第五章 电压测量技术

第五章 电压测量技术 一、概述 二、交流电压的模拟式测量 三、电压测量的数字化方法 四、干扰与抗干扰技术

第五章 电压测量技术

一、概述 电压是电子电路中的一个主要参量，是其它许多 电参量测量、非电测量的基础。

例如：功率测量，P=V2/R=IV=I2R,归于电压的测量。i 2

失真系数：

D

vi

n

2

v1

V V0

调幅系数：m=V /V0

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对电压测量的要求： 其实质为对电压测量设备的要求 1、测量准确度：要求测量误差小。 电压测量仪器的测量准确度表示方式有以下三种：

满度值百分数： %Vm读数值百分数： %Vx

一般用于线形 刻度模拟电压表

用于具有对数 刻度的电压表 用于数字电压表

%Vm+ %Vx

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几Hz—几百Hz 2、频带宽：交流电压 几十Hz—GHz 3、量程广：十分之几µ V、几个mV——几十kV 4、输入阻抗：应足够高，以避免对被测电路的 影响。 5、应具有高抗干扰能力。 分类 电压测量仪器分为：模拟式及数字式电压表。

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二、交流电压的模拟式测量交流电压测量的核心是AC/DC变换，此部分是带有 共性的，即模拟式和数字式电压表都必须完成这一 变换过程。

先检波，后放大 模拟式电压表 先放大，后检波

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模 拟 式 电 压 表

表征交流电压的参数有： 峰值— V p 均值— V 有效值— V 峰值电压表 均值电压表 有效值电压表

所以有三种检波方式的电压表，根据检波方式的不同， 有三种电压表。

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1、峰值检波式电压表

Vp

T max v x ( t ) 0

电路形式

高频电压测量 时误差较小

峰值检波器(探头) 步进 分压器 斩波式 直流放大器

先检波、后放大

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检波电路形式串联型检波

+

Vx(t)_

Vo(t)

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刻度特性 =I0 Vp 表头的刻度：以正弦有效值刻度。 =V(正弦波有效值)

波峰因数：

Kp

Vp V

=V~(正弦有效值)=Vp/Kp~(正弦波峰因数)

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例： 用一块峰值电压表测量一个方波电压，读数为10 V ,问该方波电压的有效值为多少？

解：

被测方波电压的峰值为

VP a K P ~ 2 10 14.1V方波电压的波峰因数 K P 1 故

VP Vx 14.1V KP

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2、均值电压表1 T V 0 Vx ( t ) dt T电路形式

大信号检波时线性较 好，波形误差较小

输入 宽带放大器

检波

µ A

先放大、后检波

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刻度特性 =I 0 V ,与波形无关 表头的刻度：以正弦有效值刻度。 =V(正弦波有效值)

波形因数：

KF V

V

V =V~(正弦有效值)=KF~(正弦波形因数)

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例： 用一块平均值电压表测量一个三角波电压，读数为1 V ,问该三角波电压的有效值为多少？

解：

三角波的均值为Vx 1 0.9V K F ~ (正 弦 波 ) 1.11 a

三角波的波形因数 K F 1.15故

V x K FV x 1.15 0.9 0.94V

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3、有效值电压表

1 T 2 V 0 v x ( t )dt T热电效应 实现方法 模拟计算电路

热偶式原理： +热电效应原理：

A

D

v x (t )-

C B

M E

µ A

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+

A

DCD和CE为两种 不同材料制作

v x (t )-

C B

M E

µ A

AB为加热丝

M为电热偶

C——热端

D、E——冷端

v x (t )

AB温度 形成电流

CD温差

电动势

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4TC1 宽放 10MHz +

Ex

-

VoVi

v x (t )4TC1

+ Ef

热偶式有效值电压表简化组成方框图 热电偶——AC/DC 4TC1(上)——测量热偶 4TC1(下)——平衡热偶