第3章使用電壓表測量電壓參數(shù)

1、第第3 3章章 使用電壓表測量電壓參數(shù)使用電壓表測量電壓參數(shù)3.1 概述概述3.2 模擬式電壓表模擬式電壓表3.3 數(shù)字式電壓表數(shù)字式電壓表3.4 數(shù)字多用表數(shù)字多用表內(nèi)容提要：內(nèi)容提要： 重點(diǎn)：重點(diǎn)： 交流電壓信號的表征形式和表征量值的交流電壓信號的表征形式和表征量值的相互轉(zhuǎn)換；電壓測量儀器的工作原理相互轉(zhuǎn)換；電壓測量儀器的工作原理難點(diǎn)：難點(diǎn)：l交流電壓信號的表征形式和表征量值的交流電壓信號的表征形式和表征量值的相互轉(zhuǎn)換相互轉(zhuǎn)換測量電壓常用的主要儀器儀表測量電壓常用的主要儀器儀表 模擬萬用表模擬萬用表 數(shù)字萬用表數(shù)字萬用表有效值數(shù)字萬用表有效值數(shù)字萬用表 圖形萬用表圖形萬用表 多重顯示多重顯

2、示數(shù)字多用表數(shù)字多用表 臺式數(shù)字多用表臺式數(shù)字多用表單指針交流毫伏表單指針交流毫伏表超高頻毫伏表超高頻毫伏表視頻毫伏表視頻毫伏表3.1 概述二二.電壓表的分類電壓表的分類分為直流電壓表和交流電壓表兩大類。分為直流電壓表和交流電壓表兩大類。三三.交流電壓表的基本參數(shù)交流電壓表的基本參數(shù)1.1. 峰值峰值up 以零電平為參考的最大電壓幅值（用以零電平為參考的最大電壓幅值（用u up p表示表示 ），），有正峰值和負(fù)峰值，包括在一起稱峰有正峰值和負(fù)峰值，包括在一起稱峰- -峰值，用峰值，用u up-pp-p表示。表示。注：以直流分量為參考的最大電壓幅值稱為振幅注：以直流分量為參考的最大電壓幅值稱為振

3、幅, ,（u um m表示）表示）3. 有效值有效值定義：交流電壓定義：交流電壓u(t)u(t)在一個周期在一個周期t t內(nèi)，通過某純電阻內(nèi)，通過某純電阻負(fù)載負(fù)載r r所產(chǎn)生的熱量，與一個直流電壓所產(chǎn)生的熱量，與一個直流電壓u u在同一負(fù)載在同一負(fù)載上產(chǎn)生的熱量相等時，則該直流電壓上產(chǎn)生的熱量相等時，則該直流電壓u u的數(shù)值就表示的數(shù)值就表示了交流電壓了交流電壓u(t)u(t)的有效值。的有效值。 有效值表達(dá)式：有效值表達(dá)式：201( )tuu t dtt2.平均值平均值01( )tuu t dtt數(shù)學(xué)上定義為：數(shù)學(xué)上定義為： 由于正弦周期性的信號器電壓平均值為零，由于正弦周期性的信號器電壓平

4、均值為零，所以實(shí)際測量中用檢波后的平均值來表征正弦信所以實(shí)際測量中用檢波后的平均值來表征正弦信號的幅度特性。號的幅度特性。01( )tuu t dtt4.4.波形因素波形因素電壓的有效值與平均值之比稱為波形因數(shù)電壓的有效值與平均值之比稱為波形因數(shù)k kf f，即即正弦信號的波形因素：正弦信號的波形因素：kf =1.11三角波的波形因素：三角波的波形因素：方波信號波形因素：方波信號波形因素：kf =1uukf 32 fk5.5.波峰因數(shù)波峰因數(shù)k kp p 交流電壓的峰值與有效值之比稱為波峰因數(shù)交流電壓的峰值與有效值之比稱為波峰因數(shù)k kp p，即，即 正弦信號的波峰因素：正弦信號的波峰因素：三

5、角波的波峰因素：三角波的波峰因素：方波信號波峰因素：方波信號波峰因素：k kp p=1=1 uukpp 2 pk3 pk 名稱波形因數(shù)kf波峰因數(shù)kp有效值平均值正弦波正弦波1.111.414up/2up/半波整流半波整流1.572up/up/全波整流全波整流1.111.414up/2up/三角波三角波1.151.73up/up/2鋸齒波鋸齒波1.151.73up/up/方波方波11upup白噪聲白噪聲1.253 upup/3.751322233表表4.1 幾種典型的交流電壓波形的參數(shù)幾種典型的交流電壓波形的參數(shù)2四四. 電壓測量分類電壓測量分類1.按測量對象分按測量對象分：直流電壓測量和交流

6、電壓測量。：直流電壓測量和交流電壓測量。2. 按測量技術(shù)不同分按測量技術(shù)不同分：模擬測量和數(shù)字測量。：模擬測量和數(shù)字測量。五五.電壓表的分類電壓表的分類1. 模擬電壓表模擬電壓表 大多數(shù)為指針式儀表。一般用直流電流表表頭大多數(shù)為指針式儀表。一般用直流電流表表頭作為指示器。測量電壓時一般經(jīng)過放大或衰減變成作為指示器。測量電壓時一般經(jīng)過放大或衰減變成直流電流來測量。對交流電壓要先將其經(jīng)過交流直流電流來測量。對交流電壓要先將其經(jīng)過交流-直流變換器及檢波器，將其轉(zhuǎn)換為直流電壓再進(jìn)行直流變換器及檢波器，將其轉(zhuǎn)換為直流電壓再進(jìn)行測量。測量。模擬電壓表分為均值電壓表、有效值電壓表、和模擬電壓表分為均值電壓表

7、、有效值電壓表、和峰值電壓表。按電路組成分可分為檢波峰值電壓表。按電路組成分可分為檢波-放大式放大式電壓表、放大電壓表、放大-檢波式電壓表、外差式電壓表。檢波式電壓表、外差式電壓表。2. 數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表是一種用數(shù)字電壓表是一種用a / d 轉(zhuǎn)換器作為測量機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)換器作為測量機(jī)構(gòu)，用數(shù)字顯示器顯示測量結(jié)果的電壓表。測交流電用數(shù)字顯示器顯示測量結(jié)果的電壓表。測交流電壓時，必須在壓時，必須在a / d 轉(zhuǎn)換前對被測電參量進(jìn)行轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換前對被測電參量進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理。變?yōu)橹绷麟妷?。換處理。變?yōu)橹绷麟妷?。a / d 轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表的核心部分。直接影轉(zhuǎn)換器是數(shù)字電壓表的核心部分。直接影響到數(shù)字

8、電壓表的技術(shù)性能。響到數(shù)字電壓表的技術(shù)性能。六六. .電壓表的技術(shù)指標(biāo)電壓表的技術(shù)指標(biāo)1.1.頻率范圍頻率范圍2.2.量程量程3.3.輸入阻抗輸入阻抗4.4.測量精度測量精度（1 1）滿度值的百分?jǐn)?shù)）滿度值的百分?jǐn)?shù) %um 。式中。式中 % %為滿度相為滿度相對誤差，對誤差，u um m 為電壓表的滿度值。為電壓表的滿度值。（2 2）讀數(shù)值的）讀數(shù)值的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù) %ux 。式中。式中 % %為讀為讀數(shù)相對誤差，數(shù)相對誤差，u ux x為電壓表的讀數(shù)值。為電壓表的讀數(shù)值。（3 3）( %ux+ %um) 。 數(shù)字電壓表一般采用這種數(shù)字電壓表一般采用這種方式。方式。5.5.抗干擾能力抗干擾能力6

9、.6.被測電壓波形種類被測電壓波形種類3.2 3.2 模擬電壓表模擬電壓表一一. .模擬電壓表的分類模擬電壓表的分類 按測量直流或交流分：按測量直流或交流分： 1. 1.直流電壓表：用于測量直流電壓。直流電壓表：用于測量直流電壓。 2. 2.交流電壓表：用于測量交流電壓。一般用交直流變換交流電壓表：用于測量交流電壓。一般用交直流變換器實(shí)現(xiàn)變換。器實(shí)現(xiàn)變換。 按照測量電壓頻率不同可分為：低頻電壓表、視頻電壓按照測量電壓頻率不同可分為：低頻電壓表、視頻電壓表、高頻電壓表和超高頻電壓表。表、高頻電壓表和超高頻電壓表。 根據(jù)電壓表電路組成方式不同，模擬電壓表可以分為：根據(jù)電壓表電路組成方式不同，模擬電

10、壓表可以分為： 1. 1. 檢波檢波- -放大式放大式 2. 2. 放大檢波式放大檢波式 3. 3. 外差式外差式二二. . 閱讀一種交流電壓表的技術(shù)指標(biāo)閱讀一種交流電壓表的技術(shù)指標(biāo) sg2171sg2171交流毫伏交流毫伏表表 是一種均值電壓是一種均值電壓表其靈敏度高、表其靈敏度高、波形失真小。頻波形失真小。頻率范圍率范圍5hz5hz2mhz2mhz。測量電壓。測量電壓的范圍的范圍 30 30 v v 100v.100v. 其它的技術(shù)指標(biāo)其它的技術(shù)指標(biāo)參看課本參看課本68 68 6969頁。頁。三三. .均值電壓表均值電壓表 均值電壓表測量的電壓是交流電壓經(jīng)過全波均值電壓表測量的電壓是交流電

11、壓經(jīng)過全波整流后的平均值，即輸入電壓的絕對值在一個周整流后的平均值，即輸入電壓的絕對值在一個周期的平均值。期的平均值。1.檢波電路檢波電路 電子電壓表內(nèi)使用的均值檢波電路如電子電壓表內(nèi)使用的均值檢波電路如 圖圖3-11所示。圖所示。圖(a) 為橋式整流電路為橋式整流電路 (b)為半橋式電路為半橋式電路流過電流表的電流正比于輸入電壓的平均值。流過電流表的電流正比于輸入電壓的平均值。2.2.定度系數(shù)和波形換算定度系數(shù)和波形換算uku 11. 1 uuk 幾乎所有的交流電壓表都是按正弦波電壓的有幾乎所有的交流電壓表都是按正弦波電壓的有效值定度的。如果檢波器不是有效值相應(yīng)，則標(biāo)稱效值定度的。如果檢波器

12、不是有效值相應(yīng)，則標(biāo)稱值（即示值）與實(shí)際值之間存在一個系數(shù)，這個系值（即示值）與實(shí)際值之間存在一個系數(shù)，這個系數(shù)稱為定度系數(shù)，記作數(shù)稱為定度系數(shù)，記作k 。對于均值響應(yīng)檢波器，。對于均值響應(yīng)檢波器，在額定頻率下加正弦電壓時的示值為在額定頻率下加正弦電壓時的示值為 ：所以定度系數(shù)所以定度系數(shù)如果用均值電壓表測量純正弦電壓，其示值就是如果用均值電壓表測量純正弦電壓，其示值就是正弦波的有效值。如果被測電壓是非正弦電壓，正弦波的有效值。如果被測電壓是非正弦電壓，則必須把示值經(jīng)過換算后，才能得到被測電壓的則必須把示值經(jīng)過換算后，才能得到被測電壓的有效值。有效值。首先按平均值相等示值也相等的原則將示值首先

13、按平均值相等示值也相等的原則將示值u 換算成被測電壓的平均值換算成被測電壓的平均值 ukuu9 . 0 再用波形因素再用波形因素kf 求出被測電壓的有效值求出被測電壓的有效值 ukukuffx9 . 0 小結(jié)小結(jié) 波形換算的方法是：波形換算的方法是：當(dāng)被測電壓是任意當(dāng)被測電壓是任意電壓時，將測量結(jié)果（電壓表的示值）先除于電壓時，將測量結(jié)果（電壓表的示值）先除于定度系數(shù)折算成平均值，再乘以被測電壓的波定度系數(shù)折算成平均值，再乘以被測電壓的波形因素即可得到被測電壓的非正弦電壓的有效形因素即可得到被測電壓的非正弦電壓的有效值。值。例例3-1 用全波均值電壓表分別測量方波和三角波電壓，示值均為1v,問

14、被測電壓的有效值分別為多少？解 示值u =1v(1)對于方波 （kf =1） ux = 0.9 kf u =0.9v(2)對于三角波 （ ） ux = 0.9 kf u =1.035v32 fk3. 誤差分析誤差分析 均值電壓表的誤差的主要來源有：指示電均值電壓表的誤差的主要來源有：指示電表的誤差、檢波二極管引起的誤差。表的誤差、檢波二極管引起的誤差。 當(dāng)以示值當(dāng)以示值u 作為被測電壓的有效值是所引作為被測電壓的有效值是所引起的絕對誤差為起的絕對誤差為 =u - 0.9kf =（1- 0.9kf ） u 示值相對誤差為示值相對誤差為 ffukuuk9 . 01)9 . 01( 當(dāng)被測電壓為方波

15、時當(dāng)被測電壓為方波時 u = 1- 0.9kf =10%當(dāng)被測電壓為三角波時當(dāng)被測電壓為三角波時 u = 1-0.9kf =-3.5%由此可見對于不同的波形所產(chǎn)生的誤差的大由此可見對于不同的波形所產(chǎn)生的誤差的大小和方向是不同的。小和方向是不同的。模擬電壓表的讀數(shù)方法、使用及注意事項(xiàng)模擬電壓表的讀數(shù)方法、使用及注意事項(xiàng)1.電壓表的接線及注意事項(xiàng)電壓表的接線及注意事項(xiàng)（1）要測量某一部分電路兩端的電壓，必須把電壓）要測量某一部分電路兩端的電壓，必須把電壓表與這部分電路并聯(lián)起來。表與這部分電路并聯(lián)起來。（2）對直流電表必須注意正確連接）對直流電表必須注意正確連接“+”、“-”極性。極性。（3）被測電

16、壓不要超過電壓表的量程。）被測電壓不要超過電壓表的量程。2. 電壓表的讀數(shù)方法電壓表的讀數(shù)方法（1）首先判斷電壓表的量程。（）首先判斷電壓表的量程。（2）確定大格刻度。）確定大格刻度。（3）確定小格刻度。）確定小格刻度。 （4）最終示數(shù)）最終示數(shù)sg2171交流毫伏表的使用交流毫伏表的使用參閱課本（參閱課本（ 74頁）頁）交流毫伏表的操作規(guī)程交流毫伏表的操作規(guī)程參閱課本（參閱課本（74 75頁）頁）電壓表使用之前要先熟悉電壓表的技術(shù)性能指電壓表使用之前要先熟悉電壓表的技術(shù)性能指標(biāo)、適用的范圍、使用方法及注意事項(xiàng)等。標(biāo)、適用的范圍、使用方法及注意事項(xiàng)等。注意注意 對于其它型號的電壓表可能有些地方

17、不對于其它型號的電壓表可能有些地方不一樣。測量之前要詳細(xì)閱讀使用說明書。一樣。測量之前要詳細(xì)閱讀使用說明書。有效值電壓表有效值電壓表1檢波式有效值電壓表檢波式有效值電壓表 電壓有效值的定義電壓有效值的定義如果通過檢波器來實(shí)現(xiàn)，則要求檢波器有平方律如果通過檢波器來實(shí)現(xiàn)，則要求檢波器有平方律的伏安特性。利用二極管的正向特性開始部分可的伏安特性。利用二極管的正向特性開始部分可近似得到。如圖近似得到。如圖2所示。設(shè)法在電路中抵消起始所示。設(shè)法在電路中抵消起始電流，則流過電流表的平均電流則與被測電壓的電流，則流過電流表的平均電流則與被測電壓的平方成正比。從而實(shí)現(xiàn)有效值的轉(zhuǎn)換。平方成正比。從而實(shí)現(xiàn)有效值的

18、轉(zhuǎn)換。二二. 熱電轉(zhuǎn)換式有效值電壓表熱電轉(zhuǎn)換式有效值電壓表 它利用熱電效應(yīng)方式實(shí)現(xiàn)有效值電壓測量。圖它利用熱電效應(yīng)方式實(shí)現(xiàn)有效值電壓測量。圖3-13所示為熱電轉(zhuǎn)換電壓表的原理圖。所示為熱電轉(zhuǎn)換電壓表的原理圖。 tdttutu02)(1利用被測電流流過加熱絲產(chǎn)生熱量，熱電偶因熱利用被測電流流過加熱絲產(chǎn)生熱量，熱電偶因熱端和冷溫差而產(chǎn)生熱電勢，熱電偶熱端的溫度端和冷溫差而產(chǎn)生熱電勢，熱電偶熱端的溫度正比與被測電壓的有效值的平方，因?yàn)闊犭妱菡扰c被測電壓的有效值的平方，因?yàn)闊犭妱莓a(chǎn)生流過電流表的電流，所以電流表中電流間產(chǎn)生流過電流表的電流，所以電流表中電流間接正比于被測電壓的有效值的平方。圖接正比于

19、被測電壓的有效值的平方。圖3-14所所示為示為da-24型有效值電壓表簡化方框圖。型有效值電壓表簡化方框圖。三三.計(jì)算式有效值電壓表計(jì)算式有效值電壓表圖圖3-15 所示為計(jì)算式轉(zhuǎn)換器方框圖。它利用模所示為計(jì)算式轉(zhuǎn)換器方框圖。它利用模擬運(yùn)算電路乘法器、積分器和開方器以及放大擬運(yùn)算電路乘法器、積分器和開方器以及放大器。器。數(shù)字電壓表（數(shù)字電壓表（dvm）指把被測電壓的數(shù)值通過數(shù)）指把被測電壓的數(shù)值通過數(shù)字技術(shù)，變換成數(shù)字量，然后用數(shù)碼管、字技術(shù)，變換成數(shù)字量，然后用數(shù)碼管、led顯顯示器以十進(jìn)制數(shù)字顯示被測量電壓值。示器以十進(jìn)制數(shù)字顯示被測量電壓值。數(shù)字電壓表具有許多優(yōu)點(diǎn)：量程范圍寬數(shù)字電壓表具有

20、許多優(yōu)點(diǎn)：量程范圍寬;精度高精度高;并并以數(shù)字顯示結(jié)果；測量速度快以數(shù)字顯示結(jié)果；測量速度快;能向外輸出數(shù)字能向外輸出數(shù)字信號信號;可以與其它存儲、記憶打印設(shè)備相連接可以與其它存儲、記憶打印設(shè)備相連接;輸輸入阻抗高。入阻抗高。目前已廣泛應(yīng)用于電壓測量和儀表的目前已廣泛應(yīng)用于電壓測量和儀表的校準(zhǔn)。校準(zhǔn)。在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上把其他參數(shù)（如電流、電阻、在數(shù)字電壓表的基礎(chǔ)上把其他參數(shù)（如電流、電阻、交流電壓等）變換為等效的電流電壓，然后通過交流電壓等）變換為等效的電流電壓，然后通過測量電壓獲得其他參數(shù)值就構(gòu)成數(shù)字多用表。測量電壓獲得其他參數(shù)值就構(gòu)成數(shù)字多用表。3.3 數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表一一. dvm

21、的主要技術(shù)指標(biāo)的主要技術(shù)指標(biāo)1. 電壓測量范圍電壓測量范圍（1 1）量程）量程 基本量程基本量程：無衰減或放大時的輸入電壓范圍，由：無衰減或放大時的輸入電壓范圍，由a/da/d轉(zhuǎn)換器動態(tài)范圍確定，測量誤差最小的量程。轉(zhuǎn)換器動態(tài)范圍確定，測量誤差最小的量程。 通過對輸入電壓（按通過對輸入電壓（按1010倍）放大或衰減，可倍）放大或衰減，可擴(kuò)展量擴(kuò)展量程程，測量精度比基本量程的測量精度低，測量精度比基本量程的測量精度低。如：基本量程為如：基本量程為10v10v的的dvmdvm，可擴(kuò)展出，可擴(kuò)展出0.1v0.1v，1v1v，10v10v，100v100v，1000v1000v等五檔量程。等五檔量程。

22、基本量程為基本量程為2v2v或或20v20v的的dvmdvm，可擴(kuò)展出，可擴(kuò)展出200mv200mv、2v2v、20v20v、200v200v、1000v1000v等五檔量程等五檔量程。（3）超量程能力）超量程能力 當(dāng)被測電壓超過滿量程時，如當(dāng)被測電壓超過滿量程時，如dvm使用具有使用具有超量程能力，那么測量結(jié)果不會降低精度和分超量程能力，那么測量結(jié)果不會降低精度和分辨力辨力。如：如：3 位位dvm測量測量13.94v電壓。電壓。10v檔：檔：19.99v（使用超量程能力，顯示結(jié)果（使用超量程能力，顯示結(jié)果為為“13.94v”，未降低精度），未降低精度）被測電壓被測電壓 ： 13.94v100

23、v檔：檔： 199.9v（未使用超量程能力，顯示結(jié)（未使用超量程能力，顯示結(jié)果為果為“13.9v”，降低了測量精度），降低了測量精度） 指能完整顯示的位數(shù)指能完整顯示的位數(shù)完整顯示位完整顯示位：能夠顯示：能夠顯示09的數(shù)字的數(shù)字。非完整顯示位非完整顯示位(俗稱半位俗稱半位)：只能顯示只能顯示0和和1（在最（在最高位上）。高位上）。如如 4位位dvm，具有，具有4位完整顯示位，其最大顯位完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為示數(shù)字為9999 。而而 4 1/2 位（位（4位半）位半）dvm，具有，具有4位完整顯位完整顯示位，示位，1位非位非 完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為完整顯示位，其最大顯示數(shù)字為1999

24、9 。最大顯示為最大顯示為59999的數(shù)字電壓表為的數(shù)字電壓表為 4 3/4 位。位。（2 2）顯示位數(shù)）顯示位數(shù) 顯示為數(shù)完整位的顯示為數(shù)完整位的dvm沒有超量程能力，帶有沒有超量程能力，帶有1/2位并以位并以1v、10v、100v分檔的分檔的dvm才有超量才有超量程能力。程能力。帶有帶有1/2位并以位并以2v、20v、200v分檔的分檔的dvm沒有沒有超量程能力。超量程能力。 如：如：5 位dvm，在在10v 量程上最大可顯示量程上最大可顯示19.9999v電壓，允許有電壓，允許有100%的超量程。最大顯的超量程。最大顯示為示為5.9999的的 4 dvm 。如量程按。如量程按5v、50v

25、、500v分檔，則允許有分檔，則允許有20%的超量程。的超量程。 2. 分辨力分辨力 分辨力指分辨力指dvm能夠顯示輸入電壓最小變化值得能夠顯示輸入電壓最小變化值得能力。即顯示其末位讀數(shù)跳一個單位所需的最小電能力。即顯示其末位讀數(shù)跳一個單位所需的最小電壓變化值。在最小量程上壓變化值。在最小量程上dvm具有最大的分辨力。具有最大的分辨力。3. 測量誤差測量誤差（1）允許誤差允許誤差：在使用的條件下以絕對值形式給出。：在使用的條件下以絕對值形式給出。（2）固有誤差固有誤差：標(biāo)準(zhǔn)條件下的誤差，常以下面形式：標(biāo)準(zhǔn)條件下的誤差，常以下面形式給出：給出： u = ( % ux+ %um ) 式中式中ux

26、被測電壓被測電壓讀數(shù)，讀數(shù)， um 該量程的滿度值，該量程的滿度值， 誤差相對項(xiàng)系數(shù)，誤差相對項(xiàng)系數(shù)， % ux為為讀數(shù)誤差，隨被測電壓變化而變化。讀數(shù)誤差，隨被測電壓變化而變化。 為為誤誤差固定差固定項(xiàng)系數(shù)，項(xiàng)系數(shù)， %um 表示滿度誤差。對給定量程表示滿度誤差。對給定量程它是不變的。它是不變的。4. 輸入電阻和輸入偏置電流輸入電阻和輸入偏置電流 輸入電阻一般小于輸入電阻一般小于10m ,高準(zhǔn)確度的可以達(dá)到高準(zhǔn)確度的可以達(dá)到 1000m 。輸入偏置電流是由一起內(nèi)部表現(xiàn)得輸入端的電流。輸入偏置電流是由一起內(nèi)部表現(xiàn)得輸入端的電流。5. 抗干擾特性抗干擾特性分為串模干擾和共模干擾。前者可達(dá)分為串模

27、干擾和共模干擾。前者可達(dá)5090分貝，分貝，后者可達(dá)后者可達(dá)80150分貝。分貝。6. 測量速率測量速率每秒幾次每秒幾次幾十次。幾十次。補(bǔ)充串模干擾和共模干擾的知識補(bǔ)充串模干擾和共模干擾的知識采用共模抑制比和串模抑制比來表示采用共模抑制比和串模抑制比來表示dvm的抗的抗干擾能力。干擾能力。串摸干擾是指干擾信號以串摸干擾是指干擾信號以串聯(lián)疊加的形式串聯(lián)疊加的形式對被對被測信號產(chǎn)生的干擾；測信號產(chǎn)生的干擾；共模干擾是指干擾信號共模干擾是指干擾信號同時作用于同時作用于dvm的兩個的兩個測量輸入端測量輸入端（稱為高端（稱為高端h和低端和低端l）。）。二二 .dvm 的主要類型的主要類型按其模按其模/數(shù)

28、轉(zhuǎn)換器（數(shù)轉(zhuǎn)換器（a/d）原理來分，可分為斜）原理來分，可分為斜坡式、雙積分式、比較式和復(fù)合式四類。坡式、雙積分式、比較式和復(fù)合式四類。1. 斜坡式數(shù)字電壓表斜坡式數(shù)字電壓表利用積分器產(chǎn)生的線性斜坡電壓與利用積分器產(chǎn)生的線性斜坡電壓與ux進(jìn)行比較，進(jìn)行比較，把把ux轉(zhuǎn)換成與其瞬時值成比例的時間間隔轉(zhuǎn)換成與其瞬時值成比例的時間間隔t。2. 比較式數(shù)字電壓表比較式數(shù)字電壓表：利用輸入的模擬電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的方法，利用輸入的模擬電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較的方法，把模擬量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的電壓表。把模擬量直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的電壓表。 3. 積分式數(shù)字電壓表積分式數(shù)字電壓表 利用積分器對被測電壓進(jìn)行正向

29、和反向兩次利用積分器對被測電壓進(jìn)行正向和反向兩次積分，得到與輸入電壓平均值成正比的時間間積分，得到與輸入電壓平均值成正比的時間間隔隔t，并在，并在t的時間間隔內(nèi)對時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，的時間間隔內(nèi)對時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，最后用數(shù)字顯示被測電壓值。最后用數(shù)字顯示被測電壓值。 4.復(fù)合式數(shù)字電壓表復(fù)合式數(shù)字電壓表 復(fù)合式數(shù)字電壓表是將積分式與比較式結(jié)合復(fù)合式數(shù)字電壓表是將積分式與比較式結(jié)合起來，取長補(bǔ)短發(fā)展起來的一種測速快、抗干擾起來，取長補(bǔ)短發(fā)展起來的一種測速快、抗干擾能力強(qiáng)的高精度能力強(qiáng)的高精度dvm。三三.閱讀數(shù)字多用表的技術(shù)指標(biāo)閱讀數(shù)字多用表的技術(shù)指標(biāo)參閱課本參閱課本8081頁。頁。四四. 斜坡電

30、壓式斜坡電壓式dvm斜坡電壓式斜坡電壓式dvm利用時間這個中間量，測量利用時間這個中間量，測量的第一步使用一個線性斜坡電壓將模擬直的第一步使用一個線性斜坡電壓將模擬直流電壓變換成容易數(shù)字化的時間間隔，該流電壓變換成容易數(shù)字化的時間間隔，該時間間隔與被測電壓成正比。測量的第二時間間隔與被測電壓成正比。測量的第二步是利用計(jì)數(shù)器對這個時間間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，步是利用計(jì)數(shù)器對這個時間間隔進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便把被測量用數(shù)字形式顯示出來。斜坡以便把被測量用數(shù)字形式顯示出來。斜坡電壓式電壓式dvm簡化方框圖如圖簡化方框圖如圖3-17所示。它所示。它的的a/d轉(zhuǎn)換部分實(shí)質(zhì)是一個電壓轉(zhuǎn)換部分實(shí)質(zhì)是一個電壓- 時間時間（u/

31、t）變換器。）變換器。 斜坡電壓發(fā)生器是電壓表的核心部分，它產(chǎn)生斜坡電壓發(fā)生器是電壓表的核心部分，它產(chǎn)生一個線性良好的斜坡電壓，其變化范圍從一個線性良好的斜坡電壓，其變化范圍從+12v 到到 -12v(對量程為對量程為10v)。斜坡電壓接到。斜坡電壓接到兩個比較器：信號比較器和零比較器。兩比較兩個比較器：信號比較器和零比較器。兩比較器的輸出到邏輯控制電路，后者輸出控制計(jì)數(shù)器的輸出到邏輯控制電路，后者輸出控制計(jì)數(shù)閘門的門控制信號，工作原理如圖閘門的門控制信號，工作原理如圖3-18所示。所示。信號比較器將斜坡電壓與輸入被測信號進(jìn)行比信號比較器將斜坡電壓與輸入被測信號進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相等時，信號比較

32、器輸出便改變狀較，當(dāng)兩者相等時，信號比較器輸出便改變狀態(tài)。同樣在零比較器中，當(dāng)斜坡電壓從態(tài)。同樣在零比較器中，當(dāng)斜坡電壓從-12v 到到 + 12v的過程中通過的過程中通過0v時，輸出改變狀態(tài)。時，輸出改變狀態(tài)。 若斜坡電壓為理想線性的，則若斜坡電壓為理想線性的，則ux=k t,門門控電壓的時間間隔正比于控電壓的時間間隔正比于ux 。在閘門開通期。在閘門開通期間內(nèi)，時鐘脈沖通過閘門進(jìn)行計(jì)數(shù)。適當(dāng)選擇間內(nèi)，時鐘脈沖通過閘門進(jìn)行計(jì)數(shù)。適當(dāng)選擇時鐘脈沖頻率和小數(shù)點(diǎn)的位置，就能以一定的時鐘脈沖頻率和小數(shù)點(diǎn)的位置，就能以一定的位數(shù)顯示出被測量。一次測量結(jié)束，邏輯控制位數(shù)顯示出被測量。一次測量結(jié)束，邏輯控

33、制電路輸出復(fù)位信號，將計(jì)數(shù)器置零。用斜坡電電路輸出復(fù)位信號，將計(jì)數(shù)器置零。用斜坡電壓技術(shù)所能達(dá)到的測量準(zhǔn)確度，取決于斜坡電壓技術(shù)所能達(dá)到的測量準(zhǔn)確度，取決于斜坡電壓的線性與絕對斜率的穩(wěn)定性以及時間測量的壓的線性與絕對斜率的穩(wěn)定性以及時間測量的準(zhǔn)確度。比較器的穩(wěn)定度也影響測量誤差。測準(zhǔn)確度。比較器的穩(wěn)定度也影響測量誤差。測量轉(zhuǎn)換是瞬時值。這種量轉(zhuǎn)換是瞬時值。這種dvm測量的準(zhǔn)確度較測量的準(zhǔn)確度較低。但電路簡單。在要求準(zhǔn)確度不太高的場合低。但電路簡單。在要求準(zhǔn)確度不太高的場合有廣泛的應(yīng)用。有廣泛的應(yīng)用。五五. 雙積分是雙積分是a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器基本原理：利用同一個積分器對被測電壓基本原理：利用同一

34、個積分器對被測電壓ux進(jìn)進(jìn)行正向定積分和對基準(zhǔn)電壓行正向定積分和對基準(zhǔn)電壓ur 反向定積分，通反向定積分，通過兩次積分的比較，將過兩次積分的比較，將ux變換成與之成正比的變換成與之成正比的時間間隔。時間間隔。 其實(shí)質(zhì)也是其實(shí)質(zhì)也是vt變換式。變換式。該積分器優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高，應(yīng)用該積分器優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高，應(yīng)用廣泛。廣泛。 雙積分是雙積分是a/d轉(zhuǎn)換器原理方框圖如圖轉(zhuǎn)換器原理方框圖如圖3-19所示。所示。其工作過程分三個階段分析。其工作過程分三個階段分析。1. 準(zhǔn)備階段（準(zhǔn)備階段（t0 t1）：電子開關(guān)）：電子開關(guān)s4閉合，使積分閉合，使積分電容短路，使之處于初始狀態(tài)，為

35、下一步對被電容短路，使之處于初始狀態(tài)，為下一步對被測電壓積分做準(zhǔn)備。測電壓積分做準(zhǔn)備。2. 采樣階段（采樣階段（t1t2) ：電子開關(guān)：電子開關(guān)s4斷開，斷開， s1閉合，閉合，接入被測電壓（接入被測電壓（-ux) 。積分其作正向積分輸出。積分其作正向積分輸出電壓電壓uout1從從0線性增加，邏輯控制門電路同時打線性增加，邏輯控制門電路同時打開閘門，計(jì)數(shù)器對時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。經(jīng)過預(yù)開閘門，計(jì)數(shù)器對時鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。經(jīng)過預(yù)置時間置時間t1, 即在即在t2時刻計(jì)數(shù)器溢出，復(fù)零，進(jìn)位時刻計(jì)數(shù)器溢出，復(fù)零，進(jìn)位脈沖式邏輯門控制電路將脈沖式邏輯門控制電路將s1斷開，斷開，s2閉合采樣閉合采樣階段結(jié)束。積

36、分器輸出電壓與輸入電壓階段結(jié)束。積分器輸出電壓與輸入電壓ux的平的平均值成正比。均值成正比。3. 比較階段（比較階段（t2t3）3. 比較階段比較階段 （t2t3) 此時正極性的基準(zhǔn)電壓接此時正極性的基準(zhǔn)電壓接至積分器的輸入端，開始反向定積分輸出電至積分器的輸入端，開始反向定積分輸出電壓開始線性下降。同時計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)。壓開始線性下降。同時計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)。當(dāng)當(dāng)t = t3時，積分器輸出電壓等于時，積分器輸出電壓等于0，邏輯控，邏輯控制電路發(fā)出控制信號，使制電路發(fā)出控制信號，使s2斷開，斷開，s4,s5閉合，閉合，積分器恢復(fù)到零狀態(tài)。此時令比較器翻轉(zhuǎn)，積分器恢復(fù)到零狀態(tài)。此時令比較器翻轉(zhuǎn)

37、，關(guān)閉閘門，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。轉(zhuǎn)換器進(jìn)入休關(guān)閉閘門，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。轉(zhuǎn)換器進(jìn)入休止階段準(zhǔn)備下一個周期。止階段準(zhǔn)備下一個周期。這種這種a/d轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)確度，而與積分器的參數(shù)轉(zhuǎn)換器的準(zhǔn)確度，而與積分器的參數(shù)基本無關(guān)，由于兩次積分都是對同一個時鐘基本無關(guān)，由于兩次積分都是對同一個時鐘脈沖源輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，故對脈沖頻率要脈沖源輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，故對脈沖頻率要求不高，準(zhǔn)確度高。求不高，準(zhǔn)確度高。這種這種a/d轉(zhuǎn)換器的工作過程是：在同一個測量轉(zhuǎn)換器的工作過程是：在同一個測量周期內(nèi)，首先對被測直流電壓周期內(nèi)，首先對被測直流電壓ux 在限定的時間在限定的時間內(nèi)進(jìn)行定時積分，然后切換積分其的輸入電壓內(nèi)進(jìn)行定時積

38、分，然后切換積分其的輸入電壓為基準(zhǔn)電壓為基準(zhǔn)電壓ur，再對，再對ur進(jìn)行反向定值積分。直進(jìn)行反向定值積分。直到輸出電壓等于到輸出電壓等于0為止。合理選擇電路參數(shù)可為止。合理選擇電路參數(shù)可把被測電壓把被測電壓ux變換為反向積分的時間間隔，在變換為反向積分的時間間隔，在利用脈沖計(jì)數(shù)器對此時間間隔進(jìn)行編碼，從而利用脈沖計(jì)數(shù)器對此時間間隔進(jìn)行編碼，從而得出被測電壓的數(shù)值。整個過程是兩次積分，得出被測電壓的數(shù)值。整個過程是兩次積分，將被測電壓模擬量將被測電壓模擬量ux，變成與之成正比的計(jì)數(shù)變成與之成正比的計(jì)數(shù)脈沖個數(shù)。從而完成脈沖個數(shù)。從而完成a/d轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。六六.逐次逼近比較式逐次逼近比較式a/d轉(zhuǎn)

39、換器轉(zhuǎn)換器(1) 逐次逼近比較式逐次逼近比較式a/d工作原理工作原理逐次逼近比較式逐次逼近比較式a/d變換是屬于直接式變換是屬于直接式a/d變換。變換。 基本原理基本原理: 用被測電壓和一個可變的已知的電用被測電壓和一個可變的已知的電壓（基準(zhǔn)電壓）進(jìn)行比較，直至比較結(jié)果相等。壓（基準(zhǔn)電壓）進(jìn)行比較，直至比較結(jié)果相等。達(dá)到測出被測電壓值的目的。達(dá)到測出被測電壓值的目的。 即采用一種即采用一種“對分搜索對分搜索”的策略，逐步縮小的策略，逐步縮小ux未知范圍的辦法。工作過程可與天平稱重物類未知范圍的辦法。工作過程可與天平稱重物類比。比。2. 逐次逼近比較式逐次逼近比較式a/d主要組成主要組成（1）

40、電路組成框圖電路組成框圖 由電壓比較器、由電壓比較器、d/a轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器（sar）、邏輯控制電路和輸出緩沖器等部分組成。）、邏輯控制電路和輸出緩沖器等部分組成。 （1 1）電壓比較器）電壓比較器 是一個高速高增益的運(yùn)算放大器，完成輸入端是一個高速高增益的運(yùn)算放大器，完成輸入端模擬輸入電壓模擬輸入電壓u ux x和反饋電壓和反饋電壓u uo o的比較運(yùn)算。若的比較運(yùn)算。若u uo o u ux, x, q qc c =0, =0, 反之反之 u uo ou ux, x, q qc c =1=1（2）控制電路）控制電路 控制電路是節(jié)拍脈沖發(fā)生器，控制對兩個比控制電路

41、是節(jié)拍脈沖發(fā)生器，控制對兩個比較電壓由高位到低位逐個比較。較電壓由高位到低位逐個比較。（3）逐次逼近寄存器）逐次逼近寄存器sar sar是一組雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。如果是一組雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。如果a/d轉(zhuǎn)換器由轉(zhuǎn)換器由n位則由位則由n組觸發(fā)器。各位的輸出有控制器根據(jù)比較組觸發(fā)器。各位的輸出有控制器根據(jù)比較器的器的qc控制。送往緩沖寄存器鎖存和送到控制。送往緩沖寄存器鎖存和送到d/a轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為模擬量換為模擬量ux。（4）d / a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 d / a轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 包括基準(zhǔn)電壓源、電子開關(guān)電路包括基準(zhǔn)電壓源、電子開關(guān)電路和分壓分流電路組成的解碼網(wǎng)絡(luò)。其功能和分壓分流電路組成的解碼網(wǎng)絡(luò)。其功能是將二進(jìn)制數(shù)字兩

42、轉(zhuǎn)換成模擬量。是將二進(jìn)制數(shù)字兩轉(zhuǎn)換成模擬量。 d / a轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的工作原理在數(shù)字電路中已經(jīng)學(xué)過，換器的工作原理在數(shù)字電路中已經(jīng)學(xué)過，在此不再重復(fù)。在此不再重復(fù)。fluk8846數(shù)字多用表的使用數(shù)字多用表的使用1.熒光點(diǎn)陣顯示屏熒光點(diǎn)陣顯示屏2.操作菜單功能鍵（操作菜單功能鍵（f1f5）: 用于選擇數(shù)字多用表的不同用于選擇數(shù)字多用表的不同菜單選項(xiàng)。每個功能鍵的功能有屏幕底部的標(biāo)簽識別。菜單選項(xiàng)。每個功能鍵的功能有屏幕底部的標(biāo)簽識別。最左邊一個為返回鍵，最右邊一個為存儲鍵。由于保存最左邊一個為返回鍵，最右邊一個為存儲鍵。由于保存內(nèi)部和外部數(shù)字多用表的設(shè)置和測量數(shù)據(jù)。內(nèi)部和外部數(shù)字多用表的設(shè)置和測量

43、數(shù)據(jù)。3.9個功能鍵：個功能鍵：dcv、acv、dci、 、道統(tǒng)和二極管、頻、道統(tǒng)和二極管、頻率率/周期、電容、溫度。周期、電容、溫度。4.7個設(shè)置鍵：儀器設(shè)置、測量設(shè)置、分析設(shè)置、量程設(shè)個設(shè)置鍵：儀器設(shè)置、測量設(shè)置、分析設(shè)置、量程設(shè)置、存儲器設(shè)置。置、存儲器設(shè)置。5.面板上的輸入端：面板上的輸入端：input和和sense。6.正確選擇電源正確選擇電源7.測量設(shè)置包括以下參數(shù)設(shè)置：讀數(shù)速率、濾波器、數(shù)學(xué)測量設(shè)置包括以下參數(shù)設(shè)置：讀數(shù)速率、濾波器、數(shù)學(xué)運(yùn)算、觸發(fā)、高輸入阻抗、電阻門限、運(yùn)算、觸發(fā)、高輸入阻抗、電阻門限、dbm參考等。參考等。8. 用數(shù)字多用表進(jìn)行測量用數(shù)字多用表進(jìn)行測量（1）測量直流電壓）測量直流電壓按按dcv鍵鍵當(dāng)當(dāng)filter軟鍵軟鍵被突出顯示時，被突出顯示時，表示數(shù)字多用表