第五講電壓測量

第五講電壓測量第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三提問：1.市電220V是指的什么含義？2．峰值和振幅是怎樣定義的？它們之間有什么區(qū)別和聯系？第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三一、電壓表的分類電壓表按其工作原理和讀數方式分為：模擬式電壓表和數字式電壓表。1．模擬式電壓表模擬式電壓表又叫（指針式電壓表），一般都采用磁電式（直流電流表頭）作為被測電壓的指示器。第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三測量交流電壓時，必需經過交流-直流變換器即檢波器（峰值、均值、有效值），再進行直流電壓的測量。1.按工作頻率分類2.按測量電壓量級分類3.按檢波方式分類4.按電壓表電路組成的方式也可分為（1）檢波-放大式電壓表（2）放大-檢波式電壓表（3）外差式電壓表第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（1）檢波—放大式電壓表一般稱之為高頻毫伏表或超高頻毫伏表。目前，高頻毫伏表的靈敏度已由以前的約0.1V提高到了毫伏級。檢波器衰減器直流放大器被測輸入uA第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（2）放大—檢波式電壓表其頻率范圍一般為20Hz～10MHz，靈敏度達毫伏級，通常稱之為視頻毫伏表，多用在低頻、視頻場合。衰減器檢波器交流放大器(1)被測輸入uA第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（3）外差式電壓表其頻帶寬度取決于本振頻率范圍，可從100kHz至數百兆赫茲，一般稱之為高頻微伏表。如DW-1型高頻微伏表，頻率范圍為100kHz～300MHz，分8個頻段，基本誤差為±3%。輸入電路混頻器中頻交流放大器被測輸入均值檢波器本振第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三表4-1三種結構形式電壓表的性能比較結構形式靈敏度頻帶寬度電壓表類型外差式很高很寬高頻微伏表檢波—放大式稍低很寬超高頻毫伏表放大—檢波式稍高較窄視頻毫伏表第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三一、交流電壓的基本參數一個交流電壓的幅度特性可用：

峰值平均值有效值幾種表征量之間有什么聯系？第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

要點1．峰值一個周期性交流電壓u(t)在一個周期內所出現的最大瞬時值稱為該交流電壓的峰值Up。峰值Up是參考零電平計算的。有正峰值和負峰值之分，分別用Up+和Up-表示。第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三要點1．峰值下圖的直流分量等于零。峰值和振幅相等嗎？

正峰值Up+＝負峰值Up-的絕對值＝交流電壓的振幅值Um！第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

要點1．峰值振幅Um是參考直流分量值開始計算。下圖的直流分量U0大于零.正峰值Up+≠負峰值Up-的絕對值≠交流電壓的振幅值Um！第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

要點2．平均值又稱為均值。交流電壓的平均值在數學上定義為平均值又分為半波平均值和全波平均值，分別記為和。第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

要點2．平均值全波整流波形，表征正弦信號的幅度特性半波整流波形，半波檢波后的平均值是全波平均值的一半，即為正弦信號電壓平均值的一半。

第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

要點2．平均值通常用全波檢波后的波形的平均值來表征正弦信號的幅度特性，故有：第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

要點3．有效值交流電壓的有效值理論上定義為：

交流電壓在一個周期內加在某個電阻上產生的熱量與一個直流電壓在同一個電阻上產生的熱量相同時，則定義這個直流電壓值為該交流電壓的有效值。數學上交流電壓的有效值定義為它的方均根值：第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三要點3．有效值以正弦波為例，代入有效值計算公式對正弦波而言，其有效值為最大值的倍。第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

要點4．波形因數Kf

波形因數：交流電壓的有效值與平均值之比稱為該交流電壓，用Kf表示。正弦信號的波形因數＝1.11三角波的波形因數方波信號的波形因數＝1第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三

要點5．波峰因數Kp波峰因數Kp定義為峰值與有效值之比：正弦信號的波峰因數三角波的波峰因數方波信號的波峰因數第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（一）均值電壓表

要點6.定度系數和波形換算交流電壓表都是按照正弦波電壓有效值定度的。顯然，均值檢波器不是有效值響應，則示值與實際響應值之間存在一個系數，此系數即為定度系數，記作。第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（一）均值電壓表

要點3.定度系數和波形換算對于均值響應檢波器，在額定頻率下加正弦波電壓時的示值可見，均值表的讀數乘以0.9等于被測電壓的平均值。第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（一）均值電壓表

要點3.定度系數和波形換算對于全波均值表，如果被測電壓不是正弦波，而是任意波形時，如果要求它的有效值，則利用波形因數Kf=，則第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三（一）均值電壓表

要點3.定度系數和波形換算[例5-1]用全波式均值電壓表分別測量方波及三角波電壓，示值均為1V，問被測電壓的有效值分別為多少？[解]示值Uα＝1V（1）對于方波（Kf＝1）（2）對于三角波（Kf≈1.15）第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三提問：1．為什么要對均值電壓表的讀數進行換算？

第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三DF2172B通道2量程信號輸入端1電源開關指針表頭通道1量程通道選擇開關信號輸入端2機械零位調整

作用：專門用于測量正弦波電壓有效值的儀器。第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三信號輸入線（不帶衰減）

同軸連接器信號參考屏蔽線信號輸入第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三毫伏表與萬用表的區(qū)別測量信號的頻率范圍不一樣測量的精度不一樣使用的場合不一樣，萬用表交流檔一般用于測量220V/50Hz等工頻電壓值，不能用于小信號的測量，交流毫伏表主要用于頻率范圍內的小信號測量，一般不用于測量220V等大電壓。第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三毫伏表的使用方法機械調0調節(jié)量程將被測負載用連接線纜接到毫伏表輸入端讀數第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三如何讀數？刻度盤上有三條刻度線，從上至下，第一、二條為電壓刻度線，第三條為分貝刻度線。若量程開關置于“1”字開頭的各擋住(如1V、1Mv、100V、100mV)，在第一條刻度線上讀數。若指針指至滿量程即代表該量程檔之值。例如：量程開關置“100mV”檔，指針滿偏至“1”，即為100mV。若量程開關置于“3”字開頭的各檔位(如300V、3V、30V、300mV等)，則在第二條到度線上讀數。其讀數方法同上。第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三以dB表示的功率或電壓的真實電平是量程選擇開關的讀數和表頭刻度讀數的代數和例如：表頭刻度指示-1dB量程選擇開關+20dB電平為+20dB+（-1dB）第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三注意事項：⒈測量前應短路調零。

2.交流毫伏表靈敏度較高，打開電源后，在較低量程時由于干擾信號（感應信號）的作用，指針會發(fā)生偏轉，稱為自起現象。所以在不測試信號時應將量程旋鈕旋到較高量程檔，以防打彎指針。3.交流毫伏表接入被測電路時，其地端（黑夾子）應始終接在電路的地上（成為公共接地），以防干擾。第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三任務實施毫伏表的應用[實訓目的]1、掌握毫伏表的操作步驟；2、掌握使用毫伏表測量正弦電壓的方法，并了解儀表產生誤差。[實訓設備]毫伏表，信號發(fā)生器，萬用表[實訓內容]1、調節(jié)信號發(fā)生器，使其輸出電壓為10伏。第32頁，共34頁，2023年，2月20日，星期三2、調整毫伏表，將毫伏表接入信號發(fā)生器的輸出端。在給定的頻率下分別測出信號發(fā)生器的輸出電壓值。并記錄在附表中，每改變一次頻率，同時