电子测量原理课件第五章ppt课件

1、第1页第第5 5章章 电压丈量电压丈量5.1 概述5.2 电压规范5.3 交流电压的丈量5.4 直流电压的数字化丈量及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 数字电压表的误差分析及自动化技术5.7 电压丈量的干扰及抑制技术第2页第3页第4页第5页第6页表等。表等。第7页第8页211( )NkVukN第9页第10页第11页23204639.94(20)0.929(20)0.0092(20)0.00006(20) 10( )tEEttttV第12页第13页+-V1V2V3V4R1R2R3R4R5R6(R1=R2=R3=R4)1234V +V +V +VV=4561oRVV

2、R第14页312412340VVVVVVVVRRRR12344VVVVVV561oRVVR第15页第16页第17页第18页第19页第20页高高频频电电压压V0V1RFDCDCRFR RGR RR RR RT TR RT TC CC CVRF2201222222RFTTTVVVRRR由两次电桥平衡由两次电桥平衡的功率关系，有：的功率关系，有：高频电压高频电压 有效值为：有效值为：22014RFVVV第21页RC1第22页t tu(t)Vp0UmTU第23页01( )TUu t dtT01( )TUu t dtT20.637ppUVV第24页201( )TVu t dtT2VTR20( )Tu t

3、dtR第25页10.7072ppVVV第26页21.41/2pppVKVFVKV有效值平均值(1/2)1.112/2 2pFpVKV（）ppVKV峰值有效值第27页TT第28页第29页DVpCRLu(t)CDRLu(t)VpabVPu(t)tc第30页minmax(),sdLRr CTR CT第31页I0u(t)D1D2D3D4CCu(t)D1D2I0第32页01( )( )22Todmdmu tu tIdtTrrrroI( )u t第33页201( )TVu t dtT第34页2( )ut0TAu(t)Vrms第35页T=T-T0T=T-T0成正比。成正比。冷冷端端T T0 0热热端端T T

4、第36页第37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热热偶偶M Mu uA A连连接接导导线线I I2I U第38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U0第39页2212(.)kVkVV第40页峰峰值值检检波波表表头头( (读读数数= =) )Vpu(t)第41页22pVV2ppVV任意pV任意2pppVVKK任意任意任意任意VV第42页2,pppppppppV

5、VK VKVkkKKKKK任意任意任意任意任意任意任意第43页21.4121.41ppKKp（任意波）峰值V（任意波）有效值V221222ppppKKKK第44页V平平均均值值检检波波表表头头( (读读数数= =) )u(t)第45页V0.91.112 2FVVVKV0.9VV任意V任意0.9FFVKVK任意任意任意任意V第46页,FFFFVVKVKVKkK任意任意任意任意任意0.91.11FFFFKKkKK任意任意任意第47页0.90.9FK（任意波）均值V（任意波）有效值V0.910.91.1110.90.9FFFFFKKKKK第48页1 1.4100%29%1.4 第49页FVKV方波V

6、VVVFK方波1 0.9100%11%0.9第50页第51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)第52页第53页第54页表具有较高灵敏度，但仍受宽带交流放大表具有较高灵敏度，但仍受宽带交流放大器内部噪声限制。器内部噪声限制。步步进进分分压压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uA第55页1210lgPdBP2111VPR2222VPR1220lgVdBV第56页10lgwmxP dBP mW第57页20.7751600mW 20lg0.77

7、5xVVV VP dBxxmP mWP dB第58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第59页103.162120lg1010dB 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第60页第61页0 10lgWmViZP dBP dBZ第62页第63页第64页010lgiZZ第65页输输入入电电路

8、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第66页第67页第68页142第69页第70页第71页0.1mV100% 0.05%200mV第72页( %)xmVVV ( %)mxxVVVV %xV%mV第73页第74页第75页第76页52.51.250.6259.375rVVVVVV第77页第78页第79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第80页2xrn

9、NVV第81页241101)108.1252xVVV（第82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计计数数输输入入第83页0VxVx、V Vr r门门控控信信号号计计数数输输入入NV Vr rt1bT0T第84页rVkRC第85页010000100 Hz100fkms第86页第87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 1S S2 2Vot0t1复复零零t2t3VoVo

10、mT1T2N1N2t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第88页2111tomxxtTVV dtVRCRC 第89页32210()tomromrtTVV dtVVRCRC21xrTVVT221xrNVVeNN121xxrNNVVVe1rVeN第90页第91页第92页Ix9009090.90.1(200mV)200A A(200mV)2mA A(200mV)20mA A(200mV)200mA A(200mV)2A A第93页第94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) )A A/

11、 /D D-+A Am mp pIrVrR1Rx精精密密电电阻阻VoVr取取样样电电阻阻第95页1xorRVVR 1oxrVRRV 恒恒流流源源( (可可调调) )A A/ /D D-+A Am mp pIrVrR1Rx精精密密电电阻阻VoVr第96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第97页第98页R Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2R Rx xIrIrVxDMMRl1Rl2Rl3Rl4第99页第100页1234()xxNk k k k VkV1234kk k k k( %)xVVn

12、 字第101页1234kk k k k31241234%kkkkkkkkkk12341121231234ooooVVVVVkk kk k kk k k k%mVV第102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 第103页HLI0DVMRsVxRi第104页iixxxHLxsissRxxxsiiRVVVVVRRRRVVVRRR 000()xHLxsxxsIxxxxVVVI RVVI RVVVV( %)/xmVV第

13、105页0.015100%100%0.3%5.00 xxxVV 第106页第107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第108页12LSB第109页零原理并联式零原理并联式Uos+-AViVo=A(Vi+Uos)Uos+-AViVo=AVi+Uos+-+-K1K2K3+-C0A1+AosU第110页1oososAVUUA11oiososiosiosAAVA VUUAVUAVUAA第111页第112页000A/D转转换换器器VxVr0VNxNrN0衰衰减减/ /放放大大器器转转换换系系数数k k总总漂漂移移U Uo os s

14、S1S2S3第113页0osNkU000A/D转转换换器器VxVr0VNxNrN0衰衰减减/ /放放大大器器转转换换系系数数k k总总漂漂移移U Uo os sS1S2S3第114页 (2) 参考校准取满量程的参考校准取满量程的80%。接入参考电压。接入参考电压Vr并进展并进展A/D转换，设转换结果为转换，设转换结果为Nr并存储。并存储。 (3) 输入被测电压输入被测电压Vx并进展并进展A/D转换，设转换结果转换，设转换结果为为Nx。 联立三式得：联立三式得： 上式为校准丈量的根本关系式。完全消除了通道上式为校准丈量的根本关系式。完全消除了通道零漂零漂Uos和转换系数和转换系数k的变化引起的丈量误差。的变化引起的丈量误差。()rrosNk VU()xxosNk VU00()()xxososxrrososrNNk VUkUVNNk VUkUV00 xxrrNNVVNN第115页( %)xmVVV VxVm0%mxVV %第116页0199.9mV180mV1.999V1.8V19.99