電壓時(shí) ， 示值沒(méi)有直接物理意義 ， 必須將示值經(jīng)過(guò)換算 ， 才能測(cè)出被測(cè)電壓的有效值 。 波形換算方法是 ， 當(dāng)測(cè)量任意波形電壓時(shí) ， 將從電壓表刻度盤上讀得的示值先除以波形因數(shù) 然后再按照 “ 平均值相等則讀數(shù)相等 ”的原則 ， 用被測(cè)波形的波形因數(shù)換算出被測(cè)的非正弦電壓的有效值 。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 例 用均值電壓表分別測(cè)量正弦波 、 方波及三角波 ，電壓表均指在 10 問(wèn)被測(cè)電壓的平均值 、 有效值 、峰值各是多少 ？ 解： 對(duì)于正弦波 ， 示值就是其有效值 。 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 按照示值相等則平均值也相等的原則 ， 所以方波和三角波的平均值也都是 9V， 即可得： 對(duì)于方波 ， 因其 V， 所以方波的均值 、 有效值 、 峰值均是 9V。 對(duì)于三角波，因?yàn)樗?P= 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 檢波 放大式電子電壓表 放大式電子電壓表工作原理 檢波 放大式電子電壓表是將被測(cè)交流電壓先檢波變?yōu)橹绷麟妷?， 然后再經(jīng)直流放大器放大 ， 用放大后的直流電流去驅(qū)動(dòng)磁電式電流表指針的偏轉(zhuǎn) 。 此類電壓表的頻率范圍主要取決于檢波器的頻率響應(yīng) （ 一般在20 ， 可用于測(cè)量高頻電壓或超高頻電壓 ， 其框圖如圖 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 檢波 放大式電子電壓表主要用于峰值電壓表，即被測(cè)交流電壓先檢波后放大，然后驅(qū)動(dòng)磁電式電流表指針的偏轉(zhuǎn)。采用二極管檢波的檢波器安裝在探頭內(nèi)（接線短）。其檢波器的輸出是峰值響應(yīng)，即電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度正比于被測(cè)電壓的峰值。其峰值檢波器有兩種，基本電路形式如圖 （ a）為串聯(lián)式電路，因檢波二極管與檢波負(fù)載電阻串聯(lián)而得名；圖 (b)為并聯(lián)式電路，因檢波二極管與檢波負(fù)載并聯(lián)而得名。圖 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 若被測(cè)電壓 UX(t)的周期為 T， 檢波二極管的正向電阻為 則上述電路必須滿足下列條件才能作為峰值檢波器 。 充電時(shí)間常數(shù) 被測(cè)信號(hào)的最小周期 ， 即 放電時(shí)間常數(shù) 被測(cè)信號(hào)的最大周期 ， 即 (1)串聯(lián)電路的工作原理 在被測(cè)電壓 UX(t)的正半周，經(jīng) 充電，因 X(t)的峰值 從正半周峰值下降到UC 放電，因 以放電非常緩慢， 內(nèi)下降很少，當(dāng)下一個(gè)周期的正半周電壓大于 UC 快又將 C P。這樣在 平均值為。同時(shí)形成了二極管 出了電容 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 檢波 放大式電壓表的檢波器輸出的是峰值響應(yīng)，即經(jīng)過(guò)峰值檢波器的直流電壓是正比于被測(cè)電壓的峰值的。而一般情況下，磁電式電流表的讀數(shù)刻度是按正弦有效值來(lái)定度的，即電壓表的讀數(shù)正比于被測(cè)正弦信號(hào)的有效值。所以，采用峰值檢波器的電壓表進(jìn)行刻度時(shí)，應(yīng)通過(guò)波峰因數(shù)進(jìn)行變換 第 5章 電壓測(cè)量?jī)x器 外差式電子電壓表 前面所講的檢波 放大式和放大 檢波式兩種電壓表，其頻率響應(yīng)和靈敏度之間存在著相互矛盾，很難兼顧。而外差式電子電壓表則可以很好的解決此問(wèn)題。外差式電子電壓表的框圖見(jiàn)圖 測(cè)電壓經(jīng)包括輸入