第3章模擬測(cè)量方法v25

電子測(cè)量第3章模擬測(cè)量方法3.1電壓測(cè)量概述3.2交流電壓的測(cè)量3.2.1表征交流電壓的基本參量3.2.2交流電壓的測(cè)量方法3.2.3平均值電壓的測(cè)量3.2.5峰值電壓的測(cè)量3.2.4有效值電壓的測(cè)量3.2.6脈沖電壓的測(cè)量模擬信號(hào)&數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)是幅度隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)。什么是模擬信號(hào)？信號(hào)的分類(lèi)3.1電壓測(cè)量概述一、電壓測(cè)量的意義、特點(diǎn)◆電壓測(cè)量是各種電量與非電量測(cè)量的基礎(chǔ)；◆電測(cè)量中，許多電量的測(cè)量可以轉(zhuǎn)化為電壓測(cè)量：表征電信號(hào)能量的三個(gè)基本參數(shù)：電壓、電流、功率 其中：電流、功率→電壓，再進(jìn)行測(cè)量 飽和與截止、線性度、失真度→電壓表征◆非電測(cè)量中，非電物理量→電壓信號(hào)，再進(jìn)行測(cè)量。如：溫度、壓力、振動(dòng)、（加）速度電壓測(cè)量的重要性：1.頻率范圍廣：零頻（直流）～109Hz低頻：1MHz以下；高頻（射頻）：10MHz以上2.測(cè)量范圍寬：微弱信號(hào):心電醫(yī)學(xué)信號(hào)、地震波等,納伏級(jí)（10-9V）；超高壓信號(hào)：電力系統(tǒng)中，數(shù)百千伏。電壓測(cè)量的特點(diǎn)：3.電壓波形的多樣化：電壓信號(hào)波形是被測(cè)量信息的載體。各種波形：純正弦波、失真的正弦波，方波，三角波，梯形波；隨機(jī)噪聲。電壓測(cè)量的特點(diǎn)：4.阻抗匹配在多級(jí)系統(tǒng)中，輸出級(jí)阻抗對(duì)下一輸入級(jí)有影響。直流測(cè)量中，輸入阻抗與被測(cè)信號(hào)源等效內(nèi)阻形成分壓，使測(cè)量結(jié)果偏小。如：采用電壓表與電流表測(cè)量電阻，當(dāng)測(cè)量小電阻時(shí)，應(yīng)采用電壓表并聯(lián)方案；當(dāng)測(cè)量大電阻時(shí)，應(yīng)采用電流表串聯(lián)方案。交流測(cè)量中，輸入阻抗的不匹配引起信號(hào)反射。電壓測(cè)量的特點(diǎn)：5.測(cè)量精度的要求差異很大10-1至10-96.測(cè)量速度的要求差異很大靜態(tài)測(cè)量：直流（慢變化信號(hào)）,幾次/秒;動(dòng)態(tài)測(cè)量：高速瞬變信號(hào),數(shù)億次/秒（幾百M(fèi)Hz）精度與速度存在矛盾，應(yīng)根據(jù)需要而定。7.抗干擾性能工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，存在較大的干擾。電壓測(cè)量的特點(diǎn)：二、電壓測(cè)量的方法和分類(lèi)：按對(duì)象：直流電壓測(cè)量；交流電壓測(cè)量按技術(shù)：模擬測(cè)量；數(shù)字測(cè)量1、交流電壓的模擬測(cè)量方法表征交流電壓的三個(gè)基本參量：有效值、峰值和平均值。方法：交流電壓（有效值、峰值和平均值）→直流電流→驅(qū)動(dòng)表頭→指示有效值、峰值和平均值電壓表，電平表等2、直流電壓的數(shù)字化測(cè)量方法模擬直流電壓→A/D轉(zhuǎn)換器→數(shù)字量→數(shù)字顯示（直觀）3、交流電壓的數(shù)字化測(cè)量方法交流電壓（有效值、峰值和平均值）→直流電壓→A/D轉(zhuǎn)換器→數(shù)字量→數(shù)字顯示數(shù)字電壓表（DVM）數(shù)字多用表（DMM）

DVM（DMM）的擴(kuò)展功能

4、基于采樣的交流電壓測(cè)量方法交流電壓→A/D轉(zhuǎn)換器→瞬時(shí)采樣值u(k)→計(jì)算，如有效值N為u(t)的一個(gè)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。5、示波測(cè)量方法交流電壓→模擬或數(shù)字示波器→顯示波形→讀出結(jié)果D’Arsonvalmetermovement達(dá)松伐耳機(jī)芯Magnet磁鐵NSNSNSNSPivotPointerScaleCoil線圈指針

刻度支點(diǎn)指針的角度范圍機(jī)芯的參數(shù)范圍<100o電流范圍Im(fs)=400mA0機(jī)芯的參數(shù)范圍Im(fs)=400mA100mA電流范圍機(jī)芯的參數(shù)范圍Im(fs)=400mA200mA電流范圍機(jī)芯的參數(shù)范圍Im(fs)=400mA300mA電流范圍機(jī)芯的參數(shù)范圍Im(fs)=400mA400mA電流范圍機(jī)芯的參數(shù)范圍Im(fs)=400mA5A電流范圍機(jī)芯的參數(shù)范圍Im=Currentthroughthemovement機(jī)芯的參數(shù)Rm=ResistanceofthemovementImImDeflectionqq=AngulardeflectionofpointerFull-ScaleDeflection滿量程q(fs)q(fs)

=MaximumangulardeflectionofpointerIm(fs)

=Currenttoproduce

full-scale

deflectionIm(fs)Im(fs)Full-scaleIm(fs)Sensitivity=1Ohms/VoltW/VAmmeter安培表Im(fs)=400mA5A5A400mAAmmeterRshuntRmImIShuntresistor旁路電阻AmmeterRshuntRmImIAmmeterRshuntRm=100WImIIm(fs)=1mAI(fs)=10mAMulti-rangeAmmeterMulti-range多量程AmmeterRshuntRmImIR1R2R31Amp10Amp100mA1AMulti-rangeAmmeterRshuntRmImIR1R2R31Amp10Amp100mA1AMulti-rangeAmmeterRshuntRmImIR1R2R31Amp10Amp100mA1A1AAyrtonShuntCircuitRmRARBRCImILowcurrentHighcurrent艾爾頓分流電路D.C.Voltmeter電壓表Seriesresistor串聯(lián)電阻RseriesRmImVVD.C.VoltmeterTotalseriesresistance=Sensitivity*Full-scalevoltageRseriesRmV(fs)=100VSensitivity=2000W/VMulti-RangeVoltmeter多量程電壓表R1R2R3Rm=1kW31030VOhmmeter歐姆表RseriesRmVbattRtestResistorundertestImWhenRtest=0thenIm=Im(fs)RseriesRmVbattShort-circuitOhmmeter歐姆表RseriesvariableresistorAdjusttogivezeroOhmsShort-circuitOhmmeter歐姆表Ohmmeterscale刻度ZeroisontherightScaleisnon-linear非線性ACVoltmeter交流電壓表RseriesMRmimvRm<<RseriesRseriesMRmimvACVoltmeter交流電壓表RseriesMRmimvWhynot?1.Cannotgonegative2.Inertia慣性-takesaveragevalue平均ACVoltmeter交流電壓表二極管RseriesMRmimvACVoltmeter交流電壓表平均有效值DCVoltmeterACVoltmeterDefineSensitivityas…SeriesResistancetogiveaFull-Scaledeflectionfor1volt.D.C.VoltmeterVdc=1VVrms=1VA.C.VoltmeterACVoltmeter交流電壓表3.2交流電壓的測(cè)量3.2.1表征交流電壓的基本參量峰值、平均值、有效值、波形系數(shù)和波峰系數(shù)。1、峰值：以零電平為參考的最大電壓幅值（用Vp表示）。以直流分量為參考的最大電壓幅值則稱為振幅，(通常用Um表示）。3.2.1表征交流電壓的基本參量對(duì)理想的正弦交流電壓u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T2、平均值（均值）數(shù)學(xué)上定義為：交流電壓測(cè)量中，平均值通常指經(jīng)過(guò)全波或半波整流后的波形（一般若無(wú)特指，均為全波整流）：相當(dāng)于交流電壓u(t)的直流分量3、有效值

交流電壓u(t)在一個(gè)周期T內(nèi)，通過(guò)某純電阻負(fù)載R所產(chǎn)生的熱量，與一個(gè)直流電壓V在同一負(fù)載上產(chǎn)生的熱量相等時(shí)，則該直流電壓V的數(shù)值就表示了交流電壓u(t)的有效值。直流電壓V在T內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量：2UTRQ_=I2RT=交流電壓u(t)在T內(nèi)電阻R上產(chǎn)生的熱量Q_=有效值U:3.2.1表征交流電壓的基本參量ppUKU=峰值有效值意義：有效值在數(shù)學(xué)上即為均方根值。有效值反映了交流電壓的功率，是表征交流電壓的重要參量。對(duì)理想的正弦交流電壓u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T4、波峰系數(shù)峰值與有效值的比值，用Kp表示:FUKU=有效值平均值對(duì)理想的正弦交流電壓u(t)=Upsin(ωt)，若ω=2π/T5、波形系數(shù)有效值與平均值的比值，用KF表示對(duì)理想的正弦交流電壓u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T常見(jiàn)波形的波峰系數(shù)和波形系數(shù)可查表得到： 如正弦波：Kp=1.41，KF=1.11； 方波：Kp=1， KF=1； 三角波：Kp=1.73，KF=1.15； 鋸齒波：Kp=1.73，KF=1.15； 脈沖波：Kp=，KF=，為脈沖寬度，T為周期 白噪聲：Kp=3（較大），KF=1.25。3.2.2交流電壓的測(cè)量方法根據(jù)檢波特性的不同，檢波法又可分成平均值檢波、峰值檢波、有效值檢波等。1.峰值電壓表（檢波－放大式）特點(diǎn)：先檢波，后放大，工作頻率取決于檢波二極管的高頻特性，但檢波靈敏度較低。最主要測(cè)量方法：利用交流/直流轉(zhuǎn)換電路將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后再接到直流電壓表上進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)交流/直流轉(zhuǎn)換器的類(lèi)型，可分為檢波法和熱電轉(zhuǎn)換法。2.平均值電壓表（放大－檢波式）特點(diǎn)：先放大，后檢波，工作頻率取決于寬帶放大器的頻率范圍，測(cè)量靈敏度高，但工作頻率范圍低。3.有效值電壓表

根據(jù)不同的有效值轉(zhuǎn)換方法，將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的直流電壓，來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電壓表。⑴熱電轉(zhuǎn)換法⑵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，這種電路稱為平均值檢波器。全波檢波式半波檢波式濾波I0的平均值與u(t)的平均值成正比。

指針偏轉(zhuǎn)的角度反映了被測(cè)電壓平均值的大小。即平均值電壓表響應(yīng)被測(cè)電壓的平均值，任何波形的電壓，只要其平均值相等，用平均值電壓表測(cè)量時(shí)，示值相同。3.2.3平均值電壓的測(cè)量1.平均值檢波原理2.平均值電壓表的波形換算方法：刻度特性：表頭刻度按（純）正弦波有效值刻度。

當(dāng)輸入u(t)為正弦波時(shí)，讀數(shù)α即為u(t)的有效值V（而不是該純正弦波的均值）。

對(duì)于非正弦波的任意波形，讀數(shù)α沒(méi)有直接意義（既不等于其均值也不等于其有效值V）。但可由讀數(shù)α換算出均值和有效值。把示值α想象為有效值等于α的純正弦波輸入時(shí)的讀數(shù)，即由示值α換算出平均值和有效值的換算步驟如下：注：“對(duì)于均值電壓表，檢波器響應(yīng)被測(cè)信號(hào)的平均值，各種波形的信號(hào)，只要其平均值相等，則示值相等”

第一步:由計(jì)算該純正弦波平均值~U第二步:2.平均值電壓表的波形換算方法：第三步:對(duì)任意波形的被測(cè)信號(hào)Ux，其平均值：第四步:由任意波形信號(hào)的平均值，再根據(jù)該波形的波形系數(shù)，其有效值：

綜上所述，對(duì)于任意波形而言，均值電壓表的示值α沒(méi)有直接意義，由讀數(shù)α到平均值和有效值需進(jìn)行換算，換算關(guān)系歸納如下：α為均值電壓表讀數(shù)，KF為波形因數(shù)。2.平均值電壓表的波形換算方法：3.誤差分析：

由前面的分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被測(cè)信號(hào)為非正弦波信號(hào)時(shí)，如果直接以平均值電壓表的示值作為其有效值，就會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。其有效值=1.0V[例]

用具有正弦有效值刻度的均值電壓表測(cè)量一個(gè)方波電壓，讀數(shù)為1.0V，問(wèn)該方波電壓的有效值為多少？[解]根據(jù)上述均值電壓表的刻度特性，由讀數(shù)α=1.0V第一步，假設(shè)電壓表有一正弦波輸入第二步，該正弦波的均值=0.9α=0.9V；第三步，將方波電壓引入電壓表輸入，其均值0.9V第四步，查表可知，方波的波形因數(shù)=1波形誤差為：則該方波的有效值為:0.9V3.2.4有效值電壓的測(cè)量有效值檢波原理:1、利用二極管平方律伏安特性檢波小信號(hào)時(shí)二極管正向伏安特性曲線可近似為平方關(guān)系缺點(diǎn)：精度低且動(dòng)態(tài)范圍小。實(shí)際應(yīng)用中，采用分段逼近平方律的二極管伏安特性曲線圖的電路2、利用模擬運(yùn)算的集成電路檢波通過(guò)多級(jí)運(yùn)算電路級(jí)連實(shí)現(xiàn)。模擬乘法器（平方）→積分→開(kāi)方→比例運(yùn)算。3、單片集成TRMS/DC電路，如AD536AK、MC1595L等4、利用熱電偶有效值檢波熱電效應(yīng)：兩種不同導(dǎo)體的兩端相互連接在一起，組成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩節(jié)點(diǎn)處溫度不同時(shí)，回路中將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，從而形成電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)稱為熱電動(dòng)勢(shì)。

當(dāng)熱端T和冷端T0存在溫差時(shí)（即T≠T0），則存在熱電動(dòng)勢(shì)，且熱電動(dòng)勢(shì)的大小與溫差ΔT=T-T0成正比。熱電偶：將兩種不同金屬進(jìn)行特別封裝并標(biāo)定后，稱為一對(duì)熱電偶（簡(jiǎn)稱熱偶）。熱電偶溫度測(cè)量原理：

若冷端溫度為恒定的參考溫度，則通過(guò)熱電動(dòng)勢(shì)就可得到熱端（被測(cè)溫度點(diǎn)）的溫度。熱電偶有效值檢波原理：

若通過(guò)被測(cè)交流電壓對(duì)熱電偶的熱端進(jìn)行加熱，則熱電動(dòng)勢(shì)將反映該交流電壓的有效值，從而實(shí)現(xiàn)了有效值檢波。電流I∝?zé)犭妱?dòng)勢(shì)∝?zé)岫伺c冷端的溫差，而熱端溫度∝u(t)功率∝u(t)的有效值V的平方，故4、利用熱電偶有效值檢波表頭刻度線性化處理：采用兩對(duì)相同的熱電偶，分別稱為測(cè)量熱電偶和平衡熱電偶，通過(guò)平衡熱偶形成一個(gè)電壓負(fù)反饋系統(tǒng)輸出電壓等于u(t)有效值

有效值電壓表的特點(diǎn)：理論上不存在波形誤差，因此也稱真有效值電壓表（讀數(shù)與波形無(wú)關(guān)）。對(duì)非正弦波，可視為由基波和各次諧波構(gòu)成，若其有效值分別為V1、V2、V3、……，則讀數(shù)對(duì)于波峰因數(shù)較大的交流電壓波形，由于電路飽和使電壓表可能出現(xiàn)“削波”；高于電壓表有效帶寬的波形分量將被抑制。它們都將損失有效值分量。有效值電壓表的有限帶寬對(duì)測(cè)量非正弦電壓時(shí)的波形誤差。設(shè)某有效值電壓表帶寬為10MHz，用該電壓表測(cè)量下圖所示方波電壓，計(jì)算由電壓表帶寬引起的波形誤差。例題[解]為求解電壓表帶寬引起的波形誤差，需要對(duì)輸入電壓表的方波電壓的諧波成分進(jìn)行分析。將方波電壓用付里葉級(jí)數(shù)表示為上式表示，方波電壓只含奇數(shù)次諧波分量，其總有效值應(yīng)為：該方波基波頻率為f1=1/T=1MHz，若電壓表帶寬為10MHz，則該方波就只有基波（1MHz）、3次（3MHz）、5次（5MHz）、7次諧波（7MHz）和9次諧波（9MHz）才能通過(guò)，而11次（11MHz）以上的諧波將被抑制。此時(shí)，讀數(shù)值為若將上式的讀數(shù)值作為實(shí)際有效值，所產(chǎn)生的波形誤差為：結(jié)論：有效值電壓表其有限帶寬對(duì)測(cè)量非正弦電壓時(shí)的波形誤差總是負(fù)值（讀數(shù)結(jié)果偏?。ｏ@然，電壓表帶寬愈寬（可通過(guò)的波形諧波頻率愈高），相應(yīng)的波形誤差愈小。DVpCRLu(t)aVPu(t)t3.2.5峰值電壓的測(cè)量CDRLu(t)Vpb1、二極管峰值檢波電路：VPu(t)t峰值響應(yīng)，即：u(t)峰值檢波放大驅(qū)動(dòng)表頭表頭刻度按（純）正弦波有效值刻度。

當(dāng)輸入u(t)為正弦波時(shí)，示值α即為u(t)的有效值V（而不是該純正弦波的峰值Vp）。

對(duì)于非正弦波的任意波形，示值α沒(méi)有直接意義（既不等于其峰值Vp也不等于其有效值V）。但可由讀數(shù)α換算出峰值和有效值。刻度特性：2.峰值電壓表的波形換算方法：由示值α換算出任意波形峰值和有效值的換算步驟如下：第一步:把示值α想象為有效值等于α的純正弦波輸入時(shí)的讀數(shù)，即第二步:由計(jì)算該純正弦波峰值：~U第三步:對(duì)任意波形的被測(cè)信號(hào)Ux，其峰值：注：“對(duì)于峰值電壓表，檢波器響應(yīng)被測(cè)信號(hào)的峰值，各種波形的信號(hào)，只要其峰值相等，則示值相等”

第四步:由任意波形信號(hào)的峰值，再根據(jù)該波形的波形系數(shù)，其有效值：

綜上所述，對(duì)于任意波形而言，峰值電壓表的讀數(shù)α沒(méi)有直接意義，由讀數(shù)α到峰值和有效值需進(jìn)行換算，換算關(guān)系歸納如下：式中，α為峰值電壓表讀數(shù)，Kp為波峰因數(shù)?？潭忍匦?3.誤差分析：⑵頻率誤差：低頻時(shí)信號(hào)周期較長(zhǎng)，電容上壓降下降較大。⑴理論誤差：由于負(fù)載電阻RL不可能無(wú)限大，因此峰值檢波器的輸出電壓平均值總是小于被測(cè)電壓的峰值。⑶波形誤差：由前面的分析知，當(dāng)被測(cè)信號(hào)為非正弦波信號(hào)時(shí)，如果直接以峰值電壓表的示值作為其有效值，就會(huì)出現(xiàn)較大的誤差。用具有正弦有效值刻度的峰值電壓表測(cè)量一個(gè)方波電壓，讀數(shù)為1.0V，問(wèn)如何從該讀數(shù)得到方波電壓的有效值？

例題[解]根據(jù)上述峰值電壓表的刻度特性，由讀數(shù)α=1.0V第一步，假設(shè)電壓表有一正弦波輸入，其有效值=1.0V第二步，該正弦波的峰值=1.414V第三步，將方波電壓引入電壓表輸入，其峰值Vp=1.414V；第四步，查表可知，方波的波峰因數(shù)Kp=1，則該方波的有效值為： V=Vp/Kp=1.414V。波形誤差為：模擬式交流電壓表組成方案檢波器是實(shí)現(xiàn)交流電壓測(cè)量（AC-DC變換）的核心部件，同時(shí)，為了測(cè)量小信號(hào)電壓，放大器也是電壓表中不可缺少的部件。檢波-放大式放大-檢波式組成原理：a.組成框圖;b.提高靈敏度措施檢波器決定電壓表的頻率范圍、輸入阻抗和分辨力1．檢波-放大式電壓表峰值電壓表常用這種方式檢波器:

為提高頻率范圍，采用超高頻二極管檢波，其頻率范圍可從直流到幾百兆赫，并具有較高的輸入阻抗。

檢波二極管的正向壓降限制了其測(cè)量小信號(hào)電壓的能力（即靈敏度限制），同時(shí)，檢波二極管的反向擊穿電壓對(duì)電壓測(cè)量的上限有所限制。

為減小高頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中的損失，通常將峰值檢波器直接設(shè)計(jì)在探頭中。放大器:采用橋式直流放大器，增益不高。直流放大器的零點(diǎn)漂移也將影響電壓表的靈敏度。放大器為提高靈敏度，采用高增益、低漂移的直流放大器，如斬波穩(wěn)零式直流放大器，其靈敏度可達(dá)幾十微伏。

——稱之為“調(diào)制式電壓表”，如國(guó)產(chǎn)HFJ-8型高頻毫伏表，最低量程為3mV，最高工作頻率300MHz。主要指標(biāo)：檢波-放大式電壓表常稱為“高頻毫伏表”或“超高頻毫伏表”。如國(guó)產(chǎn)DA36型超高頻毫伏表，頻率范圍為10kHz～1000MHz，電壓范圍（不加分壓器）1mV～10V。國(guó)產(chǎn)HFJ-8型高頻毫伏表（調(diào)制式），最低量程為3mV，最高工作頻率300MHz。2．放大-檢波式電壓表先放大再檢波，因此靈敏度很高。均值電壓表常用這種方式●寬帶交流放大器決定了電壓表的頻率范圍。一般上限為10MHz，典型頻率范圍為20Hz

~10MHz

。常稱為“寬頻毫伏表”或“視頻毫伏表”。●靈敏度受仍受寬帶交流放大器內(nèi)部噪聲限制。主要用于低頻電壓測(cè)量電壓表的使用峰值電壓表檢波-放大式。峰值響應(yīng)、頻率范圍較寬（達(dá)1000MHz）但靈敏度低（mV級(jí)）?！罢{(diào)制式電壓表”：采用高增益低漂移的調(diào)制式直流放大器，使測(cè)量靈敏度大為提高，從mV級(jí)提高到幾十μV。讀數(shù)的換算：根據(jù)波峰因數(shù)，將讀數(shù)換算成有效值（或峰值）。需注意：測(cè)量波峰因數(shù)大的非正弦波時(shí)，由于削波可能產(chǎn)生誤差。了解不同電壓表的性能特點(diǎn)，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合加以選用。均值電壓表放大-檢波式。均值響應(yīng)、靈敏度比峰值表有所提高但頻率范圍較小（<10MHz），主要用于低頻和視頻場(chǎng)合。讀數(shù)的換算：根據(jù)波形因數(shù)，將讀數(shù)換算成有效值（或均值）。有效值電壓表可以直接讀出有效值，非常方便。由于削波和帶寬限制，將可能損失一部分被測(cè)信號(hào)的有效值，帶來(lái)負(fù)的測(cè)量誤差。較為復(fù)雜，價(jià)格較貴。電壓表的使用3.2.6脈沖電壓的測(cè)量一.峰值電壓表測(cè)量脈沖幅值：脈沖電壓表原理：射極跟隨電路源極跟隨電路三.尖脈沖峰值電壓的測(cè)量：測(cè)量1500V以下的尖峰脈沖電壓二.高壓脈沖幅值的測(cè)量：用充放電法測(cè)量高壓脈沖幅值電路原理圖四.用示波法測(cè)量脈沖電壓：幅值上升時(shí)間下降時(shí)間上沖量頂部下降量1）測(cè)量脈沖幅度宜用交流耦合方式。3）觀測(cè)方波信號(hào)時(shí)應(yīng)選用頻帶較寬帶示波器。Fh至少大于20MHz測(cè)量脈沖電壓應(yīng)注意的問(wèn)題：2）注意示波器的觸發(fā)“極性”與被測(cè)脈沖的極性相對(duì)應(yīng)。用示波器交流耦合方法測(cè)量方波幅度波形圖普通同軸電纜（RG58U）的阻抗Zc=50Ω一般情況下信號(hào)發(fā)生器的輸出阻抗Zo=50Ω阻抗匹配示波器的輸入阻抗為兆歐姆（MΩ）脈沖測(cè)量時(shí)電纜的終端匹配問(wèn)題：脈沖測(cè)量時(shí)電纜阻抗匹配原理框圖正確接法：在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，容易產(chǎn)生以下兩點(diǎn)錯(cuò)誤：①示波器端不匹配。②信號(hào)發(fā)生器輸出端與電纜連接不正確。電纜在不同連接時(shí)的效果波形圖：放大-檢波式與檢波-放大式電壓表性能比較表3.3噪聲電壓的測(cè)量對(duì)于一個(gè)放大器而言，當(dāng)輸入信號(hào)為0時(shí)，由輸出端測(cè)得的雜散交流電壓，即是噪聲電壓。熱噪聲散粒噪聲白噪聲正態(tài)分布3.3.1噪聲的基本特性3.3.2用平均值電壓表測(cè)量噪聲電壓有效值電壓表波形系數(shù)波形的波峰系數(shù)和波形系數(shù)可查表得到： 如正弦波：Kp=1.41，KF=1.11； 白噪聲：Kp=3（較大），KF=1.25。FUKU=有效值平均值其有效值第一步，假設(shè)電壓表有一正弦波輸入,第二步，該正弦波的均值=0.9α；第三步，將噪聲電壓引入電壓表，其均值0.9a則該噪聲電壓的有效值為:峰值大，超出電壓表的動(dòng)態(tài)范圍使用量程開(kāi)關(guān)，使指針不要偏轉(zhuǎn)到滿度附近。器件和放大器噪聲的測(cè)量正弦信號(hào)法噪聲發(fā)生器法3.3.3器件和放大器噪聲的測(cè)量一個(gè)有噪聲的器件，可以用一個(gè)理想的無(wú)噪聲器件等效，即將實(shí)際的輸出噪聲電壓Uno等效到理想器件的輸入端。等效輸入噪聲（1）正弦信號(hào)法適用于中低頻噪聲的測(cè)量1.等效輸入噪聲Uni的測(cè)量（2）噪聲發(fā)生器法適用于高頻噪聲的測(cè)量（4）測(cè)量噪聲時(shí)需要考慮的問(wèn)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(guò)程中表頭示值不得超過(guò)滿刻度值的一半。噪聲帶寬信噪比噪聲系數(shù)放大器的功率增益(1)正弦信號(hào)法2.噪聲帶寬的測(cè)量(2)噪聲發(fā)生器法3.信噪比的測(cè)試信噪比: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)法噪聲系數(shù)測(cè)量原理同噪聲發(fā)生器法，只是信號(hào)源采用正弦恒壓源。適于低頻或缺乏專(zhuān)用噪聲發(fā)生器的場(chǎng)合。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)3.4分貝的測(cè)量一、數(shù)學(xué)定義及意義：聲學(xué)中，分貝是表示音量強(qiáng)弱的一個(gè)單位。通信系統(tǒng)中，也常用分貝表示電平或功率。當(dāng)用分貝表示功率時(shí)，定義為：當(dāng)用分貝表示電壓時(shí)，由功率與電壓的關(guān)系：

可見(jiàn)，分貝是一個(gè)用對(duì)數(shù)表示的相對(duì)量值（記作dB），如果相對(duì)于一個(gè)確定的參考基準(zhǔn)量，此時(shí)的分貝值則表示了一個(gè)絕對(duì)電平。若P2=P0（基準(zhǔn)量），并取P0=1mWP1=被測(cè)功率，用Px表示，其分貝值用dBm表示（下標(biāo)m指示以mW為單位表示被測(cè)功率絕對(duì)值）功率電平dBm：

顯然，當(dāng)Px=P0=1mW為0dBm時(shí)，若Px>1mW，分貝值為正，若Px<1mW，分貝值為負(fù)。電壓電平dBV：

以600Ω電阻上吸收P0=1mW的基準(zhǔn)功率時(shí)電壓的有效值為參考基準(zhǔn)量V0。

取基準(zhǔn)量V0=0.775V，其分貝值用dB或dBV表示（下標(biāo)V指示以V為單位表示被測(cè)電壓絕對(duì)值）對(duì)于任意被測(cè)電壓Vx，其電壓電平定義為分貝的測(cè)量：寬頻電平表具有分貝讀數(shù)的電壓表稱為“寬頻電平表”分貝測(cè)量，實(shí)質(zhì)上是交流電壓的測(cè)量，只是表盤(pán)以dB來(lái)刻度。電壓電平測(cè)量：表頭標(biāo)定時(shí)選擇輸入阻抗600Ω，則對(duì)應(yīng)的0dB電壓為0.775V（有效值）。

表頭讀數(shù)只能表示輸入無(wú)衰減且交流放大器增益為1時(shí)被測(cè)電壓的分貝值。當(dāng)引入衰減和放大后，被測(cè)電壓的dB值應(yīng)為： 衰減器讀數(shù)＋表頭讀數(shù)基準(zhǔn)功率（電壓）Ux=1.38V對(duì)應(yīng)的分貝值用30V電壓刻度時(shí)，已知示值為27.5V，求對(duì)應(yīng)的分貝值？MF-20型萬(wàn)用表3.5失真度的測(cè)量3.6功率的測(cè)量3.7Q值的測(cè)量3.5失真度的測(cè)量（1）非線性失真的定義信號(hào)的非線性失真通常用非線性失真度系數(shù)來(lái)表示。（簡(jiǎn)稱失真度）它的定義是全部諧波分量的功率與基波功率之比的平方根。對(duì)于純電阻負(fù)載，則定義為全部諧波電壓（或電流）有效值與基波電壓（或電流）有效值之比，即：上式中，U1為基波電壓有效值；U2，U3…，Un為各次諧波電壓有效值；γ也可稱為失真系數(shù)或失真度。3.5失真度的測(cè)量由上式中的基波電壓很難單獨(dú)得到。實(shí)際的基波抑制法測(cè)量，是用下式測(cè)量失真度的。即：

上式表示，失真度γ’是諧波電壓的總有效值與被測(cè)信號(hào)總有效值之比。γ與γ’之間的關(guān)系為：

當(dāng)γ

=10%時(shí)，γ與γ’相差約0.5%；γ

=20%時(shí)相差約2%。當(dāng)失真小于10%時(shí)可以認(rèn)為有γ

=γ’

。3.5失真度的測(cè)量（2）失真度測(cè)量?jī)x基本工作原理第一種方法：基波抑制法（單音法），可通過(guò)抑制基波的網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二種方法：交互調(diào)制法（雙音法），對(duì)被測(cè)設(shè)備輸入兩個(gè)正弦信號(hào)，測(cè)量其交調(diào)失真度。第三種方法：白噪聲法，用白噪聲信號(hào)進(jìn)行測(cè)量可以獲取被測(cè)設(shè)備頻帶內(nèi)任