電子測(cè)量第3章模擬測(cè)量方法

第3章模擬測(cè)量方法3.1電壓測(cè)量概述1.電壓測(cè)量的基本要求要求：(1)應(yīng)有足夠?qū)挼念l率范圍(2)應(yīng)有足夠?qū)挼碾妷簻y(cè)量范圍(3)應(yīng)有足夠高的測(cè)量準(zhǔn)確度(4)應(yīng)有足夠高的輸入阻抗(5)應(yīng)有足夠高的抗干擾能力2.電壓測(cè)量?jī)x器的分類(1)模擬式電壓表(2)數(shù)字式電壓表3.2交流電壓的測(cè)量3.2.1交流電壓的表征1.峰值UP

2.平均值(3.2.1)3.有效值(3.2.2)波形系數(shù)(3.2.3)(3.2.4)波峰系數(shù)2.平均值3.2.2交流電壓的測(cè)量方法1.峰值電壓表2.平均值電壓表3.有效值電壓表(1)熱電轉(zhuǎn)換法(2)公式法4.外差式電壓表3.2.3平均值電壓的測(cè)量1.平均值檢波器的工作原理檢波電路輸出的直流電壓正比于輸入交流電壓絕對(duì)值的平均值。2.波形換算方法當(dāng)測(cè)量任意波形電壓時(shí)，將從電壓表刻度盤上取得的示值先除以定度系數(shù)，折算成正弦波電壓（取絕對(duì)）的平均值；再按平均值相等示值也相等的原則，用波形系數(shù)換算出被測(cè)的非正弦波電壓有效值。平均值電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角α與被測(cè)電壓的平均值成正比，但儀表盤的刻度是按正弦波電壓有效值刻度的，故電壓表的在加正弦交流電壓時(shí)的指示值為——定度系數(shù)如果被測(cè)的是正弦波，又采用全波檢波電路，若已知正弦波電壓有效值電壓為1V，則全波檢波后的平均電壓為，故若被測(cè)的非正弦波電壓，則再利用波形系數(shù)KF救出被測(cè)電壓的有效值，即非正弦波電壓的有效值表：（略）例3.2.1用平均值表（全波式）分別測(cè)量方波及三角波電壓，電壓表均指在10V位置，問被測(cè)電壓的有效值分別是多少？對(duì)于方波，先將示值（10V）折算成正弦波的平均值再用波形系數(shù)換算成有效值：對(duì)于三角波，因示值與方波相同，表明它的平均值也是9V，有效值3.誤差分析測(cè)量非正弦波電壓時(shí)會(huì)存在波形誤差，假設(shè)以平均值表的示值直接作為被測(cè)電壓的有效值時(shí)，則示值絕對(duì)誤差：示值相對(duì)誤差：4.平均值檢波器電壓表3.2.4有效值電壓的測(cè)量1.有效值電壓表原理電壓有效值的定義：二極管的伏安特性：對(duì)于周期對(duì)稱的電壓，有若設(shè)法抵消的影響，則送到電流表的電流為另一種有效值轉(zhuǎn)換的方法是利用熱電偶來實(shí)現(xiàn)的。熱電偶式有效值電壓表原理框圖利用模擬運(yùn)算電路實(shí)現(xiàn)有效值電壓的測(cè)量隱含計(jì)算式RMS轉(zhuǎn)換器原理框圖直流反饋計(jì)算式RMS轉(zhuǎn)換器原理框圖經(jīng)積分器后的輸出電壓為單片半導(dǎo)體加熱式RMS轉(zhuǎn)換器2.有效值檢波器電壓表AD536型RMS轉(zhuǎn)換器原理框圖AD536型RMS轉(zhuǎn)換器的連接圖3.2.5峰值電壓的測(cè)量1.峰值表原理要求：2.誤差分析(1)理論誤差絕對(duì)誤差相對(duì)誤差(2)頻率誤差(3)波形誤差3.波形換算方法刻度盤上的指示值為：——定度系數(shù)若被測(cè)的是正弦波時(shí)，有正弦波的波峰系數(shù)為若被測(cè)的是非正弦波時(shí)，有Ux的有效值對(duì)于三角波，例3.2.3用峰值表分別測(cè)量方波及三角波電壓，電壓表均指在5V位置，問被測(cè)電壓有效值是多少？對(duì)于方波，4.高精度峰值檢波器3.2.6脈沖電壓的測(cè)量1.脈沖電壓表的原理電容器C充電時(shí)放電時(shí)電路平衡時(shí)Q1=Q2理論誤差代入U(xiǎn)p后得脈沖保持電路及波形圖2.高壓脈沖幅值的測(cè)量單脈沖電壓正峰值保持電路3.尖脈沖峰值電壓的測(cè)量4.用示波法測(cè)量脈沖電壓5.測(cè)量脈沖電壓應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)測(cè)量脈沖幅度宜用交流耦合方式，并需注意極性(2)觀測(cè)方波信號(hào)時(shí)應(yīng)選用頻帶較寬的示波器6.脈沖測(cè)量時(shí)電纜的終端匹配問題在實(shí)際測(cè)量過程中，容易產(chǎn)生以下兩點(diǎn)錯(cuò)誤：①在示波器一端，除了示波器的輸入阻抗之外，電纜的終端未得到匹配②在脈沖發(fā)生器的輸出端用一個(gè)外加的50?電阻器和50?電纜相連接，而在示波器輸入端電纜終端未得到匹配3.3噪聲電壓的測(cè)量3.3.1噪聲的基本特性3.3.2用平均值表測(cè)量噪聲電壓3.3.3器件和放大器噪聲的測(cè)量1.等效輸入噪聲Uni的測(cè)量(1)正弦信號(hào)法(2)噪聲發(fā)生器法(3)兩種測(cè)量方法的比較(4)測(cè)量噪聲時(shí)需要考慮的問題①帶寬的影響②平均值和波形系數(shù)③測(cè)量時(shí)間的影響④由于白噪聲呈高斯正態(tài)分布，為避免噪聲波峰被削掉，測(cè)量過程中表頭示值不得超過滿刻度值的一半。3.噪聲帶寬的測(cè)量(1)正弦信號(hào)法(2)噪聲發(fā)生器法3.信噪比的測(cè)試4.噪聲系數(shù)的測(cè)量(1)利用噪聲發(fā)生器測(cè)量噪聲系數(shù)(2)正弦信號(hào)法5.集成運(yùn)算放大器噪聲參數(shù)的測(cè)量(1)測(cè)試原理電壓噪聲電流噪聲(2)運(yùn)算放大器Uni的實(shí)用測(cè)量電路(3)輸入噪聲電流I-和I+的測(cè)量3.4分貝的測(cè)量3.4.1數(shù)學(xué)定義1.功率之比的對(duì)數(shù)——分貝(Db)2.電壓比的對(duì)數(shù)3.絕對(duì)電平(1)功率電平dBm(2)電壓電平dBV4.音量單位(VU)3.4.2分貝值的測(cè)量分貝刻度3.5失真度的測(cè)量3.5.1非線性失真的定義全部諧波電壓的有效值與基波電壓的有效值之比3.5.2失真度測(cè)量?jī)x基本工作原理3.5.3有源陷波電路1.雙T形電路構(gòu)成的無源陷波器2.雙T形有源陷波器例:設(shè)計(jì)一個(gè)雙T形陷波器，要求在1000Hz時(shí)陷波，且陷波器的3dB帶寬為50Hz。取C=103,RT=10K3.由RC文氏電橋組成的陷波器電橋的元件參數(shù)關(guān)系為R1=2R2,C1=C2=C,R3=R4=R采用由文氏電橋組成的有源陷波電路3.5.4失真度測(cè)量?jī)x舉例1.基本工作原理儀器指示的失真度當(dāng)失真度小于10%時(shí)，γ≈

γ’當(dāng)失真度大于10%時(shí)，應(yīng)按下式加以計(jì)算修正2.失真度測(cè)量的誤差分析(1)儀器指示的失真度與理論失真度的偏差(2)失真儀中的基波抑制網(wǎng)絡(luò)很難做到將基波分量全部濾除，也很難做到對(duì)二次以上的諧波一點(diǎn)不衰減，這也會(huì)造成一定的測(cè)量誤差。(3)測(cè)試儀器本身