電子測量技術(shù)與應(yīng)用項目08第15-16學(xué)時2.4-2.5

第二章電壓測量與電壓表第一節(jié)概述第二節(jié)

電流、電壓測量基本方法第三節(jié)模擬電壓表一、基本原理與結(jié)構(gòu)（一）均值電壓表（二）峰值電壓表（三）有效值電壓表二、模擬電壓表實例1數(shù)字電壓表中能顯示0～9十個數(shù)碼的數(shù)位稱為滿位，否則，稱為半位或1/2位。一、主要技術(shù)指標(biāo)（一）電壓測量范圍（1）量程:未經(jīng)衰減器和放大器的量程稱為基本量程，基本量程的測量誤差最小。（2）顯示位數(shù):

第四節(jié)數(shù)字電壓表

最大顯示數(shù)字為39.999的稱為位數(shù)字電壓表。最大顯示數(shù)字為9.999的稱為4位數(shù)字電壓表；最大顯示數(shù)字為19.999的稱為位數(shù)字電壓表；最大顯示數(shù)字為11.999的也稱為位數(shù)字電壓表，雖然左邊第二位在顯示最大數(shù)字時只能顯示為1，但在其他情況下是可以顯示0～9這十個數(shù)字的，該位仍為滿位，而左邊第一位則可以顯示0～1共2個數(shù)字，故仍稱之為位數(shù)字電壓表。

因為39.999的左邊第一位可以顯示的數(shù)字為0～3共4個數(shù)字，但可以作為有效數(shù)字的只有1、2、3共3個數(shù)字，而滿位位數(shù)為4，故稱之為位數(shù)字電壓表。超量程能力指——數(shù)字電壓表在一個量程上所能測量的最大電壓超出量程值的能力。（3）超量程能力：最大顯示數(shù)字;對應(yīng)量程;超量程能力分別為:9.99919.99919.9994.9995.99911.99910V

20V

10V

5V

5V

10V0%

0%

100%

0%

20%20%分辨力即靈敏度，指的是數(shù)字電壓表能夠反映出的被測電壓的最小變化值。不同量程的分辨力不同，最小量程的分辨力最高。通常以最小量程的分辨力作為數(shù)字電壓表的分辨力。數(shù)字電壓表的測量誤差通常以它的固有誤差來衡量，固有誤差是指在基準(zhǔn)條件下測定的誤差，屬于允許誤差。（三）測量誤差（二）分辨力

為被測電壓的讀數(shù)值；

為數(shù)字電壓表量程滿度值；稱為讀數(shù)誤差；稱為相對項系數(shù)；稱為固定項系數(shù)；稱為滿度誤差。

±n字=滿度誤差/分辨率數(shù)字電壓表的固有誤差一般采用以下兩種表示方法：（四）輸入電阻和輸入偏置電流（輸入零電流）輸入偏置電流又稱為零電流，是由于DVM輸入電路中用到了場效應(yīng)管等有源器件而使得在電壓表輸入端短路時所出現(xiàn)的電流。測量電壓時該電流是始終存在的，應(yīng)盡量減小輸入偏置電流。數(shù)字電壓表的Ri≥10MΩ(1GΩ)（五）抗干擾能力串模干擾：共模干擾：數(shù)字電壓表測量速度的快慢主要取決于其中A/D轉(zhuǎn)換器的類型。（六）測量速度二、A/D轉(zhuǎn)換器及DVM1.雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器屬于V－T型積分式（一）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖（1）準(zhǔn)備階段（t0

～t1

）在轉(zhuǎn)換開始前，邏輯控制電路使S1閉合、S2接地，將積分電容完全放電，并關(guān)閉閘門，使計數(shù)器清零。（2）取樣階段；(t1

～t2)S1斷開、S2將積分器的輸入端接被測輸入電壓Ux，積分器開始對Ux積分。同時，閘門打開，計數(shù)器開始對時鐘脈沖累加計數(shù)。當(dāng)計數(shù)器計數(shù)為N1（表明定時取樣完畢），即

t2時刻，計數(shù)器輸出溢出信號，邏輯控制電路關(guān)閉閘門，計數(shù)器清零。t2

時刻積分器輸出為：（3）比較階段（t2

～t3）S1斷開、開關(guān)S2接與Ux極性相反的基準(zhǔn)電壓UR,閘門打開，計數(shù)器計數(shù)，反向積分，積分器輸出電壓下降為零，t3

時刻計數(shù)器停止計數(shù)，計數(shù)值為Ｎ２。

雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器工作波形T1定時正向積分T2`定值反向積分

雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器工作波形經(jīng)推導(dǎo)得知：數(shù)字量與轉(zhuǎn)換器模擬輸入量大小成正比例題：

若測量總周期T=400ms，計數(shù)值N1=2000，基準(zhǔn)電壓UR=2V，N2=1000，求被測量UX=？,T1=？,T2=？T1=266.7msT2=133.3ms1）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器是將兩個電壓的比較變?yōu)槿訒r間和比較時間的比較而實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的，屬于積分式A/D轉(zhuǎn)換器中的V－T（電壓－時間）型；2）雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器分為三個過程，

準(zhǔn)備階段：計數(shù)器清零，積分電容放電，

取樣階段：為定時不定值正向積分，

比較階段：為定值（基準(zhǔn)電壓）不定時反向（與取樣時的積分方向相反）積分。經(jīng)上述分析得出結(jié)論：2.雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的特點1）優(yōu)點為價格低廉，穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高，抗干擾能力強。2）平均值轉(zhuǎn)換方式。對于串態(tài)干擾抑制能力很強。對元件要求低。兩次積分中RC的影響相互抵消，故對RC穩(wěn)定性要求不高。3）缺點為允許輸入的電壓范圍不大，且為直流電壓，轉(zhuǎn)換速度較慢。4）對基準(zhǔn)電壓UR要求高。

第五節(jié)萬用表

表頭（模擬式電壓表）電路轉(zhuǎn)換開關(guān)模擬式萬用表電流/電壓轉(zhuǎn)換器電阻/電壓轉(zhuǎn)換器檢波器

一、數(shù)字萬用表的工作原理24

數(shù)字萬用表組成框圖

測量直流電壓時：量程轉(zhuǎn)換器輸出的直流電壓被送至A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量輸出顯示。測量交流電壓時：量程轉(zhuǎn)換器輸出的交流電壓被檢波器轉(zhuǎn)換成為直流電壓后，送至A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量輸出并顯示。測量直流電流時：輸入的直流電流經(jīng)過電阻網(wǎng)絡(luò)分流后得到的直流電壓送至A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量輸出并顯示；測量交流電流時：經(jīng)過電流/電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換得到的交流電(ACV)還需經(jīng)過檢波器轉(zhuǎn)換成為直流電壓，然后，由A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量輸出。測量電阻時：手動切換開關(guān)S5打到電阻測量狀態(tài)，被測電阻接到測量端子上。電阻網(wǎng)絡(luò)和運算放大器構(gòu)成量程轉(zhuǎn)換和電阻—電壓轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)轉(zhuǎn)換后得到的直流電壓經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出顯示被測電阻值。

二、模擬式萬用表的選擇使用

（一）插孔和轉(zhuǎn)換開關(guān)位置的選擇（二）測量種類與量程選擇（三）正確讀數(shù)（四）電阻檔的使用