《電壓測量》 (2)ppt課件

1、第1頁第第5 5章章 電壓丈量電壓丈量5.1 概述5.2 電壓規(guī)范5.3 交流電壓的丈量5.4 直流電壓的數(shù)字化丈量及A/D轉(zhuǎn)換原理5.5 電流、電壓、阻抗變換技術(shù)及數(shù)字多用表5.6 數(shù)字電壓表丈量的不確定度及 自動校準、自動量程技術(shù)5.7 電壓丈量的干擾及抑制技術(shù)第2頁第3頁第4頁第5頁第6頁第7頁第8頁第9頁211( )NkVukN第10頁第11頁第12頁23204639.94(20)0.929(20)0.0092(20)0.00006(20) 10( )tEEttttV第13頁第14頁+-V1V2V3V4R1R2R3R4R5R6(R1=R2=R3=R4)1234V +V +V +VV=4

2、561oRVVR第15頁312412340VVVVVVVVRRRR12344VVVVVV561oRVVR第16頁第17頁第18頁2JefVK VhnJfVnK第19頁uKJ-90=483597.9GHz/VKJ-90=483597.9GHz/V。第20頁第21頁第22頁高高頻頻電電壓壓V0V1RFDCDCRFR RGR RR RR RT TR RT TC CC CVRF第23頁第24頁2201222222RFTTTVVVRRR22014RFVVV第25頁1RC第26頁t tu(t)Vp0UmTU第27頁01( )TUu t dtT01( )TUu t dtT20.637ppUVV第28頁2VT

3、R20( )Tu tdtR201( )TVu t dtT第29頁10.7072ppVVVppVKV峰值有效值第30頁21.41/2pppVKVFVKV有效值平均值(1/2)1.112/2 2pFpVKV（）第31頁TT第32頁并聯(lián)兩種方式。如以下圖。并聯(lián)兩種方式。如以下圖。第33頁DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc第34頁minmax(),sdLRr CTR CT第35頁針擺動針擺動I0u(t)D1D2D3D4CCu(t)D1D2I0第36頁01( )( )22Todmdmu tu tIdtTrrrroI( )u t第37頁201( )TVu t dtT第38頁2(

4、)ut0TAu(t)Vrms第39頁T0T0冷冷端端T T0 0熱熱端端T T第40頁第41頁2IVR Ru u( (t t) )冷冷端端T T0 0加加熱熱絲絲熱熱端端T T熱熱偶偶M Mu uA A連連接接導導線線I I第42頁R Ru u( (t t) )冷冷端端T T0 0加加熱熱絲絲熱熱端端T T測測量量熱熱偶偶電電流流表表平平衡衡熱熱偶偶+ +- -V Vo oE Ex xE Ef fV Vi i熱熱端端T T連連接接導導線線差差分分放放大大器器第43頁第44頁2212(.)kVkVV第45頁峰峰值值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數(shù)數(shù)= =) )Vpu(t)第46頁V22pVV2ppV

5、V任意pV任意2pppVVKK任意任意任意任意第47頁2,pppppppppVVK VKVkkKKKKK任意任意任意任意任意任意任意第48頁21.4121.41ppKKp（任意波）峰值V（任意波）有效值V221222ppppKKKK第49頁V平平均均值值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數(shù)數(shù)= =) )u(t)第50頁V0.91.112 2FVVVKV0.9VV任意V任意0.9FFVKVK任意任意任意任意V第51頁,FFFFVVKVKVKkK任意任意任意任意任意0.91.11FFFFKKkKK任意任意任意第52頁0.90.9FK（任意波）均值V（任意波）有效值V0.910.91.1110.90.9FF

6、FFFKKKKK第53頁1 1.4100%29%1.4 第54頁FVKV方波VVVVFK方波1 0.9100%11%0.9第55頁411( )(sinsin3sin5.)35pu tVtttVP0T=1uStu(t)第56頁224111.352ppVVV1pPVKV方波22224111110.9735792ppVV第57頁100%3%VV 第58頁第59頁峰峰值值檢檢波波器器步步進進分分壓壓器器直直流流放放大大器器uA步步進進分分壓壓器器斬斬波波穩(wěn)穩(wěn)零零式式放放大大器器uA(a)峰峰值值檢檢波波器器( (探探頭頭內(nèi)內(nèi)) )(b)第60頁第61頁第62頁步步進進分分壓壓器器寬寬帶帶交交流流放放大

7、大器器均均值值檢檢波波器器uA第63頁1210lgPdBP2111VPR2222VPR1220lgVdBV第64頁10lgwmxP dBP mW第65頁20.7751600mW 20lg0.775xVVV VP dBxxmP mWP dB xxVV VV dB第66頁輸輸入入衰衰減減器器寬寬帶帶交交流流放放大大器器均均值值檢檢波波器器uAd dB B“輸輸入入電電平平”選選擇擇標標準準電電平平震震蕩蕩器器“輸輸入入阻阻抗抗”選選擇擇“電電平平校校準準”dB第67頁103.162120lg1010dB 第68頁第69頁20lg700.775xVdB 0.77520lg70|ooVVxVdBV第7

8、0頁0 10lgWmViZP dBP dBZ第71頁第72頁輸輸入入電電路路中中頻頻放放大大器器均均值值檢檢波波器器dB混混頻頻器器2 2fZ2(固固定定)f2(固固定定)帶帶通通濾濾波波器器窄窄帶帶濾濾波波器器混混頻頻器器1 1f1(可可調(diào)調(diào))fZ1(固固定定)fx(第第一一本本振振)(第第二二本本振振)第73頁第74頁第75頁第76頁010lgiZZ第77頁輸輸入入電電路路A A/ /D D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器數(shù)數(shù)字字顯顯示示器器邏邏輯輯控控制制電電路路時時鐘鐘發(fā)發(fā)生生器器模模擬擬部部分分數(shù)數(shù)字字部部分分Vx第78頁第79頁第80頁 經(jīng)過對輸入電壓按經(jīng)過對輸入電壓按1010倍放大或衰減，可擴展其他

9、倍放大或衰減，可擴展其他量程。量程。142第81頁第82頁秒。秒。0.1mV100%0.05%200mV1100%0.05%2000第83頁程有關(guān)。程有關(guān)。( %)xmVVV ( %)mxxVVVV %xV%mV第84頁滿量程的滿量程的2/32/3以上。以上。%mV( %)xVVn 字V%mV%(0.01%0.005%)mxVV 第85頁第86頁第87頁111112481625V+2.5V+1.25V+0.625V+=10VrrrrrrnVVVVVV 52.51.250.6259.375rVVVVVV第88頁逼近結(jié)果，其數(shù)字表示為逼近結(jié)果，其數(shù)字表示為11011101。第89頁10.6252第

10、90頁逐逐次次逼逼近近移移位位寄寄存存器器( (S SA AR R) )D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器Vx+-比比較較器器C CL LK KSTARTA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換結(jié)結(jié)果果2-12-nMSBLSBVrN N第91頁2xrnNVV第92頁241101)108.1252xVVV（第93頁斜斜波波電電壓壓發(fā)發(fā)生生器器QQSETCLRSR&000時時鐘鐘計計數(shù)數(shù)器器主主門門VrVx+-+-門門控控信信號號輸輸入入比比較較器器接接地地比比較較器器a計計數(shù)數(shù)輸輸入入第94頁0VxVx、V Vr r門門控控信信號號計計數(shù)數(shù)輸輸入入NV Vr rt1bT0T第95頁0 xVkTkT NrVkRC第96頁rVkRC

11、0 xVkTkT N0rxVVT NRC0rVTRCxVN第97頁第98頁010000100 Hz100fkms00512351.23ms100kHzNTNTf10V/100ms 51.23ms=5.123VxVkT第99頁第100頁主主門門計計數(shù)數(shù)器器邏邏輯輯控控制制電電路路數(shù)數(shù)字字輸輸出出時時鐘鐘S1S2CRVx-VrVr積積分分器器比比較較器器-+-+S S1 1 S S2 2Vot0t1復復零零t2t3VoVomT1T2N1N2t積積分分波波形形計計數(shù)數(shù)器器輸輸入入a.b.清清零零T0f0T011T0第101頁2111tomxxtTVV dtVRCRC 10TxxVV dt1TRC第1

12、02頁32210()tomromrtTVV dtVVRCRC21xrTVVT221xrNVVeNN121xxrNNVVVe1rVeN第103頁第104頁21111()tsmomxsmxtTTVVvdtVvRCRCRC 第105頁第106頁主主門門高高位位計計數(shù)數(shù)器器A A邏邏輯輯控控制制電電路路數(shù)數(shù)字字輸輸出出時時鐘鐘S1S2CRVx-Vr積積分分器器比比較較器器-+-+S S1 1S S2 2Vot0t1復復零零t2t31VoVomT1T2N1N2t積積分分波波形形計計數(shù)數(shù)器器輸輸入入a.b.清清零零低低位位計計數(shù)數(shù)器器B B主主門門清清零零-+ABR1R2R3t32T3N3VtVr/10n

13、VtN N2 2N3f0T0T0T0第107頁第108頁231110nxrTTTVVRCRC11 022033 0,TN TTN T TN T2311()10rxnVVNNeNN1rVeN23110nNNN第109頁第110頁Ix9009090.90.1(200mV)200A A(200mV)2mA A(200mV)20mA A(200mV)200mA A(200mV)2A A第111頁恒恒流流源源( (可可調(diào)調(diào)) )A A/ /D DR Rx xIr-+A Am mp p恒恒流流源源( (可可調(diào)調(diào)) )A A/ /D D-+A Am mp pIrVrR1Rx精精密密電電阻阻VoVr取取樣樣電

14、電阻阻第112頁1xorRVVR 1oxrVRRV 第113頁A AC C/ /D DC CI I/ /V VZ Z/ /V VD DV VM MC CP PU UD DC CA AC CI IZ Z第114頁第115頁12,xlxlRRRR34,linlinRRRRR Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2R Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2Rl3Rl4第116頁u 10 Ohms to 1 GOhm ranges；2- and 4-wire with offset compensation 第117頁( %)xmVVV ( %)xVVn 字%xV%mV第118頁1234()xxNk

15、k k k VkV1234kk k k k第119頁1234kk k k k31241234%kkkkkkkkkk第120頁12341121231234ooooVVVVVkk kk k kk k k k%mVV第121頁VxN0理理想想特特性性轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換誤誤差差影影響響下下的的特特性性滿滿度度誤誤差差影影響響下下的的特特性性（平平行行于于理理想想特特性性）讀讀數(shù)數(shù)誤誤差差和和滿滿度度誤誤差差共共同同影影響響下下的的實實際際轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換特特性性V 第122頁HLI0DVMRsVxRi第123頁iixxxHLxsissRxxxsiiRVVVVVRRRRVVVRRR 000()xHLxsxxsIxxxxV

16、VVI RVVI RVVVV( %)/xmVV第124頁0.015100%100%0.3%5.00 xxxVV 第125頁0.025100%100%0.17%15.00 xxxVV 第126頁001iRIsixIRRV 936611 102 103 101000 102 935611 102 101.2 101000 100.2 第127頁第128頁UosIB-+RC積積分分器器ViVoUosVot實實際際積積分分器器輸輸出出理理想想積積分分器器輸輸出出第129頁12LSB第130頁ua.a.放大器的放大器的UosUos引起輸出變化引起輸出變化AUosAUos b. b.自動自動校零原理并聯(lián)式

17、校零原理并聯(lián)式Uos+-AViVo=A(Vi+Uos)Uos+-AViVo=AVi+Uos+-+-K1K2K3+-C0A1+AosU第131頁1oososAVUUA11oiososiosiosAAVA VUUAVUAVUAA第132頁第133頁0osNkU000A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器VxVr0VNxNrN0衰衰減減/ /放放大大器器轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換系系數(shù)數(shù)k k總總漂漂移移U Uo os sS1S2S3第134頁()rrosNk VU()xxosNk VU00()()xxososxrrososrNNk VUkUVNNk VUkUV00 xxrrNNVVNN第135頁( %)xmVVV %mxxVVVV V

18、xVm0%mxVV %第136頁0199.9mV180mV1.999V1.8V19.99V18V199.9V180V1200V第137頁干干擾擾信信號號un被被測測電電壓壓VxHLDVM被被測測電電壓壓VxHLDVM干干擾擾信信號號ucm第138頁第139頁HLDVMHLDVMunun外外部部感感應應信信號號Vx存存在在干干擾擾的的信信號號源源+Eucm第140頁第141頁sin()nnnuUt1101()TomxnxnTVVudtVuRCRC101111111111sin()cos()cos22sinsin222sinsin()TnmnnnnnnnnnnnnnnuUtdtTUTTUTTTU TTTTTTT 由第142頁nu1sinnTT1(0,1,2,)nTkTk1sinnTT1(0,1,2,)nTnnTnunu1max1sinnnnnU TTuTT第143頁max()20lgnnUNMR dBu11()20lgsinnnTTNMR dBTT第144頁5 50 06 60 01 10 00 02 20 00 05 50 00 00 02 20 04 40 0N NM MR R( (d dB B) )f fn n= =1 1/ /T Tn n( (H Hz z) )T T1 1= =1 10 0m ms sT T1 1= =1 10 00