電子測(cè)量原理課件第五章ppt課件

1、第1頁(yè)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)字電壓表的誤差分析及自動(dòng)化技術(shù)5.7 電壓丈量的干擾及抑制技術(shù)第2頁(yè)第3頁(yè)第4頁(yè)第5頁(yè)第6頁(yè)表等。表等。第7頁(yè)第8頁(yè)211( )NkVukN第9頁(yè)第10頁(yè)第11頁(yè)23204639.94(20)0.929(20)0.0092(20)0.00006(20) 10( )tEEttttV第12頁(yè)第13頁(yè)+-V1V2V3V4R1R2R3R4R5R6(R1=R2=R3=R4)1234V +V +V +VV=4561oRVV

2、R第14頁(yè)312412340VVVVVVVVRRRR12344VVVVVV561oRVVR第15頁(yè)第16頁(yè)第17頁(yè)第18頁(yè)第19頁(yè)第20頁(yè)高高頻頻電電壓壓V0V1RFDCDCRFR RGR RR RR RT TR RT TC CC CVRF2201222222RFTTTVVVRRR由兩次電橋平衡由兩次電橋平衡的功率關(guān)系，有：的功率關(guān)系，有：高頻電壓高頻電壓 有效值為：有效值為：22014RFVVV第21頁(yè)RC1第22頁(yè)t tu(t)Vp0UmTU第23頁(yè)01( )TUu t dtT01( )TUu t dtT20.637ppUVV第24頁(yè)201( )TVu t dtT2VTR20( )Tu t

3、dtR第25頁(yè)10.7072ppVVV第26頁(yè)21.41/2pppVKVFVKV有效值平均值(1/2)1.112/2 2pFpVKV（）ppVKV峰值有效值第27頁(yè)TT第28頁(yè)第29頁(yè)DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc第30頁(yè)minmax(),sdLRr CTR CT第31頁(yè)I0u(t)D1D2D3D4CCu(t)D1D2I0第32頁(yè)01( )( )22Todmdmu tu tIdtTrrrroI( )u t第33頁(yè)201( )TVu t dtT第34頁(yè)2( )ut0TAu(t)Vrms第35頁(yè)T=T-T0T=T-T0成正比。成正比。冷冷端端T T0 0熱熱端端T T

4、第36頁(yè)第37頁(yè)R 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(dǎo)導(dǎo)線線I I2I U第38頁(yè)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(cè)測(cè)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(dǎo)導(dǎo)線線差差分分放放大大器器U0第39頁(yè)2212(.)kVkVV第40頁(yè)峰峰值值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數(shù)數(shù)= =) )Vpu(t)第41頁(yè)22pVV2ppVV任意pV任意2pppVVKK任意任意任意任意VV第42頁(yè)2,pppppppppV

5、VK VKVkkKKKKK任意任意任意任意任意任意任意第43頁(yè)21.4121.41ppKKp（任意波）峰值V（任意波）有效值V221222ppppKKKK第44頁(yè)V平平均均值值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數(shù)數(shù)= =) )u(t)第45頁(yè)V0.91.112 2FVVVKV0.9VV任意V任意0.9FFVKVK任意任意任意任意V第46頁(yè),FFFFVVKVKVKkK任意任意任意任意任意0.91.11FFFFKKkKK任意任意任意第47頁(yè)0.90.9FK（任意波）均值V（任意波）有效值V0.910.91.1110.90.9FFFFFKKKKK第48頁(yè)1 1.4100%29%1.4 第49頁(yè)FVKV方波V

6、VVVFK方波1 0.9100%11%0.9第50頁(yè)第51頁(yè)峰峰值值檢檢波波器器步步進(jìn)進(jìn)分分壓壓器器直直流流放放大大器器uA步步進(jìn)進(jìn)分分壓壓器器斬?cái)夭úǚ€(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52頁(yè)第53頁(yè)第54頁(yè)表具有較高靈敏度，但仍受寬帶交流放大表具有較高靈敏度，但仍受寬帶交流放大器內(nèi)部噪聲限制。器內(nèi)部噪聲限制。步步進(jìn)進(jìn)分分壓壓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uA第55頁(yè)1210lgPdBP2111VPR2222VPR1220lgVdBV第56頁(yè)10lgwmxP dBP mW第57頁(yè)20.7751600mW 20lg0.77

7、5xVVV VP dBxxmP mWP dB第58頁(yè)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(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)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(zhǔn)準(zhǔn)”dB第59頁(yè)103.162120lg1010dB 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(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)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(zhǔn)準(zhǔn)”dB第60頁(yè)第61頁(yè)0 10lgWmViZP dBP dBZ第62頁(yè)第63頁(yè)第64頁(yè)010lgiZZ第65頁(yè)輸輸入入電電路

8、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(shí)時(shí)鐘鐘發(fā)發(fā)生生器器模模擬擬部部分分?jǐn)?shù)數(shù)字字部部分分Vx第66頁(yè)第67頁(yè)第68頁(yè)142第69頁(yè)第70頁(yè)第71頁(yè)0.1mV100% 0.05%200mV第72頁(yè)( %)xmVVV ( %)mxxVVVV %xV%mV第73頁(yè)第74頁(yè)第75頁(yè)第76頁(yè)52.51.250.6259.375rVVVVVV第77頁(yè)第78頁(yè)第79頁(yè)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80頁(yè)2xrn

9、NVV第81頁(yè)241101)108.1252xVVV（第82頁(yè)斜斜波波電電壓壓發(fā)發(fā)生生器器QQSETCLRSR&000時(shí)時(shí)鐘鐘計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器主主門門VrVx+-+-門門控控信信號(hào)號(hào)輸輸入入比比較較器器接接地地比比較較器器a計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)輸輸入入第83頁(yè)0VxVx、V Vr r門門控控信信號(hào)號(hào)計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)輸輸入入NV Vr rt1bT0T第84頁(yè)rVkRC第85頁(yè)010000100 Hz100fkms第86頁(yè)第87頁(yè)主主門門計(jì)計(jì)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(shí)時(shí)鐘鐘S1S2CRVx-VrVr積積分分器器比比較較器器-+-+S S1 1S S2 2Vot0t1復(fù)復(fù)零零t2t3VoVo

10、mT1T2N1N2t積積分分波波形形計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器輸輸入入a.b.清清零零T0f0T011T0第88頁(yè)2111tomxxtTVV dtVRCRC 第89頁(yè)32210()tomromrtTVV dtVVRCRC21xrTVVT221xrNVVeNN121xxrNNVVVe1rVeN第90頁(yè)第91頁(yè)第92頁(yè)Ix9009090.90.1(200mV)200A A(200mV)2mA A(200mV)20mA A(200mV)200mA A(200mV)2A A第93頁(yè)第94頁(yè)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/

11、 /D D-+A Am mp pIrVrR1Rx精精密密電電阻阻VoVr取取樣樣電電阻阻第95頁(yè)1xorRVVR 1oxrVRRV 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第96頁(yè)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97頁(yè)第98頁(yè)R Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2R Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2Rl3Rl4第99頁(yè)第100頁(yè)1234()xxNk k k k VkV1234kk k k k( %)xVVn

12、 字第101頁(yè)1234kk k k k31241234%kkkkkkkkkk12341121231234ooooVVVVVkk kk k kk k k k%mVV第102頁(yè)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(shí)實(shí)際際轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換特特性性V 第103頁(yè)HLI0DVMRsVxRi第104頁(yè)iixxxHLxsissRxxxsiiRVVVVVRRRRVVVRRR 000()xHLxsxxsIxxxxVVVI RVVI RVVVV( %)/xmVV第

13、105頁(yè)0.015100%100%0.3%5.00 xxxVV 第106頁(yè)第107頁(yè)UosIB-+RC積積分分器器ViVoUosVot實(shí)實(shí)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108頁(yè)12LSB第109頁(yè)零原理并聯(lián)式零原理并聯(lián)式Uos+-AViVo=A(Vi+Uos)Uos+-AViVo=AVi+Uos+-+-K1K2K3+-C0A1+AosU第110頁(yè)1oososAVUUA11oiososiosiosAAVA VUUAVUAVUAA第111頁(yè)第112頁(yè)000A/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 s

14、S1S2S3第113頁(yè)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114頁(yè) (2) 參考校準(zhǔn)取滿量程的參考校準(zhǔn)取滿量程的80%。接入?yún)⒖茧妷骸＝尤雲(yún)⒖茧妷篤r并進(jìn)展并進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換，設(shè)轉(zhuǎn)換結(jié)果為轉(zhuǎn)換，設(shè)轉(zhuǎn)換結(jié)果為Nr并存儲(chǔ)。并存儲(chǔ)。 (3) 輸入被測(cè)電壓輸入被測(cè)電壓Vx并進(jìn)展并進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換，設(shè)轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換，設(shè)轉(zhuǎn)換結(jié)果為為Nx。 聯(lián)立三式得：聯(lián)立三式得： 上式為校準(zhǔn)丈量的根本關(guān)系式。完全消除了通道上式為校準(zhǔn)丈量的根本關(guān)系式。完全消除了通道零漂零漂Uos和轉(zhuǎn)換系數(shù)和轉(zhuǎn)換系數(shù)k的變化引起的丈量誤差。的變化引起的丈量誤差。()rrosNk VU()xxosNk VU00()()xxososxrrososrNNk VUkUVNNk VUkUV00 xxrrNNVVNN第115頁(yè)( %)xmVVV VxVm0%mxVV %第116頁(yè)0199.9mV180mV1.999V1.8V19.99