电子测量第四章

1、电子测量第四章第1页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4电压的测量电压测量的意义电压信号波形是被测量信息的载体电压测量的优势测量范围宽、精度高、信号变换灵活电压测量的不足信号变换寄生参数影响大第2页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.1直流电压基准1、标准电池 利用化学反应产生标准电压 （1.01860V）饱和型：电压年稳定性可小于0.5V，相当于510-7），温度系数较大（约40V/）。用于计量部门恒温条件下的电压标准器。不饱和型特点：温度系数很小（约4V/），但稳定性较差。第3页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四2、半导体电压基

2、准利用齐纳二极管的稳压特性制作的电压基准4.1直流电压基准第4页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.1直流电压基准3、量子电压基准基于约瑟夫森（Josephson）效应的量子电压基准约瑟夫森量子隧道结将2块超导体通过厚度约10埃的绝缘层隔开，构成的超导体-绝缘体-超导体（SIS）结构称为约瑟夫森隧道结第5页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.1直流电压基准约瑟夫森量子效应在约瑟夫森结两边加上电压V时，产生穿透绝缘层的超导电流，这是一种交变电流，这种现象称为交流约瑟夫森效应。第6页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.1直流电压基准

3、约瑟夫森量子逆效应将约瑟夫森结置于微波场中，约瑟夫森结上得到量子化阶梯电压Vn的现象，称为约瑟夫森量子逆效应第7页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.1直流电压基准约瑟夫森量子电压基准国际计量委员会的建议： 从1990年1月1日开始，在世界范围内同时启用了约瑟夫森电压量子基准（JJAVS，10-10）。并给出KJ-90=483597.9GHz/V。第8页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四约瑟夫森量子阵约瑟夫森结产生的量子电压较低（mv级）。将成千上万个或更多的约瑟夫森结串联 得到约瑟夫森结阵（JJA），可产生1V至10V的电压 。我国的约瑟夫森量子电压

4、基准中国计量科学研究院(NIM)量子部建立1993年底，1V约瑟夫森结阵电压基准，测量不确定度达到610-91999年底，10V约瑟夫森结阵电压基准，合成不确定度为5.410-94.1直流电压基准第9页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四交流电压基准建立的问题交流电压有效值（RMS）4.2交流电压基准第10页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.3交流电压的测量双测热电桥准确度：直流电压标准准确度为10-5，则得到的高频电压标准准确度可达10-3 。第11页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.3交流电压的测量双测热电桥-自动平衡第12

5、页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.3交流电压的测量交流电压的基本参量峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数峰值第13页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四平均值数学定义交流测量中的平均值平均值与峰值的关系4.3交流电压的测量第14页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四交流电压有效值数学上有效值即为均方根。有效值反映了交流电压的功率，是表征交流电压的重要参量。4.3交流电压的测量有效值与峰值的关系第15页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四峰值、平均值和有效值的关系波峰因数：峰值与有效值之值波形因数：有效值与平均值

6、之值4.3交流电压的测量第16页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.3交流电压的测量利用峰值、平均值测量有效值的问题 正弦波： Kp=1.41 KF=1.11 方 波： Kp=1 KF=1 三角波： Kp=1.73 KF=1.15 锯齿波： Kp=1.73 KF=1.15 白噪声： Kp=3 KF=1.25第17页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四真有效值电路4.3交流电压的测量第18页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四交流电压的数字测量技术4.3交流电压的测量第19页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四数字电压表

7、组成Digital Voltage Meter-DVM4.3直流电压的数字测量第20页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四逐次逼近式A/D转换器4.3直流电压的数字测量第21页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.3直流电压的数字测量单斜式A/D转换器第22页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.3直流电压的数字测量单斜式A/D转换器第23页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四双积分式A/D转换器两次积分过程(“对被测电压的定时积分和对参考电压的定值积分”)的比较，得到被测电压值4.3直流电压的数字测量第24页，共36

8、页，2022年，5月20日，20点9分，星期四双积分式A/D转换器4.3直流电压的数字测量第25页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四对被测电压定时积分4.3直流电压的数字测量对基准电压定值积分第26页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.3直流电压的数字测量T1=N1T;T2=N2T,T为时钟第27页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.3直流电压的数字测量第28页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四4.4数字多用表第29页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四1、电流测量4.4电压测量中的变换技术第30页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四2、电阻测量4.4电压测量中的变换技术第31页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四数字多用表误差固有误差和附加误差4.5数字多用表误差第32页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四1、附加误差由输入阻抗、输入零电流及温度漂移等引起4.5数字多用表误差第33页，共36页，2022年，5月20日，20点9分，星期四2、固有误差积分器误差；比较器误差；模拟开关误差；基