(电子测量)电压测量

1、电子测量电子测量第1页第第5 5章章 电压测量电压测量5.1 概述5.2 电压标准5.3 交流电压的测量5.4 直流电压的数字化测量及A/D转换原理5.5 电流、电压、阻抗变换技术及数字多用表5.6 数字电压表测量的不确定度及 自动校准、自动量程技术5.7 电压测量的干扰及抑制技术电子测量电子测量第2页5.1 5.1 概述概述电子测量电子测量第3页电子测量电子测量第4页电子测量电子测量第5页电子测量电子测量第6页电子测量电子测量第7页电子测量电子测量第8页电子测量电子测量第9页211( )NkVukN电子测量电子测量第10页电子测量电子测量第11页电子测量电子测量第12页23204639.94

2、(20)0.929(20)0.0092(20)0.00006(20) 10( )tEEttttV电子测量电子测量第13页电子测量电子测量第14页+-V1V2V3V4R1R2R3R4R5R6(R1=R2=R3=R4)1234V +V +V +VV=4561oRVVR电子测量电子测量第15页312412340VVVVVVVVRRRR12344VVVVVV561oRVVR电子测量电子测量第16页电子测量电子测量第17页电子测量电子测量第18页2JefVK VhnJfVnK电子测量电子测量第19页电子测量电子测量第20页电子测量电子测量第21页电子测量电子测量第22页高高频频电电压压V0V1RFDCD

3、CRFR RGR RR RR RT TR RT TC CC CVRF电子测量电子测量第23页电子测量电子测量第24页2201222222RFTTTVVVRRR22014RFVVV电子测量电子测量第25页1RC电子测量电子测量第26页t tu(t)Vp0UmTU电子测量电子测量第27页01( )TUu t dtT01( )TUu t dtT20.637ppUVV电子测量电子测量第28页2VTR20( )Tu tdtR201( )TVu t dtT电子测量电子测量第29页10.7072ppVVVppVKV峰值有效值电子测量电子测量第30页21.41/2pppVKVFVKV有效值平均值(1/2)1.

4、112/2 2pFpVKV（）电子测量电子测量第31页TT电子测量电子测量第32页电子测量电子测量第33页DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc电子测量电子测量第34页minmax(),sdLRr CTR CT电子测量电子测量第35页I0u(t)D1D2D3D4CCu(t)D1D2I0电子测量电子测量第36页01( )( )22Todmdmu tu tIdtTrrrroI( )u t电子测量电子测量第37页201( )TVu t dtT电子测量电子测量第38页2( )ut0TAu(t)Vrms电子测量电子测量第39页冷冷端端T T0 0热热端端T T电子测量电子测量第40

5、页电子测量电子测量第41页2IVR Ru u( (t t) )冷冷端端T T0 0加加热热丝丝热热端端T T热热偶偶M Mu uA A连连接接导导线线I I电子测量电子测量第42页R Ru u( (t t) )冷冷端端T T0 0加加热热丝丝热热端端T T测测量量热热偶偶电电流流表表平平衡衡热热偶偶+ +- -V Vo oE Ex xE Ef fV Vi i热热端端T T连连接接导导线线差差分分放放大大器器电子测量电子测量第43页电子测量电子测量第44页2212(.)kVkVV电子测量电子测量第45页峰峰值值检检波波表表头头( (读读数数= =) )Vpu(t)电子测量电子测量第46页V22p

6、VV2ppVV任意pV任意2pppVVKK任意任意任意任意电子测量电子测量第47页2,pppppppppVVK VKVkkKKKKK任意任意任意任意任意任意任意电子测量电子测量第48页21.4121.41ppKKp（任意波）峰值V（任意波）有效值V221222ppppKKKK电子测量电子测量第49页V平平均均值值检检波波表表头头( (读读数数= =) )u(t)电子测量电子测量第50页V0.91.112 2FVVVKV0.9VV任意V任意0.9FFVKVK任意任意任意任意V电子测量电子测量第51页,FFFFVVKVKVKkK任意任意任意任意任意0.91.11FFFFKKkKK任意任意任意电子测

7、量电子测量第52页0.90.9FK（任意波）均值V（任意波）有效值V0.910.91.1110.90.9FFFFFKKKKK电子测量电子测量第53页1 1.4100%29%1.4 电子测量电子测量第54页FVKV方波VVVVFK方波1 0.9100%11%0.9电子测量电子测量第55页电子测量电子测量第56页峰峰值值检检波波器器步步进进分分压压器器直直流流放放大大器器uA步步进进分分压压器器斩斩波波稳稳零零式式放放大大器器uA(a)峰峰值值检检波波器器( (探探头头内内) )(b)电子测量电子测量第57页电子测量电子测量第58页电子测量电子测量第59页步步进进分分压压器器宽宽带带交交流流放放大

8、大器器均均值值检检波波器器uA电子测量电子测量第60页1210lgPdBP2111VPR2222VPR1220lgVdBV电子测量电子测量第61页10lgwmxP dBP mW电子测量电子测量第62页20.7751600mW 20lg0.775xVVV VP dBxxmP mWP dB xxVV VV dB电子测量电子测量第63页输输入入衰衰减减器器宽宽带带交交流流放放大大器器均均值值检检波波器器uAd dB B“输输入入电电平平”选选择择标标准准电电平平震震荡荡器器“输输入入阻阻抗抗”选选择择“电电平平校校准准”dB电子测量电子测量第64页103.162120lg1010dB 电子测量电子测

9、量第65页电子测量电子测量第66页20lg700.775xVdB 0.77520 lg70|ooVVxVdBV电子测量电子测量第67页0 10lgWmViZP dBP dBZ电子测量电子测量第68页电子测量电子测量第69页电子测量电子测量第70页010lgiZZ电子测量电子测量第71页输输入入电电路路A A/ /D D转转换换器器数数字字显显示示器器逻逻辑辑控控制制电电路路时时钟钟发发生生器器模模拟拟部部分分数数字字部部分分Vx电子测量电子测量第72页电子测量电子测量第73页电子测量电子测量第74页142电子测量电子测量第75页电子测量电子测量第76页电子测量电子测量第77页0.1mV100%

10、0.05%200mV1100%0.05%2000电子测量电子测量第78页电子测量电子测量第79页( %)xmVVV ( %)mxxVVVV %xV%mV电子测量电子测量第80页%mV( %)xVVn 字V%mV%(0.01%0.005%)mxVV 电子测量电子测量第81页电子测量电子测量第82页电子测量电子测量第83页逐逐次次逼逼近近移移位位寄寄存存器器( (S SA AR R) )D/A转转换换器器Vx+-比比较较器器C CL LK KSTARTA/D转转换换结结果果2-12-nMSBLSBVrN N电子测量电子测量第84页111112481625V+2.5V+1.25V+0.625V+=1

11、0VrrrrrrnVVVVVV电子测量电子测量第85页52.51.250.6259.375rVVVVVV电子测量电子测量第86页天平称重原理电子测量电子测量第87页电子测量电子测量第88页电子测量电子测量第89页10.6252电子测量电子测量第90页D/A转换器把基准电压用精密电阻分压器产生转换器把基准电压用精密电阻分压器产生2-nUr一系列标一系列标准电压准电压Usi，把数码寄存器中逻辑状态为，把数码寄存器中逻辑状态为1的各数据位所对应的各数据位所对应的标准电压的标准电压Usi取出相加得到电压取出相加得到电压U送出比较送出比较电子测量电子测量第91页2xrnNVV电子测量电子测量第92页24

12、1101)108.1252xVVV（电子测量电子测量第93页斜斜波波电电压压发发生生器器QQSETCLRSR&000时时钟钟计计数数器器主主门门VrVx+-+-门门控控信信号号输输入入比比较较器器接接地地比比较较器器a计计数数输输入入电子测量电子测量第94页0VxVx、V Vr r门门控控信信号号计计数数输输入入NV Vr rt1bT0T电子测量电子测量第95页0 xVkTkT NrVkRC电子测量电子测量第96页rVkRC0 xVkTkT N0rxVVT NRC0rVTRCxVN电子测量电子测量第97页电子测量电子测量第98页电子测量电子测量第99页010000100 Hz100fkms00

13、512351.23ms100kHzNTNTf10V/100ms 51.23ms=5.123VxVkT电子测量电子测量第100页电子测量电子测量第101页主主门门计计数数器器逻逻辑辑控控制制电电路路数数字字输输出出时时钟钟S1S2CRVx-VrVr积积分分器器比比较较器器-+-+S S1 1 S S2 2Vot0t1复复零零t2t3VoVomT1T2N1N2t积积分分波波形形计计数数器器输输入入a.b.清清零零T0f0T011T0电子测量电子测量第102页2111tomxxtTVV dtVRCRC 10TxxVV dt1TRC电子测量电子测量第103页32210()tomromrtTVV dtV

14、VRCRC21xrTVVT221xrNVVeNN121xxrNNVVVe1rVeN电子测量电子测量第104页电子测量电子测量第105页21111()tsmomxsmxtTTVVvdtVvRCRCRC 电子测量电子测量第106页电子测量电子测量第107页主主门门高高位位计计数数器器A A逻逻辑辑控控制制电电路路数数字字输输出出时时钟钟S1S2CRVx-Vr积积分分器器比比较较器器-+-+S S1 1S S2 2Vot0t1复复零零t2t31VoVomT1T2N1N2t积积分分波波形形计计数数器器输输入入a.b.清清零零低低位位计计数数器器B B主主门门清清零零-+ABR1R2R3t32T3N3V

15、tVr/10nVtN N2 2N3f0T0T0T0电子测量电子测量第108页电子测量电子测量第109页231110nxrTTTVVRCRC11 022033 0,TN TTN T TN T2311()10rxnVVNNeNN1rVeN23110nNNN电子测量电子测量第110页电子测量电子测量第111页Ix9009090.90.1(200mV)200A A(200mV)2mA A(200mV)20mA A(200mV)200mA A(200mV)2A A电子测量电子测量第112页恒恒流流源源( (可可调调) )A A/ /D DR Rx xIr-+A Am mp p恒恒流流源源( (可可调调)

16、 )A A/ /D D-+A Am mp pIrVrR1Rx精精密密电电阻阻VoVr取取样样电电阻阻电子测量电子测量第113页1xorRVVR 1oxrVRRV 电子测量电子测量第114页A AC C/ /D DC CI I/ /V VZ Z/ /V VD DV VM MC CP PU UD DC CA AC CI IZ Z电子测量电子测量第115页电子测量电子测量第116页12,xlxlRRRR34,linlinRRRRR Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2R Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2Rl3Rl4电子测量电子测量第117页电子测量电子测量第118页( %)xmVVV ( %

17、)xVVn 字%xV%mV电子测量电子测量第119页1234()xxNk k k k VkV1234kk k k k电子测量电子测量第120页1234kk k k k31241234%kkkkkkkkkk电子测量电子测量第121页12341121231234ooooVVVVVkk kk k kk k k k%mVV电子测量电子测量第122页VxN0理理想想特特性性转转换换误误差差影影响响下下的的特特性性满满度度误误差差影影响响下下的的特特性性（平平行行于于理理想想特特性性）读读数数误误差差和和满满度度误误差差共共同同影影响响下下的的实实际际转转换换特特性性V 电子测量电子测量第123页HLI0

18、DVMRsVxRi电子测量电子测量第124页iixxxHLxsissRxxxsiiRVVVVVRRRRVVVRRR 000()xHLxsxxsIxxxxVVVI RVVI RVVVV( %)/xmVV电子测量电子测量第125页0.015100%100%0.3%5.00 xxxVV 0.025100%100%0.17%15.00 xxxVV 电子测量电子测量第126页001iRIsixIRRV 936611 102 103 101000 102 935611 102 101.2 101000 100.2 电子测量电子测量第127页电子测量电子测量第128页UosIB-+RC积积分分器器ViVoUosVot实实际际积积分分器器输输出出理理想想积积分分器器输输出出电子测量电子测量第129页12LSB电子测量电子测量第130页Uos+-AViVo=A(Vi+Uos)Uos+-AViVo=AVi+Uos+-+-K1K2K3+-C0A1+AosU电子测量电子测量第131页电子测量电子测量第132页( %)xmVVV %mxxVVVV VxVm0%mxVV %电子测量电子测量第133页0199.9mV180mV1.999V1.8V19.99V18V199.9V180V1200V电子测量电子测量第134页电子测量电子测量第1