第三章模拟测量方法

1、第第3 3章章 模拟测量方法模拟测量方法 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 【教学目标和要求】【教学目标和要求】 分析电压信号的特点、交流电压信号的分析电压信号的特点、交流电压信号的 表征形式和表征量值的相互转换；介绍直流表征形式和表征量值的相互转换；介绍直流 电压、交流电压和电平的测量方案；对常用电压、交流电压和电平的测量方案；对常用 的模拟直流电压表、交流电压表、电子电压的模拟直流电压表、交流电压表、电子电压 表的构成和工作原理进行分析；并介绍基于表的构成和工作原理进行分析；并介绍基于 电压测量的其它参数的测量方法。电压测量的其它参数的测量方法。 了解电压信号的

2、特点；掌握交流电压信号 的表征形式和表征量值的相互转换；掌握 电压测量仪器的工作原理，能提出电压测 量系统方案。 交流电压信号的表征形式和表征量值的相 互转换。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 本章使用的主要仪器本章使用的主要仪器 n 模拟万用表模拟万用表 有效值数字万用表有效值数字万用表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 有效值电压有效值电压(电平电平)表表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 超高频毫伏表超高频毫伏表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 视频毫伏表视频毫伏表 温州大

3、学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.1 电压测量概述电压测量概述 1.电压测量的基本要求电压测量的基本要求 要求：要求：(1)应有足够宽的频率范围应有足够宽的频率范围 (2)应有足够宽的电压测量范围应有足够宽的电压测量范围 (3)应有足够高的测量准确度应有足够高的测量准确度 (4)应有足够高的输入阻抗应有足够高的输入阻抗 (5)应有足够高的抗干扰能力应有足够高的抗干扰能力 2.电压测量仪器的分类电压测量仪器的分类 (1)模拟式电压表模拟式电压表 (2)数字式电压表数字式电压表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 一个交流电压的大小，可用一个交流

4、电压的大小，可用平均值平均值、峰值峰值和和有效值有效值等多种等多种 方式来表示。方式来表示。 峰值的基本概念峰值的基本概念 交流电压的峰值，是指交流电压交流电压的峰值，是指交流电压 u (t) 在一个周期内（或在一个周期内（或 一段观察时间内）电压所达到的最大值。用一段观察时间内）电压所达到的最大值。用（或（或Up）表示。）表示。 平均值的基本概念平均值的基本概念 平均值一般用平均值一般用 表示，表示， 在数学上定义为在数学上定义为 T dttu T U 0 )( 1 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 式中式中 T 被测信号的周期；被测信号的周期； u (t)被测信

5、号，为时间的函数。被测信号，为时间的函数。 对于一个纯粹的交流电压，正半周和负半周完对于一个纯粹的交流电压，正半周和负半周完 全相同中，全相同中， 等于零。此时，无法用平均值来表等于零。此时，无法用平均值来表 征电压的大小。征电压的大小。 交流电压的测量中，交流电压的平均值交流电压的测量中，交流电压的平均值 是指经过测量仪器的检波器后的全波平均值。是指经过测量仪器的检波器后的全波平均值。 定义为定义为 T dttu T U 0 | )(| 1 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 交流电压的有效值是指均方根值交流电压的有效值是指均方根值 （rms)，用，用U或或 Urm

6、s表示。它的数学表示式为表示。它的数学表示式为 U = (5-3) 它的物理意义为：在交流电压的一个周期，这个它的物理意义为：在交流电压的一个周期，这个 交流电压在某电阻负载中所产生的热能如果与一个直交流电压在某电阻负载中所产生的热能如果与一个直 流电压在同样的电阻负载中产生的热能相等时，这个流电压在同样的电阻负载中产生的热能相等时，这个 相当的直流电压值就是该交流电压的有效值。相当的直流电压值就是该交流电压的有效值。 各类交流电压表的示值，除特殊情况外，都是用各类交流电压表的示值，除特殊情况外，都是用 正弦有效值来度的。正弦有效值来度的。 dtt T u )( 12 温州大学物理与电子信息工

7、程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 电压的有效值与平均值之比称为波形因数KF，即 交流电压的峰值与有效值之比称为波峰因数KP，即 下表为几种典型的交流电压波形的参数。 U U KF U U K P P 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 几种典型的交流电压波形的参数参考 课本。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.2.2 交流电压的测量方法交流电压的测量方法 1.峰值电压表峰值电压表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 2.平均值电压表平均值电压表

8、3.有效值电压表有效值电压表 (1)热电转换法热电转换法 (2)公式法公式法 4.外差式电压表外差式电压表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.2.3 峰值电压的测量峰值电压的测量 1.峰值表原理峰值表原理 D Vp C RL u(t) C D RLu(t)Vp ab VP u(t) t c 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 2 2）峰值电压表原理、刻度特性和误差分析）峰值电压表原理、刻度特性和误差分析 n原理 u峰值响应，即：u(t)峰值检波放大驱动表头 n刻度特性 u表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度。因此： 当输入u(t)为正弦波时

9、，读数即为u(t)的有效值V（ 而不是该纯正弦波的峰值Vp）。 对于非正弦波的任意波形，读数没有直接意义（ 既不等于其峰值Vp也不等于其有效值V）。但可由读 数换算出峰值和有效值。 峰峰值值检检波波 表表头头( (读读数数= =) ) Vpu(t) 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n刻度特性 u由读数换算出峰值和有效值的换算步骤如下： F第一步，把读数想象为有效值等于的纯正弦波输 入时的读数，即 F第二步，将V转换为该纯正弦波的峰值 F第三步，假设峰值等于Vp的被测波形（任意波）输 入 ，即 注：“对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等， 则读数相等” 。 F第四

10、步，由 ，再根据该波形的波峰因数（查表 可得），其有效值 V 2 pp VV 任意 p V 任意 2 p pp V V KK 任意 任意 任意任意 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n刻度特性 u上述过程可统一推导如下： u该式表明：对任意波形，欲从读数得到有效值， 需将乘以因子k。（若式中的任意波为正弦波，则 k=1，读数即为正弦波的有效值）。 2 , pppp ppppp VVK VK Vkk KKKKK 任意 任意 任意任意任意任意任意 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 u综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数 没有直接意义，

11、由读数到峰值和有效值需进行 换算，换算关系归纳如下： 式中，为峰值电压表读数，Kp为波峰因数。 u波形误差。若将读数直接作为有效值，产生的误 差。 21.41 21.41 pp KK p （任意波）峰值V （任意波）有效值V 2 2 1 222 ppp p KKK K 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.波形换算方法波形换算方法 例例3.2.1 用峰值表分别测量方波及三角波电压，电压用峰值表分别测量方波及三角波电压，电压 表均指在表均指在5V位置，问被测电压有效值是多少？位置，问被测电压有效值是多少？ 对于方波：对于方波： 对于三角波：对于三角波： 温州大学物理与

12、电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 1、由于二极管导通电压的存在，最后的峰值要加上导通、由于二极管导通电压的存在，最后的峰值要加上导通 电压才准确；电压才准确； 2、运算放大器的带宽决定了输入信号的最大频率；、运算放大器的带宽决定了输入信号的最大频率； 3、由于电容在此处起电能储存的作用，因此要求电容贮、由于电容在此处起电能储存的作用，因此要求电容贮 能好，简易使用能好，简易使用CBB电容，而不应采用像电解电容之类电容，而不应采用像电解电容之类 漏电较大的，或者至少采用瓷片电容等。漏电较大的，或者至少采用瓷片电容等。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 4

13、.高精度峰值检波器高精度峰值检波器 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 5.脉冲电压的测量脉冲电压的测量 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 脉冲电压表的原理脉冲电压表的原理 电容器电容器C充电时充电时 放电时放电时 电路平衡时电路平衡时Q1=Q2 5.脉冲电压的测量脉冲电压的测量 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 脉冲电压表的原理脉冲电压表的原理 理论误差理论误差 5.脉冲电压的测量脉冲电压的测量 脉冲保持电路及波形图脉冲保持电路及波形图 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 单脉冲电压正

14、峰值保持电路单脉冲电压正峰值保持电路 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 尖脉冲峰值电压的测量尖脉冲峰值电压的测量 测量脉冲电压应注意以下几点：测量脉冲电压应注意以下几点： (1)测量脉冲幅度宜用交流耦合方式，并需注意极性测量脉冲幅度宜用交流耦合方式，并需注意极性 (2)观测方波信号时应选用频带较宽的示波器观测方波信号时应选用频带较宽的示波器 6.脉冲测量时电缆的终端匹配问题脉冲测量时电缆的终端匹配问题 在实际测量过程中，容易产生以下两点错误：在实际测量过程中，容易产生以下两点错误： 在示波器一端，除了示波器的输入阻抗之外，电缆的在示波器一端，除了示波器的输入阻抗之外

15、，电缆的 终端未得到匹配终端未得到匹配 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 在脉冲发生器的输出端用一个外加的在脉冲发生器的输出端用一个外加的50 电阻器电阻器 和和50电缆相连接，而在示波器输入端电缆终端未电缆相连接，而在示波器输入端电缆终端未 得到匹配得到匹配 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.2.4平均值电压的测量平均值电压的测量 1.平均值检波器的工作原理平均值检波器的工作原理 I0 u(t) D1 D2 D3D4 C C u(t) D1 D2 I0 温州大学物理与电子

16、信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n平均值检波原理平均值检波原理 u以全波整流电路为例，I0的平均值为 式中，T为u(t)的周期，rd和rm分别为检波二极 管的正向导通电阻和电流表内阻，可视为常数（它 反映了检波器的灵敏度 ）。 u于是，I0的平均值 与u(t)的平均值 成正比 。 0 1( )( ) 22 T o dmdm u tu t Idt Trrrr o I ( )u t 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 2 2 平均值电压表原理、刻度特性和误差分析平均值电压表原理、刻度特性和误差分析 n原理 u均值响应，即：u(t) 放大均值检波驱动表头 n刻度

17、特性 u表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度。因此： 当输入u(t)为正弦波时，读数即为u(t)的有效值V（ 而不是该纯正弦波的均值而不是该纯正弦波的均值）。 对于非正弦波的任意波形，读数没有直接意义（ 既不等于其均值也不等于其有效值V）。但可由读数 换算出均值和有效值。 V 平平均均值值检检波波 表表头头( (读读数数= =) ) u(t) 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 u由读数换算出均值和有效值的换算步骤如下： F第一步，把读数想象为有效值等于的纯正弦波输 入时的读数，即 F第二步，由 计算该纯正弦波均值 F第三步，假设均值等于 的被测波形（任意波）输 入 ，即

18、 注：“对于均值电压表，（任意波形的）均值相等， 则读数相等” 。 F第四步，由 ，再根据该波形的波形因数（查表 可得），其有效值 V V 0.9VV任意 V任意 0.9 FF VKVK 任意 任意任意任意 V 0.9 1.11 2 2 F VV V K 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 u上述过程可统一推导如下： u上式表明，对任意波形，欲从均值电压表读数得 到有效值，需将乘以因子k。（若式中的任意波为 正弦波，则k=1，读数即为正弦波的有效值）。 , FFF F V VKVKVKk K 任意 任意任意任意任意 0.9 1.11 FF F F KK kK K 任意

19、任意 任意 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 u综上所述，对于任意波形而言，均值电压表的读数 没有直接意义，由读数到峰值和有效值需进行 换算，换算关系归纳如下： 式中，为均值电压表读数，KF为波形因数。 u波形误差。若将读数直接作为有效值，产生的误 差 0.9 0.9 F K （任意波）均值V （任意波）有效值V 0.910.91.11 1 0.90.9 FF FFF KK KKK 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 例例3.2.2用平均值表（全波式）分别测量方波及三角波用平均值表（全波式）分别测量方波及三角波 电压，电压表均指在电压，电压

20、表均指在10V位置，问被测电压的有效值分位置，问被测电压的有效值分 别是多少？别是多少？ 对于方波，先将示值（对于方波，先将示值（10V）折算成正弦波的平均值）折算成正弦波的平均值 再用波形系数换算成有效值。再用波形系数换算成有效值。 对于三角波，因示值与方波相同，表明它的平均值对于三角波，因示值与方波相同，表明它的平均值 也是也是9V,有效值有效值 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 误差分析误差分析 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.平均值检波器电压表平均值检波器电压表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法

21、3.2.5 有效值电压的测量有效值电压的测量 1.有效值电压表原理有效值电压表原理 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 利用模拟运算电路实现有效值电压的测量利用模拟运算电路实现有效值电压的测量 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 直流反馈计算式直流反馈计算式RMS转换器原理框图转换器原理框图 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 另一种有效值转换的方法是利用热电偶来实现的另一种有效值转换的方法是利

22、用热电偶来实现的 热电偶式有效值电压表原理框图热电偶式有效值电压表原理框图 单片半导体加热式单片半导体加热式RMS转换器转换器 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 2.有效值检波器电压表有效值检波器电压表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 2.有效值检波器电压表有效值检波器电压表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 AD536型型RMS转换器原理框图转换器原理框图 2.有效值检波器电压表有效值检波器电压表 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 AD536型型RMS转换器的连接图转换器的连接图

23、 3.4 分贝的测量分贝的测量 3.4.1 数学定义数学定义 1.功率之比的对数功率之比的对数分贝分贝(dB) 2.电压比的对数电压比的对数 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.绝对电平绝对电平 (1)功率电平dBm (2)电压电平电压电平dBV 4.音量单位音量单位(VU) 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.4.2 分贝值的测量分贝值的测量 分贝刻度分贝刻度 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.5 失真度的测量失真度的测量 3.5.1 非线性失真的定义非线性失真的定义 全部谐波电压的有效值与基波电压的

24、有效值之比全部谐波电压的有效值与基波电压的有效值之比 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.5.2 失真度测量仪基本工作原理失真度测量仪基本工作原理 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.5.3 有源陷波电路有源陷波电路 1. 双双T形电路构成的无源陷波器形电路构成的无源陷波器 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 0 0.25 hl f Q ff 2.双双T形有源陷波器形有源陷波器 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 例设计一个双T形陷波器，要求在1000Hz时陷波，且 陷波器的3dB带

25、宽为50Hz。 取取C=0.01uF,RT=10K 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 这个电路的缺点是配置这个电路的缺点是配置 适当的电容和电阻麻烦且不适当的电容和电阻麻烦且不 易调节，易调节，右图所示的电路解右图所示的电路解 决了调节的困难。决了调节的困难。可以这样可以这样 理解，理解，R1和和R2分别与相应的分别与相应的 电容组成两节高通滤波器，电容组成两节高通滤波器， 每一节的输出电压都比输入每一节的输出电压都比输入 电压超前一个小于电压超前一个小于/2的相的相 位，再经过电容传输，它与位，再经过电

26、容传输，它与 上支路经由电阻上支路经由电阻R3传输的电传输的电 压合成时，在某一适当频率压合成时，在某一适当频率 处正好幅度相等，相位相反处正好幅度相等，相位相反 ，使输出电压为零，可见调，使输出电压为零，可见调 节图中的电位器，可以改变节图中的电位器，可以改变 中心频率，又不影响选频条中心频率，又不影响选频条 件。件。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3. 由由RC文氏电桥组成的陷波器文氏电桥组成的陷波器 电桥的元件参数关系为电桥的元件参数关系为R1=2R2,C1=C2=C,R3=R4=R 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 采用由文氏

27、电桥组成的有源陷波电路采用由文氏电桥组成的有源陷波电路 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.6.1 音频与较高频信号功率的测量音频与较高频信号功率的测量 在较高频率时，可采用吸收型功率表测量功率。在较高频率时，可采用吸收型功率表测量功率。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 3.6 功率的测量功率的测量 基本的量热式功率表，被测信号把电阻器加热，使其基本的量热式功率表，被测信号把电阻器加热，使其 温度上升。温度上升。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 测热计电桥测热计电桥 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章

28、节：第3章模拟测量方法 3.7 电感和电容的测量电感和电容的测量 3.7.1 阻抗的概念 如图3.1所示，一个二端元件或一个无 源网络的一对输入端施加一激励电压信号 （直流或交流），将产生一个电流，这时 我们将电压与电流之比称为阻抗。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.1 阻抗的示意图 u(t) 激 励 源 i(t) 被测 元件 或 网络 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.2 感抗与容抗元件的等效 （a） 电阻与电感串联； （b） 电阻与电容串联 (a)(b) 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n同

29、时定义： n nQ用于表征元件存储与消耗能量之比 ，常称为品质因数。对于电感有 n对于电容有 R X Q R L QL RCR C QC 1)/(1 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n3.7.2 电感的特性与测量 n1. 电感的种类与参数 n电感的主要参数有三个，即电感量、品质因数 和分布电容。 n(1) 电感量。 n(2) 品质因数。电感损耗电阻为R，在一定频率 的交流电压下工作时，电感所呈现的感抗与损耗电 阻R之比，称为电感的品质因数，即 n n n (3) 分布电容。 R fL R L Q 2 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 2

30、. 电感的测量 1) 利用通用仪器测量 n其方法是在交流电压工作条件下，利用 电压表和电流表测出加于电感两端的电 压U和流过电感的电流I，则有L=U/I， 如图3.3所示。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.3用通用仪器测电感示意图 R UsLx r V 2 V 1 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n由复数的欧姆定律可知 n所以 fL rU U I U X L L 2 / 2 1 2 1 2U U f r Lx 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n2) 交流电桥法测量 n 在低频情况下，若电感的损耗不可

31、忽 略，可以用交流电桥进行测量。测量电 路如图3.4所示。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.4 交流电桥法测电感 R2 Rx Rn G R1 Lx u(t) Cn 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n根据平衡方程有 n式中 n ZL=Rx+jLx n进一步推算可得 n Cn L Z R R Z 2 nn C CRj R CjR Z 1 1 1 1/1 1 1 2 2 R RR R CRRL n x nnx 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 R2 Rx Rn G R1 Lx u(t) Cn n3) 用谐振

32、电路测量 n测量电路如图3.5所示。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.5 谐振法测电感 信 号 源C R C0LxV n测量时，首先调节信号源的频率，使电压表的 读数为最大值，记下此时频率为f1，这时有 n由于式中C0还未可知，需进行第二次测量，此 时不接入电容C，对应的谐振频率为f2，因此有 )()2( 1 0 2 1 CCf Lx 0 2 2) 2( 1 Cf Lx 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n所以有 n4) 用Q表测量 nQ表可以用来准确测量电感线圈的Q值与电 感量。其基本电路如图3.6所示。 0 2 2 1 2 2

33、 2 1 0 )2( 1 Cf LL C ff f C x 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.6 用 Q表测电感 R 外接 C 待测电感 L e(t) V UCCT UL 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n 图中e（t）是频率可变振荡信号源，CT是调谐 电容，容量为C，当电感线圈接入测量电路后， 调节信号源的频率在电感线圈的工作频率附近， 改变CT ，使UC为最大，此时电路处于谐振状态 ，0L=1/(0C) ，有 n同时UC=Qe （e为e（t）的有效值），则 CfC L 2 0 2 0 )2( 11 e Uc Q 温州大学物理与

34、电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 因而 5) 用电子仪表测量 常用的LCR测试仪器测量电感则采用了电感电 压转换法，如图3.7所示。 QCfCQQ L R 00 0 2 11 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.7 电感电压转换法测量电感 虚部实部 分离电路 RxLx Uo Ur Ux R1 R2 Us 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n图中Us、R1为固定量，运算放大器输出 为Uo，在复数领域 n后续虚部、实部分离电路可以从Uo中分 离出实部Ur和虚部Ux，则 )( 1111 0ss x S xx S L U R L

35、j U R R U R LjR U R Z U r x x x x S x x S x r U U R L Q U R L U U R R U 1 1 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n3.7.3 电容的特性与测量电容的特性与测量 n1. 电容的参数、种类与标识方法 n1） 电容的参数 n 电容的主要参数为电容量和额定工作电压。电 容量表示在单位电压上电容器上能存储多少电荷。 n2) 电容的种类 n 电容器的种类很多。根据制作材料来分，有铝 质电容、钽电容、云电容、独石电容、涤纶电容、 瓷片电容等等。根据工作电压来分，有低压电容和 高压电容。根据工作频率来分， 有

36、低频电容和高频 电容。还有固定电容、可变电容、穿心电容等等， 可根据工作条件与要求加以选用。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 2. 电容的测量 1) 用谐振法测量 测量电路如图3.8所示，图中Us为激励 信号源，L为标准电感，Cs为确定的电 感分布电容，R为信号源内阻，Cx为被测 电容。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.8 谐振法测电容 L VCxCs R Us 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 测量时可反复调节信号源频率，使电压表读 数最大，这时信号源的频率为f0，由电路谐振 条件可知 n n 即 所以 LC 1 2 0 L C 2 0 1 2 0 1 (2) xss CCCC fL 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 n2) 用转化法测量 n举例来说，多谐振荡器的频率与振荡电容有着确定 的关系，如果以被测电容作为振荡电容，则可以构 成一个电容频率转换电路，如图3.10所示。 温州大学物理与电子信息工程学院 授课章节：第3章模拟测量方法 图3.10 电容频率转换电路 频率输出 振荡器Cx 图3.11电容电压转换电路 虚部实部 分离电路 RxR1 Cx R2 Ur UI 温州大学