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1、第五讲电压测量第五讲电压测量本讲稿第一页，共三十四页提问：提问：n n1.市电市电220V是指的什么含义？是指的什么含义？n n2峰值和振幅是怎样定义的？它们之间有峰值和振幅是怎样定义的？它们之间有什么区别和联系？什么区别和联系？本讲稿第二页，共三十四页一、电压表的分类一、电压表的分类n n电压表按其工作原理和读数方式分为：电压表按其工作原理和读数方式分为：n n模拟式电压表和数字式电压表模拟式电压表和数字式电压表。n n1模拟式电压表模拟式电压表n n模拟式电压表又叫（模拟式电压表又叫（指针式电压表）指针式电压表），一般都采用一般都采用磁电式（直流电流表头）磁电式（直流电流表头）作作为被测电
2、压的指示器。为被测电压的指示器。本讲稿第三页，共三十四页n n测量测量测量测量交流电压交流电压交流电压交流电压时，必需经过时，必需经过时，必需经过时，必需经过交流交流交流交流-直流变换器直流变换器直流变换器直流变换器即即即即检波器检波器检波器检波器（峰值、均值、有效值）（峰值、均值、有效值）（峰值、均值、有效值）（峰值、均值、有效值），再进行直流电压的测量。，再进行直流电压的测量。，再进行直流电压的测量。，再进行直流电压的测量。n n1.1.按工作频率分类按工作频率分类按工作频率分类按工作频率分类n n2.2.按测量电压量级分类按测量电压量级分类按测量电压量级分类按测量电压量级分类n n3.3
3、.按检波方式分类按检波方式分类按检波方式分类按检波方式分类n n4.4.按电压表电路组成的方式也可分为按电压表电路组成的方式也可分为按电压表电路组成的方式也可分为按电压表电路组成的方式也可分为n n（1 1）检波）检波）检波）检波-放大式电压表放大式电压表放大式电压表放大式电压表n n（2 2）放大）放大）放大）放大-检波式电压表检波式电压表检波式电压表检波式电压表n n（3 3）外差式电压表）外差式电压表）外差式电压表）外差式电压表本讲稿第四页，共三十四页n n（1）检波放大式电压表n n一般称之为高频毫伏表或超高频毫伏表。目前，高频毫伏表的灵敏度一般称之为高频毫伏表或超高频毫伏表。目前，高
4、频毫伏表的灵敏度已由以前的约已由以前的约0.1V0.1V提高到了毫伏级。提高到了毫伏级。检波器衰减器直流放大器被测输入uA本讲稿第五页，共三十四页n n（2）放大检波式电压表n n其频率范围一般为20Hz10MHz，灵敏度达毫伏级，通常称之为视频毫伏表，多用在低频、视频场合。衰减器检波器交流放大器(1)被测输入uA本讲稿第六页，共三十四页n n（3）外差式电压表n n其频带宽度取决于本振频率范围，可从100kHz至数百兆赫兹，一般称之为高频微伏表。如DW-1型高频微伏表，频率范围为100kHz300MHz，分8个频段，基本误差为3%。输入电路混频器中频交流放大器被测输入均值检波器本振本讲稿第七
5、页，共三十四页表表表表4-1 4-1 三种结构形式电压表的性能比较三种结构形式电压表的性能比较三种结构形式电压表的性能比较三种结构形式电压表的性能比较结构形式结构形式灵敏灵敏度度频带宽频带宽度度电压表类型电压表类型外差式外差式很高很高很宽很宽高频微伏表高频微伏表检波检波放大式放大式稍低稍低很宽很宽超高频毫伏表超高频毫伏表放大放大检波式检波式稍高稍高较窄较窄视频毫伏表视频毫伏表本讲稿第八页，共三十四页一、交流电压的基本参数一、交流电压的基本参数n n一个交流电压的幅度特性可用：一个交流电压的幅度特性可用：峰值峰值峰值峰值平均值平均值平均值平均值有效值有效值有效值有效值n n 几种表征量之间有什么
6、联系？几种表征量之间有什么联系？本讲稿第九页，共三十四页要点1峰值n n一个周期性交流电压一个周期性交流电压u(t)在在一个周期内一个周期内所所出现的出现的最大瞬时值最大瞬时值称为该交流电压的峰称为该交流电压的峰值值U p。n n峰值峰值U p是参考零电平计算的是参考零电平计算的。n n有正峰值和负峰值之分，分别用有正峰值和负峰值之分，分别用Up+和和Up-表示。表示。本讲稿第十页，共三十四页要点1峰值n n下图的直流分量等于零。下图的直流分量等于零。n n峰值和振幅相等吗？峰值和振幅相等吗？正峰值正峰值Up+负负峰值峰值Up-的绝对的绝对值交流电压的值交流电压的振幅值振幅值Um！本讲稿第十一
7、页，共三十四页 要点1峰值n n振幅振幅Um是参考直流分量值开始计算是参考直流分量值开始计算。n n下图的下图的直流分量直流分量U0大于零大于零.正峰值正峰值Up+负峰负峰值值Up-的绝对值的绝对值交流电压的振幅交流电压的振幅值值Um！本讲稿第十二页，共三十四页要点2平均值n n又称为均值。交流电压的平均值在数学又称为均值。交流电压的平均值在数学上定义为上定义为 n n平均值又分为半波平均值和全波平均值，平均值又分为半波平均值和全波平均值，分别记为分别记为 和和 。本讲稿第十三页，共三十四页要点2平均值全波整流全波整流波形，表征波形，表征正弦信号的幅度特性正弦信号的幅度特性半波整流半波整流波形
8、，半波波形，半波检波后的平均值是检波后的平均值是全全波平均值的一半，即波平均值的一半，即为正弦信号电压平均为正弦信号电压平均值的一半。值的一半。本讲稿第十四页，共三十四页 要点2平均值n n通常用全波检波后的波形的平均值来表通常用全波检波后的波形的平均值来表征正弦信号的幅度特性，故有：征正弦信号的幅度特性，故有：本讲稿第十五页，共三十四页要点3有效值n n交流电压的有效值理论上定义为：交流电压的有效值理论上定义为：交流电压在一个周期内加在某个电阻上交流电压在一个周期内加在某个电阻上产生的热量与一个直流电压在同一个电产生的热量与一个直流电压在同一个电阻上产生的热量相同时，则定义这个直阻上产生的热
9、量相同时，则定义这个直流电压值为该交流电压的有效值。流电压值为该交流电压的有效值。n n数学上交流电压的有效值定义为它的方数学上交流电压的有效值定义为它的方均根值：均根值：本讲稿第十六页，共三十四页要点3有效值n n以正弦波为例，以正弦波为例，以正弦波为例，以正弦波为例，代入有效值计算公式代入有效值计算公式代入有效值计算公式代入有效值计算公式n n对正弦波而言，其有效值为最大值的对正弦波而言，其有效值为最大值的对正弦波而言，其有效值为最大值的对正弦波而言，其有效值为最大值的 倍。倍。倍。倍。本讲稿第十七页，共三十四页要点4波形因数Kf n n波形因数：波形因数：波形因数：波形因数：交流电压的交
10、流电压的交流电压的交流电压的有效值有效值有效值有效值与与与与平均值之比平均值之比平均值之比平均值之比称为该交流电压，称为该交流电压，称为该交流电压，称为该交流电压，用用用用K Kf f表示。表示。表示。表示。n n正弦信号的波形因数正弦信号的波形因数正弦信号的波形因数正弦信号的波形因数 1.111.11n n三角波的波形因数三角波的波形因数三角波的波形因数三角波的波形因数 n n方波信号的波形因数方波信号的波形因数方波信号的波形因数方波信号的波形因数 1 1本讲稿第十八页，共三十四页要点5波峰因数 Kpn n波峰因数波峰因数Kp定义为定义为峰值与有效值峰值与有效值之比：之比：n n 正弦信号的
11、波峰因数正弦信号的波峰因数 n n三角波的波峰因数三角波的波峰因数 n n方波信号的波峰因数方波信号的波峰因数 本讲稿第十九页，共三十四页（一）均值电压表要点6.定度系数和波形换算n n交流电压表都是按照正弦波电压有效值定交流电压表都是按照正弦波电压有效值定度的。度的。n n显然，均值检波器不是有效值响应，则示显然，均值检波器不是有效值响应，则示值与实际响应值之间存在一个系数，此系值与实际响应值之间存在一个系数，此系数即为定度系数，记作数即为定度系数，记作 。本讲稿第二十页，共三十四页（一）均值电压表要点3.定度系数和波形换算n n对于均值响应检波器，在额定频率下加对于均值响应检波器，在额定频
12、率下加正弦波电压时的示值正弦波电压时的示值n n可见，均值表的读数乘以可见，均值表的读数乘以0.9等于被测电等于被测电压的平均值。压的平均值。本讲稿第二十一页，共三十四页（一）均值电压表要点3.定度系数和波形换算n n对于全波均值表，如果被测电压不是正对于全波均值表，如果被测电压不是正弦波，而是任意波形时，如果要求它的弦波，而是任意波形时，如果要求它的有效值，则利用波形因数有效值，则利用波形因数Kf=，则，则本讲稿第二十二页，共三十四页（一）均值电压表要点3.定度系数和波形换算n n例例5-1 用全波式均值电压表分别测量方用全波式均值电压表分别测量方波及三角波电压，示值均为波及三角波电压，示值
13、均为1V，问被测，问被测电压的有效值分别为多少？电压的有效值分别为多少？解解 示值示值U1V（1）对于方波（）对于方波（Kf 1）（2）对于三角波（）对于三角波（Kf 1.15）本讲稿第二十三页，共三十四页提问：提问：n n1为什么要对均值电压表的读数进行换算为什么要对均值电压表的读数进行换算？本讲稿第二十四页，共三十四页DF2172B通道通道2量程量程信号输入端信号输入端1电源开关电源开关指针表头指针表头通道通道1量程量程通道选择开关通道选择开关信号输入端信号输入端2机械零位调整机械零位调整 作用：专门用于测量正弦波电压有效值的仪器。本讲稿第二十五页，共三十四页信号输入线（不带衰减）同轴连接
14、器同轴连接器信号参考信号参考屏蔽线屏蔽线信号输入信号输入本讲稿第二十六页，共三十四页毫伏表与万用表的区别毫伏表与万用表的区别n n测量信号的频率范围不一样 n n测量的精度不一样 n n使用的场合不一样，万用表交流档一般用于测量220V/50Hz等工频电压值，不能用于小信号的测量，交流毫伏表主要用于频率范围内的小信号测量，一般不用于测量220V等大电压。本讲稿第二十七页，共三十四页毫伏表的使用方法毫伏表的使用方法n n机械调0n n调节量程n n将被测负载用连接线缆接到毫伏表输入端n n读数本讲稿第二十八页，共三十四页如何读数？如何读数？n n刻度盘上有三条刻度线，从上至下，第一、二条为电压刻
15、度线，第三条为分贝刻度线。n n 若量程开关置于“1”字开头的各挡住(如1V、1Mv、100V、100mV)，在第一条刻度线上读数。若指针指至满量程即代表该量程档之值。例如：量程开关置“100mV”档，指针满偏至“1”，即为100mV。n n 若量程开关置于“3”字开头的各档位(如300V、3V、30V、300mV等)，则在第二条到度线上读数。其读数方法同上。本讲稿第二十九页，共三十四页n n以dB表示的功率或电压的真实电平是量程选择开关的读数和表头刻度读数的代数和 例如：表头刻度指示 -1 dB 量程选择开关 +20dB 电平为 +20dB+（-1 dB）本讲稿第三十页，共三十四页注意事项：
16、注意事项：测量前应短路调零。测量前应短路调零。2.2.交流毫伏表灵敏度较高，打开电源后，在较低量程时由交流毫伏表灵敏度较高，打开电源后，在较低量程时由于干扰信号（感应信号）的作用，指针会发生偏转，称为于干扰信号（感应信号）的作用，指针会发生偏转，称为自起现象。所自起现象。所以在不测试信号时应将量程旋钮旋到较以在不测试信号时应将量程旋钮旋到较高量程档，以防打弯指针。高量程档，以防打弯指针。3.3.交流毫伏表接入被测电路时，其地端（黑夹子）应始终交流毫伏表接入被测电路时，其地端（黑夹子）应始终接在电路的地上（成为公共接地），以防干扰。接在电路的地上（成为公共接地），以防干扰。本讲稿第三十一页，共三
17、十四页任务实施 毫伏表的应用实训目的实训目的1 1、掌握毫伏表的操作步骤；、掌握毫伏表的操作步骤；、掌握毫伏表的操作步骤；、掌握毫伏表的操作步骤；2 2、掌握使用毫伏表测量正弦电压的方法，并了解仪表产生、掌握使用毫伏表测量正弦电压的方法，并了解仪表产生、掌握使用毫伏表测量正弦电压的方法，并了解仪表产生、掌握使用毫伏表测量正弦电压的方法，并了解仪表产生误差。误差。误差。误差。实训设备实训设备毫伏表，信号发生器，万用表毫伏表，信号发生器，万用表毫伏表，信号发生器，万用表毫伏表，信号发生器，万用表实训内容实训内容1 1、调节信号发生器，使其输出电压为、调节信号发生器，使其输出电压为、调节信号发生器，
18、使其输出电压为、调节信号发生器，使其输出电压为1010伏。伏。伏。伏。本讲稿第三十二页，共三十四页2、调整毫伏表，将毫伏表接入信号发生器的输、调整毫伏表，将毫伏表接入信号发生器的输出端。在给定的频率下分别测出信号发生器的出端。在给定的频率下分别测出信号发生器的输出电压值。并记录在附表中，每改变一次频输出电压值。并记录在附表中，每改变一次频率，同时用万用表复测一下，记录下来，如图率，同时用万用表复测一下，记录下来，如图所示，并比较结果和分析原因。所示，并比较结果和分析原因。测量测量对象对象f=100Hzf=100Hzf=1kHzf=1kHzf=1kHzf=1kHzf=10kHzf=10kHzf=3MHzf=3MHz毫伏表毫伏表万用表万用表本讲稿第三十三页，共三十四页n n2 按下图连接电路，测量1，1和2,2间的电压,f=50kHz1.5K1.5K5.1K5.1K1122本讲稿第三十四页，共三十四页