1、電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第1頁(yè)第第5 5章章 電壓測(cè)量電壓測(cè)量5.1 概述5.2 電壓標(biāo)準(zhǔn)5.3 交流電壓的測(cè)量5.4 直流電壓的數(shù)字化測(cè)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)字電壓表測(cè)量的不確定度及 自動(dòng)校準(zhǔn)、自動(dòng)量程技術(shù)5.7 電壓測(cè)量的干擾及抑制技術(shù)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第2頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第3頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第4頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第5頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第6頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第7頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第8頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第9頁(yè)211()NkVukN電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第10頁(yè)電子測(cè)量原理電子

2、測(cè)量原理第11頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第12頁(yè)23204639.94(20)0.929(20)0.0092(20)0.00006(20) 10( )tEEttttV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第13頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第14頁(yè)+-V1V2V3V4R1R2R3R4R5R6(R1=R2=R3=R4)1234V +V +V +VV=4561oRVVR電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第15頁(yè)312412340VVVVVVVVRRRR12344VVVVVV561oRVVR電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第16頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第17頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第18頁(yè)2JefVK VhnJfVnK電子測(cè)量原理

3、電子測(cè)量原理第19頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第20頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第21頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第22頁(yè)高高頻頻電電壓壓V0V1RFDCDCRFR RGR RR RR RT TR RT TC CC CVRF電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第23頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第24頁(yè)2201222222RFTTTVVVRRR22014RFVVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第25頁(yè)1RC電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第26頁(yè)t tu(t)Vp0UmTU電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第27頁(yè)01( )TUu t dtT01( )TUu t dtT20.637ppUVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第28頁(yè)2VTR20(

4、)Tu tdtR201( )TVu t dtT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第29頁(yè)10.7072ppVVVppVKV峰值有效值電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第30頁(yè)21.41/2pppVKVFVKV有效值平均值(1/2)1.112/2 2pFpVKV（）電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第31頁(yè)TT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第32頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第33頁(yè)DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第34頁(yè)minmax(),sdLRr CTR CT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第35頁(yè)I0u(t)D1D2D3D4CCu(t)D1D2I0電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第36頁(yè)01(

5、 )( )22Todmdmu tu tIdtTrrrroI( )u t電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第37頁(yè)201( )TVu t dtT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第38頁(yè)2( )ut0TAu(t)Vrms電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第39頁(yè)冷冷端端T T0 0熱熱端端T T電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第40頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第41頁(yè)2IVR 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 I電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第42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

6、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電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第43頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第44頁(yè)2212(.)kVkVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第45頁(yè)峰峰值值檢檢波波表表頭頭( (讀讀數(shù)數(shù)= =) )Vpu(t)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第46頁(yè)V22pVV2ppVV任意pV任意2pppVVKK任意任意任意任意電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第47頁(yè)2,pppppppppVVK VKVkkKKKKK任意任意任意任意任意任意任意電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第48頁(yè)21.4121.41ppKKp（任意波）峰值V（任意波）有

7、效值V221222ppppKKKK電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第49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)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第50頁(yè)V0.91.112 2FVVVKV0.9VV任意V任意0.9FFVKVK任意任意任意任意V電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第51頁(yè),FFFFVVKVKVKkK任意任意任意任意任意0.91.11FFFFKKkKK任意任意任意電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第52頁(yè)0.90.9FK（任意波）均值V（任意波）有效值V0.910.91.1110.90.9FFFFFKKKKK電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第53頁(yè)1 1.4100%29%1.4 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原

8、理第54頁(yè)FVKV方波VVVVFK方波1 0.9100%11%0.9電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第55頁(yè)411( )(sinsin3sin5.)35pu tVtttVP0T=1uStu(t)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第56頁(yè)224111.352ppVVV1pPVKV方波22224111110.9735792ppVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第57頁(yè)100%3%VV 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第58頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第59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)

9、電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第60頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第61頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第62頁(yè)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電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第63頁(yè)1210lgPdBP2111VPR2222VPR1220lgVdBV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第64頁(yè)10lgwmxP dBP mW電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第65頁(yè)20.7751600mW 20lg0.775xVVV VP dBxxmP mWP dB xxVV VV dB電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第66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

10、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電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第67頁(yè)103.162120lg1010dB 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第68頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第69頁(yè)20 lg700.775xVdB 0.77520 lg70|ooVVxVdBV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第70頁(yè)0 10lgWmViZP dBP dBZ電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第71頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第72頁(yè)輸輸入入電電路路中中頻頻放放大大器器均均值值檢檢波波器器dB混混頻頻器器2 2fZ2(固固定定)f2(固固定定)帶帶通通濾濾波波器器窄窄帶帶濾濾波波器器混混頻

11、頻器器1 1f1(可可調(diào)調(diào))fZ1(固固定定)fx(第第一一本本振振)(第第二二本本振振)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第73頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第74頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第75頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第76頁(yè)010lgiZZ電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第77頁(yè)輸輸入入電電路路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電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第78頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第79頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第80頁(yè)142電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第81頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第82頁(yè)0.1mV100%0.

12、05%200mV1100%0.05%2000電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第83頁(yè)( %)xmVVV ( %)mxxVVVV %xV%mV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第84頁(yè)%mV( %)xVVn 字V%mV%(0.01%0.005%)mxVV 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第85頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第86頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第87頁(yè)111112481625V+2.5V+1.25V+0.625V+=10VrrrrrrnVVVVVV52.51.250.6259.375rVVVVVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第88頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第89頁(yè)10.6252電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第90頁(yè)逐逐次次逼

13、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電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第91頁(yè)2xrnNVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第92頁(yè)241101)108.1252xVVV（電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第93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)輸輸入入電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第94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N

14、V Vr rt1bT0T電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第95頁(yè)0 xVkTkT NrVkRC電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第96頁(yè)rVkRC0 xVkTkT N0rxVVT NRC0rVTRCxVN電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第97頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第98頁(yè)010000100 Hz100fkms00512351.23ms100kHzNTNTf10V/100ms 51.23ms=5.123VxVkT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第99頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第100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 1 S

15、 S2 2Vot0t1復(fù)復(fù)零零t2t3VoVomT1T2N1N2t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電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第101頁(yè)2111tomxxtTVV dtVRCRC 10TxxVV dt1TRC電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第102頁(yè)32210()tomromrtTVV dtVVRCRC21xrTVVT221xrNVVeNN121xxrNNVVVe1rVeN電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第103頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第104頁(yè)21111()tsmomxsmxtTTVVvdtVvRCRCRC 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第105頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第1

16、06頁(yè)主主門門高高位位計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器A A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-Vr積積分分器器比比較較器器-+-+S S1 1S S2 2Vot0t1復(fù)復(fù)零零t2t31VoVomT1T2N1N2t積積分分波波形形計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器輸輸入入a.b.清清零零低低位位計(jì)計(jì)數(shù)數(shù)器器B B主主門門清清零零-+ABR1R2R3t32T3N3VtVr/10nVtN N2 2N3f0T0T0T0電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第107頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第108頁(yè)231110nxrTTTVVRCRC11 022033 0,TN TTN T TN T2311()10rxnVVNNeNN1rV

17、eN23110nNNN電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第109頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第110頁(yè)Ix9009090.90.1(200mV)200A A(200mV)2mA A(200mV)20mA A(200mV)200mA A(200mV)2A A電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第111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/ /D D-+A Am mp pIrVrR1Rx精精密密電電阻阻VoVr取取樣樣電電阻阻電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第112頁(yè)1xorRVVR 1oxrVRRV 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第113頁(yè)A

18、 AC C/ /D DC CI I/ /V VZ Z/ /V VD DV VM MC CP PU UD DC CA AC CI IZ Z電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第114頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第115頁(yè)12,xlxlRRRR34,linlinRRRRR Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2R Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2Rl3Rl4電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第116頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第117頁(yè)( %)xmVVV ( %)xVVn 字%xV%mV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第118頁(yè)1234()xxNk k k k VkV1234kk k k k電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第119頁(yè)

19、1234kk k k k31241234%kkkkkkkkkk電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第120頁(yè)12341121231234ooooVVVVVkk kk k kk k k k%mVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第121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 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第122頁(yè)HLI0DVMRsVxRi電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第123頁(yè)iixxxHLxsissRxxxsiiRVVVVVRRRRVVVR

20、RR 000()xHLxsxxsIxxxxVVVI RVVI RVVVV( %)/xmVV電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第124頁(yè)0.015100%100%0.3%5.00 xxxVV 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第125頁(yè)0.025100%100%0.17%15.00 xxxVV 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第126頁(yè)001iRIsixIRRV 936611 102 103 101000 102 935611 102 101.2 101000 100.2 電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第127頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第128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

21、想積積分分器器輸輸出出電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第129頁(yè)12LSB電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第130頁(yè)Uos+-AViVo=A(Vi+Uos)Uos+-AViVo=AVi+Uos+-+-K1K2K3+-C0A1+AosU電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第131頁(yè)1oososAVUUA11oiososiosiosAAVA VUUAVUAVUAA電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第132頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第133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電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第134頁(yè)()rrosN

22、k VU()xxosNk VU00()()xxososxrrososrNNk VUkUVNNk VUkUV00 xxrrNNVVNN電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第135頁(yè)( %)xmVVV %mxxVVVV VxVm0%mxVV %電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第136頁(yè)0199.9mV180mV1.999V1.8V19.99V18V199.9V180V1200V電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第137頁(yè)干干擾擾信信號(hào)號(hào)un被被測(cè)測(cè)電電壓壓VxHLDVM被被測(cè)測(cè)電電壓壓VxHLDVM干干擾擾信信號(hào)號(hào)ucm電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第138頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第139頁(yè)HLDVMHLDVMunun外外部部感感

23、應(yīng)應(yīng)信信號(hào)號(hào)Vx存存在在干干擾擾的的信信號(hào)號(hào)源源+Eucm電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第140頁(yè)電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第141頁(yè)sin()nnnuUt1101()TomxnxnTVVu dtVuRCRC101111111111sin()cos()cos22sinsin222sinsin()TnmnnnnnnnnnnnnnnuUtdtTUTTUTTTU TTTTTTT 由電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第142頁(yè)nu1sinnTT1(0,1,2,)nTkTk1sinnTT1(0,1,2,)nTnnTnunu1max1sinnnnnU TTuTT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第143頁(yè)max()20lgnnUNMR dBu11()20lgsinnnTTNMR dBTT電子測(cè)量原理電子測(cè)量原理第144頁(yè)5 50 06 60 01 10 00 02 20 00 05 50 00 00 02 20 04 40 0N NM MR R( (d dB B) )f fn n= =1 1/ /T Tn n( (H Hz z) )T T1