沟通电压的丈量

2017-05-27 07:18分类：万用表阅读：

一、沟通电压的表征
沟通电压能够用峰值、均匀值、有用值、波峰因数和波形因数来表征。 峰值UP 峰值是交变电压在所查询的时刻或一个周期内所能抵达的最大值。以零电平为参看的最大电压幅值（用Up标明）。如图1所示。

注：以直流重量为参看的最大电压幅值则称为振幅，（通常用Um标明）。

图1 沟通电压的峰值与振幅值曲线

均匀值

数学上界说为：
恰当于沟通电压u(t)的直流重量。沟通电压丈量中，均匀值通常指经过全波或半波整流后的波形（通常若无特指，均为全波整流）：，如图2所示。

图2 沟通电压的均匀值曲线
对志趣的正弦沟通电压u(t)=Upsin(ωt)，若ω=2π/T ，
均匀值：
3．有用值
某一沟通电压的有用值等于直流电压的数值U，当该沟通电压和数值为U的直流电压别离施加于同一电阻上时，在一个周期内两者发作的热量持平。则数学式可标明为，本质上即数学上的均方根界说，因而电压有用值有时也写作Urms。

图3 沟通电压的有用值曲线
对志趣的正弦沟通电压u(t)=Upsin(ωt)，若ω=2π/T ，
有用值：
4．波形系数与波峰系数
沟通电压的有用值、均匀值和峰值间有必定的联络，可别离用波形因数(或称波形系数)及波峰因数(或称波峰系数)标明。
波形系数KF，界说为该电压的有用值与均匀值之比；
波峰系数Kp ，界说为该电压的峰值与有用值之比
对志趣的正弦沟通电压u(t)=Upsin(ωt)，若ω=2π/T，
波形系数：
波峰系数：
同理：咱们能够得到纷歧样波形沟通电压的参数，如表1所示。
（注：这儿A=Up，即电压峰值）

表1 纷歧样波形沟通电压的参数

二、沟通电压的丈量方法
丈量沟通电压的方法许多，依据的原理也纷歧样。其间最首要的是运用沟通／直流(AC／DC)改换电路将沟通电压改换成直流电压，然后再接到直流电压表跋涉行丈量。
依据AC／DC改换器的类型，可分红检波法和热电改换法。依据检波特性的纷歧样，检波法又可分红均匀值检波、峰值检波、有用值检波等。
模仿电压表构成计划
检波器是完毕沟通电压丈量（AC-DC改换）的基地部件，一同，为了丈量小信号电压，拓宽器也是电压表中不行短少的部件，因而，构成计划有两种类型：
一种是先检波后拓宽，称为检波-拓宽式；
一种是先拓宽后检波，称为拓宽-检波式。
模仿电压表的两个首要方针：带宽和活络度(分辩力)。
检波-拓宽式和检波-拓宽式的特征：检波二极管的非线性，捆绑了检波—拓宽式电压表的活络度，因而尽管其频率计划较宽，但丈量活络度通常仅抵达mV级。
而关于拓宽—检波式电压表，因为遭到拓宽器增益与带宽仇视的捆绑，尽管活络度能够跋涉，但频率计划却较窄，通常在十MHz以下。

1.峰值电压表

图4 峰值电压表的构成原理框图
峰值电压表常用检波—拓宽式类型，这类电压表活络度较低，通常为几十毫伏。丈量电压的上限取决于检波二极管的反向击穿电压。作业频率计划取决于检波二极管的高频特性，通常可达几百兆赫兹，检波-拓宽式电压表常称为“高频毫伏表”或“超高频毫伏表” 。如国产DA36型超高频毫伏表，频率计划为十kHz～十00MHz，电压计划(不加分压器)1mV～十V。
为跋涉活络度，选用高增益、低漂移的直流拓宽器，如斩波稳零式直流拓宽器，其活络度可达几十微伏。
2.均匀值电压表

图5 均匀值电压表的构成原理框图
该表又称为拓宽-检波式电压表，先拓宽再检波，在均匀值电压表中，检波器对被测电压的均匀值发作照料，通常的“宽频带毫伏表”根柢归于这一类。这种电压表的频率计划首要遭到拓宽器带宽的捆绑，而活络度受拓宽器内部噪声的捆绑，通常能够做到毫伏级。因而活络度很高。典型的频率计划为20Hz-十MHz，故又称为视频毫伏表，首要用于低频电压丈量。
3. 有用值电压表
以上均值表、峰值表测的不是有用值，仅仅按有用值读数，故实为伪有用值。
而有用值电压表，直接取得有用值，是真有用值表。
有用值电压表完毕计划首要有两种：有用值的物理界说----热电偶式；有用值的数学界说----核算式。
表2 三种电子电压表首要特性比照

4.外差式电压表
检波二极管的非线性，捆绑了检波—拓宽式电压表的活络度，因而尽管其频率计划较宽，但丈量活络度通常仅抵达mV级。
而关于拓宽—检波式电压表，因为遭到拓宽器增益与带宽仇视的捆绑，尽管活络度能够跋涉，但频率计划却较窄，通常在十MHz以下。
一同两种方法丈量电压时，都会因为烦扰和噪声的影响而阻遏了活络度的跋涉。外差式电压丈量法在恰当大的程度上处理了上述仇视。

图6 外差式电压表的构成原理框图
外差式选频电平表经过外差式接收机拓宽了频率计划，经过窄带中频拓宽完毕高活络度。极好地处理了丈量活络度与频率计划的仇视。被测电压的拓宽首要由后边的中频拓宽器完毕。被测信号经输入电路，与本振信号一同进入混频器改动成频率固定的中频信号，经中频拓宽器拓宽后进入检波器改动成直流电压推进表头闪现。
因为中频拓宽用具有超卓的频率挑选性和固定中再三率，然后处理了拓宽器增益带宽的仇视；又因为中频拓宽器的极窄的带通滤波特性，因而能够在完毕高增益的一同,有用地削弱烦扰和噪声(它们都具有很大的带宽)的影响，使丈量活络度跋涉到llV级，因而称为“高频微伏表”。典型的外差式电压表如DW—1型高频微伏表，最小量程15,V，最许多程15mV(加衰减器可拓宽到1.5v)，频率计划从十0kHz到300MHz，分8个频段，根柢过失为13％。
三、均匀值电压的丈量
1.均匀值检波器的作业原理

图7 常用的均匀值检波电路
当丈量恣意波形电压时，将从电压表刻度盘上取得的示值先除以定度系数，折算成正弦波电压（取必定值）的均匀值；再按均匀值持平示值也持平的准则，用波形系数换算出被测的非正弦波电压有用值。

原理均值照料，即：u(t) à拓宽à均值检波à驱动表头刻度特性

图8 均匀值检波刻度曲线图

表头刻度按（纯）正弦波有用值刻度。因而：
当输入u(t)为正弦波时，读数α即为u(t)的有用值V（而不是该朴素弦波的均值）。
关于非正弦波的恣意波形，读数α没有直接含义（既不等于其均值也不等于其有用值V）。但可由读数α换算出均值和有用值。
刻度特性
由读数α换算出均值和有用值的换算进程如下：榜首步，把读数α期望为有用值等于α的朴素弦波输入时的读数，即

第二步，由核算该朴素弦波均值

第三步，假定均值等于

的被测波形（恣意波）输入，即

注：“关于均值电压表，（恣意波形的）均值持平，则读数持平” 。第四步，由

，再依据该波形的波形因数（查表可得），其有用值

上述进程可一同推导如下：

上式标明，对恣意波形，欲从均值电压表读数α得到有用值，需将α乘以因子k。（若式中的恣意波为正弦波，则k=1，读数α即为正弦波的有用值）。
综上所述，关于恣意波形而言，均值电压表的读数α没有直接含义，由读数α到峰值和有用值需进行换算，换算联络归纳如下：
式中，α为均值电压表读数，KF为波形因数。
波形过失：若将读数α直接作为有用值，发作的过失

四、有用值电压的丈量

有用值电压表作业原理：

真空或半导体二极管在其正向特性的初步有些，具有近似的平方律联络，如图9所示。图中E0为偏置电压，当信号电压ux较小时，有

图9 平方率的取得

式中k是与二极管特性有关的系数(称为检波系数).因为电容C的积分(滤波)效果，流过微安表的电流正比于i的均匀值，即，然后完毕了有用值改换。
另一种有用值改换的方法是运用热电偶来完毕的。

图1 电热偶改换原理
图中，直流电流I与被测电压u(t)的有用值V的联络：
电流I∝热电动势∝热端与冷端的温差，而热端温度∝u(t)功率∝u(t)的有用值V的平方，故，。
表头刻度线性化处理：选用两对相同的热电偶，别离称为丈量热电偶陡峭衡热电偶，如图11。

图11 热电式有用值电压表原理图
上图中，经过平衡热偶构成一个电压负反响体系。
丈量热偶的热电动势Ex∝V2，令Ex=k1V2 ；