第五講電壓測(cè)量

第五講電壓測(cè)量第1頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三提問(wèn)：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(lián)系？第2頁(yè)，共34頁(yè)，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(shù)方式分為：模擬式電壓表和數(shù)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(cè)電壓的指示器。第3頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三測(cè)量交流電壓時(shí)，必需經(jīng)過(guò)交流-直流變換器即檢波器（峰值、均值、有效值），再進(jìn)行直流電壓的測(cè)量。1.按工作頻率分類2.按測(cè)量電壓量級(jí)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(yè)，共34頁(yè)，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(jí)。檢波器衰減器直流放大器被測(cè)輸入uA第5頁(yè)，共34頁(yè)，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(dá)毫伏級(jí)，通常稱之為視頻毫伏表，多用在低頻、視頻場(chǎng)合。衰減器檢波器交流放大器(1)被測(cè)輸入uA第6頁(yè)，共34頁(yè)，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(shù)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(gè)頻段，基本誤差為±3%。輸入電路混頻器中頻交流放大器被測(cè)輸入均值檢波器本振第7頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三表4-1三種結(jié)構(gòu)形式電壓表的性能比較結(jié)構(gòu)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(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三一、交流電壓的基本參數(shù)一個(gè)交流電壓的幅度特性可用：

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

要點(diǎn)1．峰值一個(gè)周期性交流電壓u(t)在一個(gè)周期內(nèi)所出現(xiàn)的最大瞬時(shí)值稱為該交流電壓的峰值Up。峰值Up是參考零電平計(jì)算的。有正峰值和負(fù)峰值之分，分別用Up+和Up-表示。第10頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三要點(diǎn)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(fù)峰值Up-的絕對(duì)值＝交流電壓的振幅值Um！第11頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

要點(diǎn)1．峰值振幅Um是參考直流分量值開(kāi)始計(jì)算。下圖的直流分量U0大于零.正峰值Up+≠負(fù)峰值Up-的絕對(duì)值≠交流電壓的振幅值Um！第12頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

要點(diǎn)2．平均值又稱為均值。交流電壓的平均值在數(shù)學(xué)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(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

要點(diǎn)2．平均值全波整流波形，表征正弦信號(hào)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(hào)電壓平均值的一半。

第14頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

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

要點(diǎn)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(gè)周期內(nèi)加在某個(gè)電阻上產(chǎn)生的熱量與一個(gè)直流電壓在同一個(gè)電阻上產(chǎn)生的熱量相同時(shí)，則定義這個(gè)直流電壓值為該交流電壓的有效值。數(shù)學(xué)上交流電壓的有效值定義為它的方均根值：第16頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三要點(diǎn)3．有效值以正弦波為例，代入有效值計(jì)算公式對(duì)正弦波而言，其有效值為最大值的倍。第17頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

要點(diǎn)4．波形因數(shù)Kf

波形因數(shù)：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(hào)的波形因數(shù)＝1.11三角波的波形因數(shù)方波信號(hào)的波形因數(shù)＝1第18頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三

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

要點(diǎn)6.定度系數(shù)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(yīng)，則示值與實(shí)際響應(yīng)值之間存在一個(gè)系數(shù)，此系數(shù)即為定度系數(shù)，記作。第20頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三（一）均值電壓表

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

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

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

第24頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三DF2172B通道2量程信號(hào)輸入端1電源開(kāi)關(guān)指針表頭通道1量程通道選擇開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入端2機(jī)械零位調(diào)整

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

同軸連接器信號(hào)參考屏蔽線信號(hào)輸入第26頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三毫伏表與萬(wàn)用表的區(qū)別測(cè)量信號(hào)的頻率范圍不一樣測(cè)量的精度不一樣使用的場(chǎng)合不一樣，萬(wàn)用表交流檔一般用于測(cè)量220V/50Hz等工頻電壓值，不能用于小信號(hào)的測(cè)量，交流毫伏表主要用于頻率范圍內(nèi)的小信號(hào)測(cè)量，一般不用于測(cè)量220V等大電壓。第27頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三毫伏表的使用方法機(jī)械調(diào)0調(diào)節(jié)量程將被測(cè)負(fù)載用連接線纜接到毫伏表輸入端讀數(shù)第28頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三如何讀數(shù)？刻度盤(pán)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(kāi)關(guān)置于“1”字開(kāi)頭的各擋住(如1V、1Mv、100V、100mV)，在第一條刻度線上讀數(shù)。若指針指至滿量程即代表該量程檔之值。例如：量程開(kāi)關(guān)置“100mV”檔，指針滿偏至“1”，即為100mV。若量程開(kāi)關(guān)置于“3”字開(kāi)頭的各檔位(如300V、3V、30V、300mV等)，則在第二條到度線上讀數(shù)。其讀數(shù)方法同上。第29頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三以dB表示的功率或電壓的真實(shí)電平是量程選擇開(kāi)關(guān)的讀數(shù)和表頭刻度讀數(shù)的代數(shù)和例如：表頭刻度指示-1dB量程選擇開(kāi)關(guān)+20dB電平為+20dB+（-1dB）第30頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三注意事項(xiàng)：⒈測(cè)量前應(yīng)短路調(diào)零。

2.交流毫伏表靈敏度較高，打開(kāi)電源后，在較低量程時(shí)由于干擾信號(hào)（感應(yīng)信號(hào)）的作用，指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，稱為自起現(xiàn)象。所以在不測(cè)試信號(hào)時(shí)應(yīng)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(cè)電路時(shí)，其地端（黑夾子）應(yīng)始終接在電路的地上（成為公共接地），以防干擾。第31頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三任務(wù)實(shí)施毫伏表的應(yīng)用[實(shí)訓(xùn)目的]1、掌握毫伏表的操作步驟；2、掌握使用毫伏表測(cè)量正弦電壓的方法，并了解儀表產(chǎn)生誤差。[實(shí)訓(xùn)設(shè)備]毫伏表，信號(hào)發(fā)生器，萬(wàn)用表[實(shí)訓(xùn)內(nèi)容]1、調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器，使其輸出電壓為10伏。第32頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期三2、調(diào)整毫伏表，將毫伏表接入信號(hào)發(fā)生器的輸出端。在給定的頻率下分別測(cè)出信號(hào)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(shí)