第五章电压测量
一、填空题
1、用一只0.5 级50V的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤__伏。
答案：0.25
2、用峰值电压表测量某一电压，若读数为1V，则该电压的峰值为____伏。
答案： 1.41
3、采用某电压表（正弦有效值刻度）测量峰值相等（Vp=5V）的正弦波、方波、三角波，发现读数相同，则该表为____检波方式，读数____。
答案：峰值 3.53V
4、.峰值电压表的基本组成形式为________式。
答案：检波—放大
5、均值电压表的工作频率范围主要受_______的限制，而灵敏度受放大器_______ 的限制。
答案：宽带放大器带宽内部噪声
6、在150Ω的电阻上，测得其电压电平为+20dBv，其对应的功率电平应为________。
答案：+26dBm
7、某数字电压表的最大计数容量为19999，通常称该表为________位数字电压表；若其最小量程为0.2V，则其分辨力为________ 。
答案：(或四位半) , 10μV
8、DVM测量系统输入端采取的措施，是提高CMR的行之有效的方法。
答案：浮置
9. 四位半的DVM测量15V的稳压电源电压为15.125V，取四位有效数字时其值为。答案：15.12V
二、判断题：
1、对双积分式DVM来说，串模干扰的最大危险在低频。（）√
2、数字电压表的固有误差由两项组成，其中仅与被测电压大小有关的误差叫读数误差，与选用量程有关的误差叫满度误差。（）√
3、峰值电压表按有效值刻度，它能测量任意波形电压的有效值。（）√
4、积分式DVM对一定的积分时间T，干扰频率越高，SMR越大。（）×
5、有效值电压表适应于非正弦波的电压测量，其电压刻度与被测电压波形无关。（）×
6、双斜式DVM 中，其平均特性可以抑制共模干扰影响。（ ）√
7、双积分式DVM 中变换结果与积分器积分元件RC 有关，但其积分器线性不好也不会引起测量误差。（ ）×
8、对于双积分式DVM ，对输入信号积分的时间只有等于工频（50Hz ）的周期时，才能抑制工频干扰。（ ）×
9. 一台四位半的DVM ，基本量程为2V ，则其具有超量程能力。( ) × 四位半的DVM 显示为19999，若基本量程为2V ，则不能再超过此值。 三、选择题：
1、交流电压的波峰因素Kp 定义为____。( C )
A:峰值/平均值 B:有效值/平均值 C:峰值/有效值 D:平均值/峰值
2、波形因素为______。( B )
A:平均值与有效值之比 B:有效值与平均值之比 C:峰值与平均值之比 D:峰值与有效值之比
3、设测量电压时的相对误差的γ，则其分贝误差γ[dB]= ____。( B ) A: 20γlg B: 20)1lg(γ+ C: 10γlg D: 10)1lg(γ+
4、DVM 的固有误差表示为V ?＝±（m x V V %%βα+），其中第一项x V %α 称为 ( B )。 A:满度误差； B:读数误差； C:量化误差； D:零漂误差。
5、交流电压V(t)的有效值的表达式为_____。( D )
A:
?T
dt t v T
)(1 B: ?T
dt t v
T 0
2
)(1
C:
?T
dt t v T 0)(1
D: ?T
dt t v T 0
2
)(1
6、一台5位DVM ，其基本量程为10V ，则其刻度系数（即每个字代表的电压值）为_____mv/字。( B )
A:0.01 B:0.1 C:1 D:10
7、一台5位半DVM ，其基本量程为2V ，则其刻度系数（即每个字代表的电压值）为_____mV/字。( A )
A:0.01 B:0.1 C:1 D:10
8、DMM 的串模抑制比定义为20b
a
U U lg
，其中a U 和b U 分别表示（ ）。( A )
A:干扰电压峰值和由干扰电压引起的最大测量误差 B:干扰电压峰值和干扰电压平均值 C:干扰电压有效值和干扰电压最大值 D:由干扰电压引起的平均测量误差和最大测量误差
9、根据dB 及dBm 的定义，当负载阻抗为____时，dB=dBm 。( D ) A:75Ω B:150Ω C:300Ω D:600Ω
10、在双斜式积分DVM 中，积分过程可简述为____。( B )
A: 对被测信号定斜率正向积分，对基准电压 定时反向积分
B: 对被测信号定时正向积分，对基准电压 定斜率反向积分 C: 对被测信号定时正向积分，对基准电压 定时反向积分
D: 对被测信号定斜率正向积分，对基准电压 定斜率反向积分
11、一台42
1
位DVM ，因有误差为±（0.01%读数+1字），则在2V 量程上的满度误差为 ( C )。
A:±1mV B:±2mV C:±0.1mV D:±0.2mV
12. ( C )电压表的一个缺点是对信号波形的谐波失真所引起的波形误差非常敏感。 A:平均值 B:有效值 C:峰值 D:选频电平
13. 数字多用表中，电阻的测量通常采用( C )来实现。 A:恒流源通过电阻测电压； B: 恒压源加于电阻测电流； C:R-T 变换法； D:电桥平衡法。
四、简答题
1. 由交流电压表测量的基本模式入手，阐述电压表怎样实现交流电压的测量的。并举一例子(某电压表)说明表头是如何刻度的？
①由直流微安表和分压表及分压电阻构成最基本的直流电压表； ②再通过AD/DC 变换器后接直流电压表；
③不同的ADDC 变换就派生出各种不同类型的交流电压表。 交流电压表一般都要求以正弦波的有效值定度表头刻度。
如：峰值检波电压表的表头偏转是正比于被测电压峰值的，所以示值2
～
p U U =α
若被测～p U 是任意波的峰值，则示值αU 无直接物理意义。
5-18 基本量程为10.000V 的四位斜坡电压式DVM 中，若斜坡电压的斜率为10V/40ms ，问时钟频率应为多少？当被测直流电压U x =9.256V 时，门控时间及累计脉冲数各为多少？
★ 设一台基于单斜A/D 转换器的4位DVM ，基本量程为10V ，斜波发生器的斜率为10V/100ms ，试计算时钟信号频率。若计数值N=5123，则被测电压值是多少？P203
[解] 4位DVM 即具有4位数字显示，亦即计数器的最大值为9999。 满量程10V （即A/D 转换器允许输入的最大电压为10V ）， 又，斜波发生器的斜率为10V/100ms ，则
在满量程10V 时，所需的A/D 转换时间即门控时间为100ms 。即在100ms 内计数器的脉冲计数个数为10000（最大计数值为9999）。于是，时钟信号频率为
010000
100Hz
100f k ms =
=
若计数值N=5123，则门控时间为
005123
51.23ms 100kHz N T NT f ==
==
又由斜率k=10V/100ms ，即可得被测电压为 V x ＝kT ＝10V/100ms ×51.23ms ＝5.123V 显然，计数值即表示了被测电压的数值，而显示的小数点位置与选用的量程有关。 5-20 双斜积分式DVM 基准电压Vr=10V ，第一次积分时间T1=100ms ，时钟频率f0=100kHz ，问：（1）该DVM 为多少位的电压表？（2）该DVM 的分辨力为多少？（3）DVM 显示出T2时间内的计数值N2=5600，问被测电压Vx=? 解： （1）
，故DVM 为四位
（2）分辨力
（3）
，
5-23 甲、乙两台DVM ，显示的最大值为：甲9999 ；乙19999 ；问：⑴它们各是几位的数
字电压表？⑵乙的最小误差为0.2V ，其分辩力是多少？⑶工作误差为V ?＝±（字n V x +%02.0），分别用2V 和20V 量程，测量的电压，求绝对误差和相对误差？ ★下面给出四种数字电压表的最大计数容量 word19 ⑴ 9999 ； ⑵ 19999 ； ⑶ 5999； ⑷19999 。
试说明它们分别是几位的数字电压表？其中第⑵种的最小误差为0.2V ，问它的分辩力是多少？
解（1）4位；（2）2
14
位；（3）433 位（也可以说4位）；（4）21
3位位，
其中第二种的最小量程为0.2V ，它的分辨率是10μV 。
★★数字电压表的固有误差ΔU ＝±（0.001%读数＋0.002%满度），求用2V 量程测量1.8V 和0.18V 电压时产生的绝对误差和相对误差。 解：用2V 量程档，测1.8V 电压的误差为 ΔV ＝±（0.001%V x ＋0.002%V m ）
＝±（0.001%×1.8＋0.002%×2.0）＝±5.8×10－
5V
相对误差＝
6102.328.158-?=V
V
μ 用2V 量程档，测0.18V 电压的误差为 ΔV ＝±（0.001%V x ＋0.002%V m ）
＝±（0.001%×0.18＋0.002%×2.0）＝±4.18×10－
5V
相对误差
6102.2318.08.41-?±=±=?=
V
V
V V x μγ [例] 一台3位半的DVM 给出的精度为：±（0.1%读数+1字），如用该DVM 的0~20V DC
的基本量程分别测量5.00V 和15.00V 的电源电压，试计算DVM 测量的固有误差。 [解] 首先，计算出“1字”对应的满度误差。 在0~20V 量程上，3位半的DVM 对应的刻度系数为0.01V/字，因而满度误差“1字”相当于0.01V 。 当Vx=5.00V 时，固有误差和相对误差分别为： ΔVx ＝±(0.1%×5.00V ＋0.01V)＝±0.015V
0.015
100%100%0.3%5.00x x x V V γ?±=
?=?=±
当Vx=15.00V 时，固有误差和相对误差分别为：
ΔVx ＝±(0.1%×15.00V ＋0.01V)＝±0.025V
0.025
100%100%0.17%15.00x x x V V γ?±=
?=?=±
可见，被测电压愈接近满度电压，测量的（相对）误差愈小（这也是在使用DVM 时应
注意的）。
5-24、一台DVM ，准确度为
，温度系数为，在室温为
28℃时用2V 量程档分别测量2V 和0.4V 两个电压，试求此时的示值相对误差。 ★一台
DVM ，准确度
为
，温度系数
为
，在室温为28℃时用2V 量程档分别
测量2V 和0.4V 两个电压，试求此时的示值相对误差。
解：先求温度差：28℃－(23＋1)℃＝4℃，这时由于升高4℃而引起的附加误差为 Δt ＝4℃×（0.0001%V x ＋0.0001%V m ）/℃＝0.0004%V x ＋0.0004%V m
这个附加误差应加在原有的准确度上，故最大总误差为
ΔV ＝±（0.0024%V x ＋0.0014%V m ） 用2V 量程档，测2V 电压的误差为
ΔV ＝±（0.0024%×2V ＋0.0014%×2V ）＝±76×10－
6V
相对误差＝
61038276-?=V
V
μ 用2V 量程档，测0.4V 电压的误差为
ΔV ＝±（0.0024%×0.4V ＋0.0014%×2V ）
＝（0.00096%＋0.0028%）V ＝0.00376%V ＝37.6μV
相对误差＝
ppm V
V
9410944.06.376=?=-μ
用一只四位DVM 的5V 量程分别测量5V 和0.1V 电压，已知该仪表的准确度为±0.01U x ±1个字，求由仪表的固有误差引起的测量误差的大小。 ⑴ 测量5V 电压时的误差
因为该仪表是四位的，用5V 量程时，±1个字相当于±0.001V ，所以绝对误差 ΔU ＝±0.01%×5±1个字
＝±0.0005±0.001＝±0.0015（V ） 示值相对误差为
%03.0%1005
0015
.0%100±=?±=??=
x U U U γ ⑵ 测量0.1V 电压时的误差
绝对误差为 ΔU ＝±0.01%×0.1±1个字
＝±0.0001±0.001≈±0.001（V ） 示值相对误差为
%1%1001
.0001
.0%100±=?±=??=
x U U γ 可见当不在接近满量程显示时，误差是很大的，为此，当测量小电压时，应当用较小的量程。又可看出“±1个字”的误差对测量结果的影响也是较大的，不可忽视。
5-1. 试述电压测量的基本原理、方法和分类。 被测电压按对象可以分为直流电压和交流电压，按技术可以分为模拟测量和数字测量。测量方法不同，所用的测量仪器有所不同。 ⑴. 交流电压的模拟测量方法
方法：交流电压（有效值、峰值和平均值）——〉转换为直流电流——〉驱动表头——〉指示。
模拟式电压表是指针式的，用磁电式电流表作为指示器，并在电流表表盘上以电压（或dB ）刻度。根据功能分为：直流电压表 交流电压表、脉冲电压表和多用途电压表；根据使用频率范围分为：超低频电压表，低频（音频）电压表、高频电压表超高频电压表和选频电压表。 根据测量目的的不同，可以选用不同特性的检波器，有峰值检波、平均值检波与有效值检波三种。 ——有效值、峰值和平均值电压表，电平表等。 ⑵．数字化直流电压测量方法
数字式电压表首先将模拟量通过模/数（A/D ）变换器变成数字量，然后用电子计数器计数，并以十进制数字显示被测电压值。
模拟直流电压→A/D 转换器→数字量→数字显示（直观）。 ——数字电压表（DVM ），数字多用表（DMM ）。 ⑶．交流电压的数字化测量
交流电压（有效值、峰值和平均值）→直流电压→A/D 转换器→数字量→数字显示。 ——DVM （DMM ）的扩展功能。 ⑷．基于采样的交流电压测量方法
交流电压→A/D 转换器→瞬时采样值u (k) →计算。
如根据∑=≈
N
k k u
N
V 1
2
)(1， N 为u (t)的一个周期内的采样点数可计算得到有效值。
⑸．示波测量方法
交流电压→模拟或数字示波器→显示波形→读出结果。
5. 表征交流电压的基本参量有那些？简述各参量的意义。
交流电压可以用峰值、平均值、有效值、波形系数及波峰系数来表征。
⑴峰值——以零电平为参考的最大电压幅值（用Vp 表示）。以直流分量为参考的最大电压幅值则称为振幅，通常用U m 表示 ⑵平均值——交流电压测量中，平均值通常指经过全波或半波整流后的波形（一般若无特指，
均为全波整流），数学上定义为： ?=T
dt t u T U 0
)(1， T 为u (t)的周期。相当于交流电压u (t)
的直流分量。
对理想的正弦交流电压u (t)= V p sin(ωt)，若ω=2π/T
[]A A t T A tdt A T
U T T o
637.02cos 2sin 1
22
/02
/===
?
=?π
ωωω ⑶有效值——交流电压u (t)在一个周期T 内，通过某纯电阻负载R 所产生的热量，与一个直
流电压V 在同一负载上产生的热量相等时，则该直流电压V 的数值就表示了交流电压u (t)的有效值。
对理想的正弦交流电压u (t)= V p sin(ωt)，若ω=2π/T 2
1
~=
U V p ＝0.707 V p ⑷波峰因数——峰值与有效值的比值，用Kp 表示。有效值
峰值
=
=
V
V K p P
对理想的正弦交流电压u (t)= V p sin(ωt)，若ω=2π/T ，有 22
/==
p p p V V K ≈1.414
⑸波形因数——有效值与平均值的比值，用K F 表示。平均值
有效值==
V V K F 对理想的正弦交流电压u (t)= V p sin(ωt)，若ω=2π/T ，有 11.12
2)/2()2/1(V V ≈===
π
πP P F V V K 6. 简述峰值电压表和平均值电压表的灵敏度和带宽特性，如何由峰值电压表和平均值电
压表的读数换算得到被测电压的有效值。 ☆☆电压表的使用 ★★★P198
了解不同电压表的性能特点，根据应用场合加以选用。
峰值电压表为检波－放大式电压表。其特点是：峰值响应、频率范围较宽（达1000MHz ）但灵敏度低（mV 级）。由峰值表得到的读数还需根据波峰因数进行换算。 注意：测量波峰因数大的非正弦波时，由于削波可能产生误差。
均值电压表为放大-检波式电压表。其特点是：均值响应、灵敏度比峰值表有所提高但频率范围较小（<10MHz ），主要用于低频和视频场合。由均值表得到的读数的换算：根据
波形因数，将读数换算成有效值（或均值）。
有效值电压表是测量电压有效值的理想电压表，可以直接读出有效值，非常方便。 由于削波和带宽限制，将可能损失一部分被测信号的有效值，带来负的测量误差。 另外，一般有效值电压表较为复杂，价格较贵。
宽频电平表可测量以分贝表示的功率电平和电压电平。被测信号的电压电平由步进衰减器读数与表头读数相加得到。功率电平：当输入阻抗等于表头标定时采用的零刻度基准阻抗600Ω时，功率电平与电压电平具有相同的表头刻度。否则，需用10i
Z Z 0
lg
进行修正。 选频电平表内部放大器对窄带中频放大，增益很高，使测量灵敏度得到大幅提高。能够适合测量小信号。
峰值电压表的增益可以做得很高，而且噪声和零点漂移都很小，灵敏度可高达几十μV ，故常称超高频毫伏表。峰值响应，即：u (t)→ 峰值检波→ 放大→ 驱动表头
原理：由二极管峰值检波电路完成。通过二极管正向快速充电达到输入电压的峰值，而二极管反向截止时“保持”该峰值。有二极管串联和并联两种形式。从波形图可以看出，峰值检波电路的输出存在较小的波动，其平均值略小于实际峰值。Word8 ●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α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α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α换算出峰值和有效值。 ㈠ 刻度特性
峰值电压表是按正弦有效值来刻度的，即
~
~p p K V V =
=α
式中 α――电压表读数； V ~――正弦电压有效值； K P ――正弦波的波峰因数。
●由读数α换算出峰值和有效值的换算步骤如下：
第一步，把读数α想象为有效值等于α的纯正弦波输入时的读数，即V ～ ＝α 第二步，将V~转换为该纯正弦波的峰值，即V p ～ ＝2V ～＝2α 第三步，假设峰值等于V p ～的被测波形（任意波）输入 ，即 V p 任意 ＝V p ～ ＝2α
注：“对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，则读数相等”。 第四步，由V p 任意，再根据该波形的波峰因数（查表可得），其有效值
p p p V V K =
=
任意任意任意
任意
(5-17a )
上述过程可统一推导如下：
~~~~,p p p p p p p p p V V K V K V k k K K K K K α=
=
=
==
=
任意任意任意
任意
任意
任意
任意
(5-17b )
该式表明：对任意波形，欲从读数α得到有效值，需将α乘以因子k 。（若式中的任意波为正弦波，则k=1，读数α即为正弦波的有效值）。
综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数α没有直接意义，由读数α到峰值和有效值需进行换算，换算关系归纳如下：
1.41
1.41
p p
K
α
α
??
==
??
??
==
??
??
p
（任意波）峰值V
（任意波）有效值V
式中，α为峰值电压表读数，K p为波峰因数。
若将读数α直接作为有效值，产生的误差为
1
p
K K K
K
α
γ
-
===
上式称为峰值电压表的波形误差，它反映了读数值与实际有效值之间的差异。
[例] 用具有正弦有效值刻度的峰值电压表测量一个方波电压，读数为1.0V，问如何从该读数得到方波电压的有效值？
[解] 根据上述峰值电压表的刻度特性，由读数α=1.0V，
第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值=1.0V；
第二步，该正弦波的峰值=1.4V；
第三步，将方波电压引入电压表输入，其峰值Vp=1.4V；
第四步，查表可知，方波的波峰因数Kp=1，则该方波的有效值为：V=Vp/Kp=1.4V。
波形误差为：
1 1.4
100%29%
1.4
γ
-
=?≈-
★★平均值检波——放大－检波式电子电压表，即先放大后检波，在均值电压表中，检波对被测电平的平均值产生响应，一般都采用二极管全波或桥式整流作为检波器，一般所谓“宽频毫伏表”基本上属于这种类型。典型的频率范围为20Hz－10MHz，故又视为“视频毫伏表”。
由二极管桥式整流（全波整流和半波整流）电路完成。整流电路输出直流电流I0，其平均值
与被测输入电压u(t)的平均值成正比（与u(t)的波形无关）。于是，I0的平均值
I与u(t)的平均值)(t
u成正比。
刻度特性和波形误差：均值电压表的表头偏转正比于被测电压的平均值
平均值在数学上定义为?
=
T
dt
t v
T
V
)(
1
对于纯粹的交流电压来说，比如正弦波电压，V＝0。?
=
T
dt
t
v
T
V
)(
1
均值电压表虽然是均值响应，但是，仍以正弦有效值刻度。定义一个信号电压的有效值与平均值之比为波形因数，即
K F ＝
U
U 由读数α换算出均值和有效值的换算步骤如下：
第一步，把读数α想象为有效值等于α的纯正弦波输入时的读数，即V ～ ＝α 第二步，由V ～ 计算该纯正弦波均值
~~~0.91.11F V V V K α
απ=
===~
第三步，假设均值等于～V 的被测波形（任意波）输入，即 V 任意
＝～V ＝0.9α
注：“对于均值电压表，（任意波形的）均值相等，则读数相等”。 第四步，由V
任意
，再根据该波形的波形因数（查表可得），其有效值
0.9F F V K V K α
==?任意任意任意任意 (5-20a )
上述过程可统一推导如下：
~
~~~,0.91.11F F F F F F F F K K V V K V K V K k k K K K α=======任意任意任意任意任意任意任意
任意
上式表明，对任意波形，欲从均值电压表读数α得到有效值，需将α乘以因子k 。（若式中
的任意波为正弦波，则k=1，读数α即为正弦波的有效值）。
综上所述，对于任意波形而言，均值电压表的读数α没有直接意义，由读数α到峰值和有效值需进行换算，换算关系归纳如下：
0.90.9F K αα??=????=?????
（任意波）均值V （任意波）有效值V (5-21) 式中，α为均值电压表读数，K F 为波形因数。
若将读数α直接作为有效值，产生的误差为(均值电压表的波形误差)
0.910.9 1.11
1
0.90.9F F F F F
K K K K K ααγα-?-?=
==-??
[例] 用具有正弦有效值刻度的均值电压表测量一个方波电压，读数为1.0V ，问该方波电压的有效值为多少？
[解] 根据上述均值电压表的刻度特性，由读数α=1.0V ， 第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值~V α==1.0V ；
第二步，该正弦波的均值~V =0.9α=0.9V ；
第三步，将方波电压引入电压表输入，其均值
~V V ==0.9V ；
第四步，查表可知，方波的波形因数
F K 方波
=1，则该方波的有效值为:
F V K V ==
方波0.9V 。
波形误差为：
10.9
100%11%0.9γ-=
?≈
7. 欲测量失真的正弦波，若手头无有效值电压表，则应选用峰值电压表还是平均值电压表
更合适一些？为什么？ 解 应选用均值表
因为峰值电压表对被测信号波形的谐波失真所引起的波形误差非常敏感，而均值表的波形误差与峰值表相比要小得多。 答：对于失真的正弦波，用峰值电压表时可由读数α换算出峰值和有效值，对峰值电压表（任意波形的）峰值相等，则读数相等）当用峰值电压表进行测量时，则有
峰值电压表的指示值分别为 2
任意
p K V k V ?==
α 8. 简述双积分式AD 转换原理及特点。
基本原理：通过两次积分过程(“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。包括积分器、过零比较器、计数器及逻辑控制电路。
★双积分式ADC 特点：P204 word23
一次测量包括3个连续过程，所需时间为T 0+ T 1+ T 2，其中，T 0、T 1是固定的，T 2则与被测电压V x 有关，V x 愈大T 2愈大。一般转换时间在几十ms~几百ms ，（转换速度为几次/秒~几十次/秒），其速度是较低的，常用于高精度慢速测量的场合。
图5－15 双积分式ADC 的原理框图
1）积分器的R 、C 元件对A/D 转换结果不会产生影响，因而对元件参数的精度和稳定性要求不高。
2）参考电压V r 的精度和稳定性对A/D 转换结果有影响，一般需采用精密基准电压源。 例如，一个16bit 的A/D 转换器，其分辨率1LSB=1/216=1/65536≈15×10-6，那么，要求基准电压源的稳定性（主要为温度漂移）优于15ppm （即百万分之15）。
3）比较器要求具有较高的电压分辨力（灵敏度）和时间分辨力（响应带宽）。
如一个6位的A/D 转换器，若满度时积分器输出电压为10V ，则ADC 的1LSB=10V/106=10uV ，则要求比较器的灵敏度优于10uV 。响应带宽则决定了比较器及时响应积分器输出信号快速（斜率较陡峭）过零时的能力。
4）积分器响应的是输入电压的平均值，因而具有较好的抗干扰能力。如输入电压v x = V x + v sm ，则T 1阶段结束时积分器的输出为
2
1111()t sm om x sm x
t T T V V v dt V v RC RC RC =-
+=--?
DVM 的最大干扰来自于电网50Hz 工频电压（周期为20ms ），因此，只要选择T 1时间为20ms
的整倍数，则干扰信号v sm 的平均值为零。
5-15若采用有正弦波有效值刻度的平均电压值表分别测量三种波形（正弦波、方波、三角波）交流电压进行测量，指示值均为1V ，问各种波形有效值分别是多少？(波形因数分别为正弦波1.11，方波1，三角波1.15)
5-16设上题中，若采用有正弦波有效值刻度的峰值电压值表，三种波形（正弦波、方波、三角波）的有效值分别是多少？(波峰因数分别为正弦波1.414，方波1，三角波1.73)
☆ ★ 三种波形电压的峰值相同，其数值均为10V ，现用全波平均值、单峰值表及有效值表分别对这三种电压进行测量，求各种情况下电压表的指示值。
★ 简述用平均值表测量噪声电压的工作原理。（参阅本章相关内容）
答：噪声电压一般指噪声电压的有效值，有效值电压表的频带比较窄，用平均值表测量噪声电压时，其带宽应该比被测电路的噪声带宽大得多。用平均值表测量噪声电压时需求出噪声电压的波形系数，考虑到噪声电压具有正态分布的对称性，其平均值
n du
U u n
n U ue
U U n
π
π2
2222
2=
-
=?-
根据波形系数定义得 25.12
≈==
π
n n F U U K 当所选的平均值表为全波检波型时，定度系数K α为1.11，将指示值U α折算成正弦波检波后
的平均值，按平均值相等原则，再算出噪声电压的有效值，即 ααααU U K U K U F
n 13.111
.125
.1=≈= 可见，将平均值表的指示值乘以1.13就是噪声电压的有效值，很方便5-17有效值电压表的有限带宽对测量非正弦电压时的波形误差。设某有效值电压表带宽为
上式表示，方波电压只含奇数次谐波分量，其总有效值应为
（由基波与各次谐波有效值几何合成，并由
1
p
P
V
K
V
==
方波
得）：
p
V V
==
由图，该方波基波频率为f1=1/T=1MHz，若电压表带宽为10MHz，则该方波就只有基波（1MHz）、3次（3MHz）、5次（5MHz）和9次谐波（9MHz）才能通过，而11次（11MHz）以上的谐波将被抑制。
此时，读数值为
p
p
V
V
V97
.0
5
1
3
1
1
2
42
2
≈
+
?
?
?
?
?
+
?
?
?
?
?
+
=
π
若将上式的读数值作为实际有效值，所产生的波形误差为：
%
3
%
100-
≈
?
-
=
V
V
α
γ
结论：有效值电压表其有限带宽对测量非正弦电压时的波形误差总是负值（读数结果偏小），显然，电压表带宽愈宽（可通过的波形谐波频率愈高），相应的波形误差愈小。
5-1.试述电压测量的基本原理、方法和分类。
被测电压按对象可以分为直流电压和交流电压，按技术可以分为模拟测量和数字测量。测量方法不同，所用的测量仪器有所不同。
5-2.试述不同的直流电压标准的特性及应用。见书P183～184
5-3. 表征交流电压的基本参量有那些？简述各参量的意义。
5-4. 简述峰值电压表和平均值电压表的灵敏度和带宽特性，如何由峰值电压表和平均值电压表的读数换算得到被测电压的有效值。P198
5-5. 欲测量失真的正弦波，若手头无有效值电压表，则应选用峰值电压表还是平均值电压表更合适一些？为什么？
解应选用均值表
因为峰值电压表对被测信号波形的谐波失真所引起的波形误差非常敏感，而均值表的[解] 为求解电压表带宽引起的波形误
差，需要对输入电压表的方波电压的谐
波成分进行分析。将方波电压用付里叶
级数表示为
10MHz，用该电压表测量下图所示方波电
压，计算由电压表带宽引起的波形误差。
)
5
sin
5
1
3
sin
3
1
(sin
4
)(
+
+
+
=t
t
t
V
t
u
p
ω
ω
ω
π例5图
波形误差与峰值表相比要小得多。
5-7. 如何扩展交流电压表测量的灵敏度和带宽？ 5-8. 简述双积分式AD 转换原理及特点。
5-10. 简述DVM 的固有误差和附加误差。
5-11. DVM 中如何实现自动量程转换？为什么相邻量程之间需要一定的重叠？P215 word31
5-12 为什么说串模干扰的最大危险在于低频？word32
5-13 简述积分式DVM 中的串模干扰抑制措施。32
5-14 简述共模干扰抑制措施。34
5-15若采用有正弦波有效值刻度的平均电压值表分别测量三种波形（正弦波、方波、三角波）交流电压进行测量，指示值均为1V ，问各种波形有效值分别是多少？(波形因数分别为正弦波1.11，方波1，三角波1.15)
5-16设上题中，若采用有正弦波有效值刻度的峰值电压值表，三种波形（正弦波、方波、三角波）的有效值分别是多少？(波峰因数分别为正弦波1.414，方波1，三角波1.73)
☆ ★ 三种波形电压的峰值相同，其数值均为10V ，现用全波平均值、单峰值表及有效值表分别对这三种电压进行测量，求各种情况下电压表的指示值。
5-18 基本量程为10.000V 的四位斜坡电压式DVM 中，若斜坡电压的斜率为10V/40ms ，问时钟频率应为多少？当被测直流电压U x =9.256V 时，门控时间及累计脉冲数各为多少？
基本量程为10.000V 的四位斜坡电压式DVM 中，若斜坡电压的斜率为10V/40ms ，问时钟频率应为多少？当被测直流电压V x ＝9.256V 时，门控时间及累计脉冲数各为多少？ 答案：时钟脉冲频率为： kHz ms
f 250401000==
个脉冲
若被测电压V x ＝9.256V 门控时间 ms ms V
T 024.374010256
.9=?=
累计脉冲数N ＝37.024ms ×250kHz=9256个脉冲
★ 设一台基于单斜A/D 转换器的4位DVM ，基本量程为10V ，斜波发生器的斜率为10V/100ms ，试计算时钟信号频率。若计数值N=5123，则被测电压值是多少？P203
若斜坡电压的斜率为10V/50ms ，要求4位数字读出，则时钟脉
冲频率应为 kHz ms
f 2005010000
==
若被测电压V x ＝9.163V
门控时间T ＝
ms ms V
V
815.455010163.9= 累计脉冲数＝45.85ms ×200kHz=9163个脉冲通过确定小数点位置，可显示出9.163V 。
用斜坡电压技术所能达到的测量准确度，取决于斜坡电压的线性及其绝对斜率稳定性，以及时间测量的准确度。此外，比较器的稳定性也是影响测量误差的重要因素。
5-20 双斜积分式DVM 基准电压Vr=10V ，第一次积分时间T1=100ms ，时钟频率f0=100kHz ，问：（1）该DVM 为多少位的电压表？（2）该DVM 的分辨力为多少？（3）DVM 显示出T2时间内的计数值N2=5600，问被测电压Vx=?
双斜积分式DVM 基准电压Vr=10V ，第一次积分时间T1=100ms ，时钟频率f0=100kHz ，问：（1）该DVM 为多少位的电压表？（2）该DVM 的分辨力为多少？（3）DVM 显示出T2时间内的计数值N2=5600，问被测电压Vx=?
解：（1）
，故DVM 为四位
（2）分辨力
（3）
5-23 甲、乙两台DVM ，显示的最大值为：甲9999 ；乙19999 ；问：⑴它们各是几位的数字电压表？⑵乙的最小误差为0.2V ，其分辩力是多少？⑶工作误差为V ?＝±（字n V x +%02`0），分别用2V 和20V 量程，测量的电压，求绝对误差和相对误差？ 5-24、一台DVM ，准确度为
，温度系数为
，在室温为
28℃时用2V 量程档分别测量2V 和0.4V 两个电压，试求此时的示值相对误差。
5-25 [例] 一台3位半的DVM 给出的精度为：±（0.1%读数+1字），如用该DVM 的0~20V DC 的基本量程分别测量5.00V 和15.00V 的电源电压，试计算DVM 测量的固有误差。 [解] 首先，计算出“1字”对应的满度误差。 在0~20V 量程上，3位半的DVM 对应的刻度系数为0.01V/字，因而满度误差“1字”相
当于0.01V 。 当Vx=5.00V 时，固有误差和相对误差分别为： ΔVx ＝±(0.1%×5.00V ＋0.01V)＝±0.015V
0.015
100%100%0.3%5.00x x x V V γ?±=
?=?=±
当Vx=15.00V 时，固有误差和相对误差分别为：
ΔVx ＝±(0.1%×15.00V ＋0.01V)＝±0.025V
0.025
100%100%0.17%15.00x x x V V γ?±=
?=?=±
可见，被测电压愈接近满度电压，测量的（相对）误差愈小（这也是在使用DVM 时应
注意的）。
5-26 [例] 一台DVM ，其输入等效电阻R i =1000M Ω, 输入零电流I 0=1nA ，被测信号源等效内阻R s =2k Ω，分别测量Vx =2V 和Vx =0.2V 两个电压，计算由R i 和I 0引入的附加误差极限值。
[解] 为计算由R i 和I 0引入的附加误差极限值，可将分别由R i 和I 0引入的附加误差进行代数和合成。即
(
)
01i
R I
s
i x I R R V γγγ??=±+=±+ ???
将R i =1000 M Ω, I 0=1nA ，Rs=2k Ω代入上式，计算得： 当Vx =2V 时，
936
6
11102103101000102γ--???=±+??=±? ????
当Vx =0.2V 时，
935
6
1110210 1.2101000100.2γ--???=±+??=±? ????
可见，当测量小电压时I 0的影响较大。
电压的测量方法讲述 电压的测量 1. 电压测量的方法一般分为直接测量法和间接测量法两种。 直接测量法在测量过程中，能从仪器、仪表上直接读出被测参量的波形或数值。间接测量是先对各间接参量进行直接测量，再将测得的数值代入公式，通过计算得到待测参量。 2. 测量电压的仪器一般有电压表、示波器、交流毫伏表等。 电压表可以用来测量直流电压、低频交流电压，其测量方法简便，精度较高，是测量电压的基本方法。 示波器测量法可以测量所有的电压信号。 交流毫伏表用于交流信号大小的测量。 3. 电表法模拟式直流电压测量 , 动圈式电压表 图1是动圈式电压表示意图。图中虚框内为一直流动圈式高灵敏度电流表，内阻为Re， 满偏电流(或满度电流)为Im，若作为直流电压表，满度电压 URI,, mem 另外增加了电阻，继而增加了三个电压量程 图1 , 电子电压表 电子电压表中，通常使用高输入阻抗的场效应管(FET)源极跟随器或真空三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗，后接放大器以提高电压表灵敏度，当需要测量高
直流电压时，输入端接入分压电路。分压电路的接入将使输入电阻有所降低，但只要分压电阻取值较大，仍然可以使输入电阻较动圈式电压表大得多。图2是这种电子电压表的示意图。图中由于FET源极跟随器输入电阻很大(几百MΩ以上)，因此由Ux测量端看进去的输入电阻基本上由R0，R1…等串联决定，通常使它们的串联和大于10MΩ ,以满足高输入阻抗的要求。同时，在这种结构下，电压表的输入阻抗基本上是个常量，与量程无关。 图2 4. 电表法交流电压的测量 测量交流电压大小的仪表统称交流电压表。交流电压表分为模拟式电压表与数字式电压表两大类。模拟式电压表是先将交流电压经过检波器转换成直流电压后推动微安表头，由表头指针指示出被测电压的大小。检波器有三种类型，分别是平均值检波器、峰值检波器、有效值检波器，故电压表有三种类型，分别是平均值电压表、峰值电压表、有效值电压表。 , 平均值电压表 平均值电压表的基本原理方框图 u(t) 可变量程宽带 分压器交流放大器检波器 先对被测电压进行放大，然后检波，最后由表头指示。这种构成方案的均值电压表 的工作频率范围主要受放大器带宽的限制，而灵敏度受放大器噪声的限制，所以当 测量小信号时，容易淹没到放大器的噪声中。因此主要用于低频和高频信号的测量， 如高频毫伏表。 , 峰值电压表
3.5 仿真信号产生实验 一、实验目的： 1．熟悉LabVIEW中仿真信号的多种产生函数及参数设置。 2．掌握常用测试仿真信号的产生。 3．学会产生复杂的函数波形和任意波形。 二、实验内容： 1．采用Express VI仿真信号发生器，产生规定的附有噪声的正弦信号，并显示波形。 2. 采用波形发生器VI，产生规定的附有噪声的多波形信号，并显示波形。 3. 产生任意波形信号，并显示和存盘。 4. 采用公式节点，产生规定的复杂函数信号。 三、实验器材： 安装有LabVIEW软件的计算机1台 四、实验原理： 1．虚拟仪器中获得信号数据的3个途径： （1）对被测的模拟信号，使用数据采集卡或其他硬件电路，进行采样和A/D变换，送入计算机。 （2）从文件读入以前存储的波形数据，或由其他仪器采集的波形数据。 （3）在LabVIEW中的波形产生函数得到的仿真信号波形数据。 2．测试信号在LabVIEW中的表示 在LabVIEW中测试信号已经是离散化的时域波形数据，表示信号的数据类型有数组、波形数据和动态数据3种。 波形数据是一种特殊的簇结构，它由时间起始值t0、两个采样点的时间间隔值dt以及采样数据一维数组Y组合成的一个簇。它的物理意义是对一个模拟信号x(t)从时间t0开始进行采样和A/D转换，采样率为fs,对应采样时间间隔dt=1/fs ，数组Y为各个时刻的采样值。对周期信号，1个周期的采样点数等于采样频率除以信号频率。 3．仿真信号产生函数 在LabVIEW中产生一个仿真信号，相当于通过软件实现了一个信号发生器的功能。LabVIEW提供了丰富的仿真信号，包括正弦、方波、三角波、多频信号、调制信号、随机噪声信号、任意波形等。针对不同的数据形式(动态数据类型、波形数据和数组)，LabVIEW中有3个不同层次的信号发生器(Express VI仿真信号发生器、波形发生器VI和普通信号发生器VI)。 4．公式节点产生仿真信号 用公式节点可以产生能够用公式进行描述的信号，用公式节点可产生经过复杂运算生成的信号。公式波形．Vi产生的信号是波形数据，它的途径是：模板函数→信号处理→波形生成→公式波形．vi。 五、实验步骤： 1．设计一个简易的正弦波发生器，频率、幅值和直流偏值在面板上可调，还可叠加噪声信号，并显示波形。 分析：采用Express VI仿真信号发生器可以完成。 （1）前面板设计：应包括的控件有波形频率、幅度和直流偏值输入设置，噪声的标准偏差设置，显示波形的图形控件，还可用一个选择开关控制程序启动和停止。见图
模拟电子技术课程实验报告 专业班级： 学号： 姓名： 指导教师：
基本摘要及要求： 设计一个放大器系统，当传感器电阻值变化±1%时，放大电 路能够产生±6的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-6V，误差不超过±2%。 一、电路结构及原理说明： 该电路由四部分组成：基准电压源电路、测量电桥电路、放大电路。 电路框图如下所示： 基准电压源测量电桥放大电路 1．基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.0V基准电压，采用5.6V稳压管与同相比例运算电路结合实现。 2．测量电桥电路：当电桥的所有阻值都相同时，输出电压为零。当有一电阻发生变化时将会有电压输出。此电路可以等效为传感器测量电路，测取的温度变化量并将其转化成电压变化。 3.放大电路： 放大电路用于将测温桥输出的微小电压变化（ΔV）放大，使其满足性能要求。放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差动放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。 二、测量电路和参数计算
1、基准电源电路 基准源输出电压为V+=7V ，稳压管电压为5.6V ，取稳压管的稳定电流为1~1.2mA 。 根据基准源电路有 Vz RJ RJ Vo )1 2 1(1+ = 25.16 .50 .7)121(1==+=RJ RJ Vz Vo 得到： 25.01 2 =RJ RJ 选RJ2=10k Ω，可得RJ1=40k Ω。 由于 JF JF F R R Vz Vo I 6 .50.7-=-= R11 R21 R22 R31 R32 R41 R42 vo vi1 vi2 . . . VS RJ1 RJ2 RJ3 RJ4 RJF DJ1 Vz V+ . . . . R1 R3 R4 R2(1+δ|) Vo . . . . . . . .
测量电压实验报告 篇一：基于Labview的电压测量仿真实验报告 仿真实验一基于Labview的电压测量仿真实验 一、实验目的 1、了解电压测量原理； 2、通过该仿真实验熟悉虚拟仪器技术——LABVIEW的简单编程方法； 3、通过本次实验了解交流电压测量的各种基本概念。 二、实验仪器 微机一台、LABVIEW8.5软件三、实验原理 实验仿真程序如下（正弦波、三角波、锯齿波、方波（占空比30%、50%、60%）： 四、实验内容及步骤 （1）自己编写LABVIEW仿真信号源实验程序，要求可以产生方波（占空比 可调）、正弦波、三角波、锯齿波等多种波形，而且要求各种波形的参数可调、可控。 （2）编写程序对各种波形的有效值、全波平均值、峰
值等进行测量，在全波平均值测量时要注意程序编写过程。同时记录各种关键的实验程序和实验波形并说明。 实验所得波形如下：（正弦波、三角波、锯齿波、方波（占空比30%、50%、60%）： 正弦波： 三角波： 锯齿波： 方波（占空比30%）： 方波（占空比50%）： 方波（占空比60%）： （3）对各种波形的电压进行测量，并列表记录。如下表： 五、实验小结 由各波形不同参数列表可知，电压量值可以用峰值、有效值和平均值表征。被测电压是非正弦波的，必须根据电压表读数和电压表所采用的检波方法进行必要地波形换算，才能得到有关参数。 篇二：万用表测交流电压实验报告1
万用表测交流电压实验报告 篇三：STM32 ADC电压测试实验报告 STM32 ADC电压测试实验报告 一、实验目的 1.了解STM32的基本工作原理 2. 通过实践来加深对ARM芯片级程序开发的理解 3.利用STM32的ADC1通道0来采样外部电压值值，并在TFTLCD模块上显示出来 二、实验原理 STM32拥有1~3个ADC，这些ADC可以独立使用，也可以使用双重模式（提高采样率）。STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转换器。它有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数据寄存器中 接下来，我们介绍一下执行规则通道的单次转换，需要用到的ADC寄存器。第一个要介绍的是ADC控制寄存器（ADC_CR1和ADC_CR2）。ADC_CR1的各位描述如下： ADC_CR1的SCAN位，该位用于设置扫描模式，由软件
模拟电子技术课程设计任务书 姓名：院（系）：信息系 专业：班级： 课程设计题目：传感器测量系统的设计 课程设计要求：设计一个放大器系统，当电阻值变化±1%时，放大电路能够产生±6V的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-1V，误差不超过±2%。 设计任务总述：对设计题目进行分析，根据设计的要求先确定基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.0V基准电压，然后修改电路，进行参数计算.，测量当电阻值变化±1%时，放大电路能够产生±6V的输出电压；要求偏差为0时输出为0，偏差为1%时输出为6V，偏差为-1%时输出为-6V，误差不超过±2%；最后电路仿真实验。 工作计划及安排： 熟悉课题要求，查找相关资料；甄选资料的相关内容，初步确定设计方案；寻找参考电路,修改电路，进行参数计算.调试（仿真），如不成功，返回第2步整理数据; 撰写课程设计报告。 成绩 指导教师签字___________________ 年月日
摘要： 设计一个放大器系统，当电阻值变化±2%时，放大电路能 够产生±8V 的输出电压。要求偏差为0时输出为0，偏差为2%时输出为8V ，偏差为-2%时输出为-8V ，误差不超过±5%。 一、电路结构及原理说明： 该电路由四部分组成：基准电压源电路、测量电桥电路、放大电路、电平转移电路。 电路框图如下所示： 1．基准电压源：为测量电桥提供一定精度要求的7.5V 基准电压，采用5.6V 稳压管与同相比例运算电路结合实现。 2．测量电桥电路：当电桥的所有阻值都相同时，输出电压为零。当有一电阻发生变化时将会有电压输出。此电路可以等效为传感器测量电路，测取的温度变化量并将其转化成电压变化。 3.放大电路： 放大电路用于将测温桥输出的微小电压变化（ΔV ）放大，使其满足性能要求。放大电路采用两个同相电压跟随器（作为输入缓冲器）与两级放大器组成，其中第一级放大器为差动放大器，第二级放大器为可以方便调节的反相比例运算电路。 4.电平转移电路： 二、测量电路和参数计算 基准电压源 测量电桥 放大电路 电平转移电路
----高电压技术实验报告 高电压技术实验报告 学院电气信息学院 专业电气工程及其自动化
实验一．介质损耗角正切值的测量 一．实验目的 学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。 二．实验项目 1．正接线测试 2．反接线测试 三．实验说明 绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷： 绝缘介质的整体受潮； 绝缘介质中含有气体等杂质； 浸渍物及油等的不均匀或脏污。 测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法 及瓦特表法。目前，我国多采用平衡电桥法，特别是 工业现场广泛采用QS1型西林电桥。这种电桥工作电 压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操 作方法简介如下： ⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮 ⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱 ⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮 ⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框 ⑼．+tgδ/-tgδ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮 ⑽．检流计电源插座⑾．接地 ⑿．低压电容测量⒀．分流器选择钮⒁．桥体引出线 1）工作原理： 原理接线图如图2-2所示，桥臂BC接入标准电容C N （一般C N =50pf），桥臂BD由固定的无感电阻R 4 和可调电 容C 4并联组成，桥臂AD接入可调电阻R 3 ，对角线AB上接 QS1西林电桥面板图
入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。 高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有： BD CB AD CA U U U U = 即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式2-1） 各桥臂阻抗分别为： X X X X CA R C j R Z Z ?+= =?1 44441R C j R Z Z BD ?+==? 33R Z Z AD == N N CB C j Z Z ?1= = 将各桥臂阻抗代入式2-1，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得： 3 4 R R C C N X ? = 44R C tg ??=?δ （式2-2） 在电桥中，R4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： tg δ= C 4（μf ） （式2-3） 即在C 4电容箱的刻度盘上完全可以将C 4的电容值直接刻度成tg δ值（实际上是刻度成tg δ（%）值），便于直读。 2）接线方式： QS1电桥在使用中有多种接线方式，如下图所示的正接线、反接线、对角接线，低压测量接线等。 正接线适用于所测设备两端都对地绝缘的情况，此时电桥的D 点接地，试验高电压在被试品及标准电容上形成压降后，作用于电桥本体的电压很低，测试操作很安全也很方便，而且电桥的三根引出线（C X 、C N 、E ）也都是低压，不需要与地绝缘。 反接线适用于所测设备有一端接地的情况，这时是C 点接地，试验高电压通过电桥加在被试品及标准电容上，电桥本体处于高电位，在测试操作时应注意安全，电桥调节手柄应保证具有15kv 以上的交流耐压能力，电桥外壳应保证可靠接地。电桥的三根引出线为高压线，应对地绝缘。 对角接线使用于所测设备有一端接地而电桥耐压又不够，不能使用反接线的情况，但这种接线的测量误差较大，测量结果需进行校正。 低压接线可用来测量低压电容器的电容量及tg δ值，标准电容可选配0.001μf （可测C X 范围为300pf ～10μf ）或0.01μf （可测C X 范围为3000pf ～100μf ） 3．分流电阻的选择及tg δ值的修正：
1、 电压测量装置原理及结构图 如图1-1是一个电压测量装置，也是一个反馈控制装置。1 e 是待测量电压，2e 是指示的电压测量值。如果2e 不同于1e ，就产生误差电压12e e e =-，经调制、放大后，驱动两相伺服电动机运转，并带动测量指针移动，直至21e e =。这时指针指示的电压值即是待测量的电压值。 系统由于比较电路、机械调制器、放大器、两相伺服电动机及指针结构组成。首先，考虑负载效应应分别列写各元部件的运动方程并在零初始条件下进行拉什变换,于是有 比较电路 12()()()E s E s E s =- 调制器 ()()U s E s = 放大器 ()()a A U s K E s = 两相伺服电动机 ()m m s M C s s M Ω=-Θ+ ()s M a M C U s = 2()()m m m m m M J s f s s s =Θ+Θ 式中，m M 是电动机转矩；s M 是电动机堵转转矩；()a U s 是控制电压；()m s Θ是电动机角位移；m J 和m f 分别是折算到电动机上的总转动惯量及总粘性摩擦系数。 绳轮传动机构 ()()m L s r s =Θ 式中，r 是绳轮半径；L 是指针位移。 测量电位器 21()()E s K L s = 式中，1K 是电位器传递函数。
图1-1电压测量装置系统结构图 2、 电压测量装置的传递函数 根据系统结构图，可求得系统的开环传递函数和闭环传递函数分别 为： 开环传递函数 1(1) A m m K K r K G s T s ???=+C(s)（s ）=R(s) （2-1）闭环传递函数 1 2 1()A m A m K K r K s T s K K r K s φ???=++??? （2-2） 其中，取放大器的开环增益A K =2，两相伺服电动的开环增益m K =10，绳轮半径r 取0.4，测量电位器的开环增益1K =2.5，m T =1 则系统的开环传递函数可写为
变频器电压电流典型检测方法 1.前言 变频器最主要的特点是具有高效率的驱动性能及良好的控制特性。简单地说变频器是通过改变电机输入电压的频率来改变电机转速的。从电机的转速公式可以看出，调节电机输入电压的频率f，即可改变电机的转速n。目前几乎所有的低压变频器均采用图1所示主电路拓扑结构。 部分1为整流器，作用是把交流电变为直流电，部分2为无功缓冲直流环节，在此部分可以采用电容作为缓冲元件，也可用电感作为缓冲元件。部分3是逆变器部分，作用是把直流电变为频率可调整的三相交流电。中间环节采用电容器的这种变频器称之为交直交电压型变频器，这种方式是目前通用型变频器广泛应用的主回路拓扑。本文将重点讨论这种结构在电压、电流检测设计中应注意的一些问题。变频器在运行过程中为什么要对电压、电流进行检测呢这就需要从电机的结构和控制特性上说起： ①三相异步电动机的转矩是由电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。 ②变频器运行中，过载起动电流为额定电流的~倍;过流保护为额定电流的~3倍(根据不同性质的负载要求选择不同的过流保护点);另外还有电流闭环无跳闸、失速防止等功能都与变频器运行过程中的电流有关。 ③为了改善变频器的输出特性，需要对变频器进行死区补偿，几种常用的死区补偿方法均需检测输出电流。 ④电动机在运转中如果降低指令频率过快，则电动状态将变为发电状态运行，再生出来的能量贮积在变频器的直流电容器中，由于电容器的容量和耐压的关系，就需要对电压进行及时、准确地检测，给变频器提供准确、可靠的信息，使变频器在过压时进行及时、有效的保护处理。同时变频器上电过程、下电过程都需要判断当前直流母线电压的状态来判断程序下一步的动作。 鉴于电压、电流检测的重要性，在变频器设计中采用对电压、电流进行准确、有效检测的方法是十分必要的。 2.在线测量电压的几种方案设计 变频器的过电压或欠电压集中表现在直流母线的电压值上。正常情况下，变频器直流电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压。在过电压发生时，直流母线的储能电容将被充电，主电路内的逆变器件、整流器件以及滤波电容等都可能受到损害，当电压上升至约800V左右时，变频器过电压保护功能动作;另外变频器发生欠压时(350V左右)也不能正常工作。对变频器而言，有一个正常的工作电压范围，当电压超过或低于这个范围时均可能损坏变频器，因此，必须在线检测母线电压，常用的电压检测方案有三种。 1)变压器方案 图2中，P为直流母线电压正(+)，N为直流母线电压负(-)。 变频器控制回路的电源电压一般采用开关电源的方式来获得，利用开关变压器的特点，在副边增加一组绕组N4(匝数根据实际电路参数决定)作为母线电压的采样输出，开关变压器的原边电压为母线电压，而副边输出电压随着原边输入电压的变化而线性地发生变化，这样既能起到强弱电隔离作用又能起到降压作用，把此采样信号经过处理可以送到DSP内进行A/D采样实现各种保护工作。 2)线性光耦方案
高电压技术实验实验报告(二)
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专业电气工程及其自动化
实验一．介质损耗角正切值的测量 一．实验目的 学习使用QS1型西林电桥测量介质损耗正切值的方法。 二．实验项目 1．正接线测试 2．反接线测试 三．实验说明 绝缘介质中的介质损耗（P=ωC u2 tgδ）以介质损耗角δ的正切值(tgδ)来表征,介质损耗角正切值等于介质有功电流和电容电流之比。用测量tgδ值来评价绝缘的好坏的方法是很有效的，因而被广泛采用，它能发现下述的一些绝缘缺陷： 绝缘介质的整体受潮； 绝缘介质中含有气体等杂质； 浸渍物及油等的不均匀或脏污。 测量介质损耗正切值的方法较多，主要有平衡电桥法（QS1），不平衡电桥法 及瓦特表法。目前，我国多采用平衡电桥法，特别是 工业现场广泛采用QS1型西林电桥。这种电桥工作电 压为10Kv，电桥面板如图2-1所示，其工作原理及操 作方法简介如下： ⑴．检流计调谐钮⑵．检流计调零钮 ⑶．C4电容箱（tgδ）⑷．R3电阻箱 ⑸．微调电阻ρ（R3桥臂）⑹．灵敏度调节钮 ⑺．检流计电源开关⑻．检流计标尺框
⑼．+tg δ/-tg δ及接通Ⅰ/断开/接通Ⅱ切换钮 ⑽．检流计电源插座 ⑾．接地 ⑿．低压电容测量 ⒀．分流器选择钮 ⒁．桥体引出线 1）工作原理： 原理接线图如图2-2所示，桥臂BC 接入标准电容C N （一般C N =50pf ），桥臂BD 由固定的无感电阻R 4和可调电容C 4并联组成，桥臂AD 接入可调电阻R 3，对角线AB 上接入检流计G ，剩下一个桥臂AC 就接被试品C X 。 高压试验电压加在CD 之间，测量时只要调节R 3 和C 4就可使G 中的电流为零，此时电桥达到平衡。由电桥平衡原理有： BD CB AD CA U U U U = 即： BD CB AD CA Z Z Z Z = （式 2-1） 各桥臂阻抗分别为： X X X X CA R C j R Z Z ?+= =?1 4 44 41R C j R Z Z BD ?+= =? 3 3R Z Z AD == N N CB C j Z Z ?1= = 将各桥臂阻抗代入式2-1，并使等式两边的实部和虚部分别相等，可得： 3 4R R C C N X ? = 4 4 R C tg ??=?δ （式 2-2） 在电桥中，R4的数值取为=10000/π=3184（Ω），电源频率ω=100π，因此： QS1西林电桥面板图 QS1西林电桥面板图
电能计量装置设计与现场检查课程设计 目的 :通过对电能计量装置的合理设计与现场检查，可以减少计量差错和用户窃电的可能，对降低供电企业线损，提高经济效益有着重要的作用任务：自行查找有关电能计量装置原理的资料，并查阅其它相关信息，要求分析：电能计量装置的关键元件（流互的型号、接线方式，二次回路连接导线等）的选择与误差分析、对电能计量装置的巡视检查项目及解决措施。 一、计量装置设计 1、计量装置的设置 a) 发电站上网关口计量点一般设在产权分界处，如发电站与电网公司产权分界点在发电站侧的，应在发电站出线侧、发电机升压变高压侧(对三圈变增加中压侧)、启备变高压侧均按贸易结算的要求设置计量点。 b) 局考核所属各供电所供电量的关口点一般设在35kV变电站的主变高压侧;所属各供电所相互间供电量的计量关口点一般设置在产权分界处。 c) 其他贸易结算用计量点，设置在产权分界处。 d)考虑到旁路代供的情况，各关口计量点的旁路也作为关口计量点。 e) 10KV及以上电压供电的用户应配置防窃电高压计量装置，在用电客户配电线路高压计量装置前端T接口装设隔离刀闸，方便外校及处理计量装置的故障。 2、计量方式对于非中性点绝缘系统的关口电能计量装置采用三相四线的计量方式，对于中性点绝缘系统的关口电能计量装置应采用三相三线的计量方式。 3、电能表的配置 a) 同一关口计量点应装设两只相同型号、相同规格、相同等级的电子式多功能电能表，其中一只定义
为主表，一只定义为副表。 b) 安装于局所属变电站电能表应具有供停电时抄表和通信用的辅助电源。 c) 关口计量点应装设能计量正向和反向有功电量以及四象限无功电量的电能表。 d) 电能表的标定电流值应根据电流互感器二次额定电流值进行选择，电能表的标定电流值不得大于电流互感器二次额定电流值。电能表的最大电流值应选择4倍及以上标定电流值。 e) 10kV及以上贸易结算计量点，应配置具有失压报警计时功能的电能表或失压计时仪。 4、互感器的配置 a) 电压互感器选型应满足《电网公司系统主要电气设备选型原则》要求，110kV及以下计量用电压互感器应选用呈容性的电磁式电压互感器。 b) 电压互感器二次应有独立的计量专用绕组。根据需要，宜选用具有四个二次绕组的电压互感器，即:计量绕组、测量绕组、保护绕组和剩余绕组。 c) 电压互感器二次额定容量的选择参考下表选择: TV 二次负荷核算值(VA) 0~10 10~20 20~30 30~50 50~70 70VA以上 TV 额定二次负荷取值(VA) 20 30 50 75 100 按1.5倍取对TV二次负荷处于0~10VA较小值时，考虑到选用过小的额定二次容量，不利于保证电压互感器的产品质量，电压互感器计量绕组的额定负荷宜选择20VA。一般情况下，电压互感器的计量、测量和保护绕组的额定负荷均应不大于50VA，如有充分的证据说明所接的负荷超过此值时，可按实际值确定。 d) 互感器在实际负载下的误差不得大于其基本误差限。 e) 对于非中性点绝缘系统的电压互感器，应采用Y0/y0的连接方式。对于中性点绝缘系统的电压互感器，35kV及以上的应采用Y/y 的连接方式;35kV以下的宜采用V/V的连接方式。 f) 贸易结算用
电压电阻练习题经典 一、电压电阻选择题 1．在如图所示的电路中，当开关S闭合后（） A. 若a表是电压表，b是电流表，则电阻R1、R2并联 B. 若a表是电压表，b是电流表，则电阻R1、R2串联 C. 若a表是电流表，b是电压表，则电阻R1、R2并联 D. 若a表是电流表，b是电压表，则电阻R1、R2串联 【答案】C 【解析】【解答】AB、若a表是电压表，乙表是电流表，此时，R1中没有电流通过，R2有电流通过，AB不符合题意； CD、若a表是电流表，b是电压表，两个电阻并联在电路中，电流表测量的是R2中的电流，则电阻R1、R2并联．C符合题意，D不符合题意． 故答案为：C． 【分析】电流表应串联在电路中使用，电压表应并联在电路中使用．填上电表后的电路不能发生断路或短路即可． 2．如图所示，闭合电键S，灯L亮，一段时间后灯L熄灭，电压表示数变小。若电路中只有一处故障，且只发生在灯L或R上。现用一只规格相同且完好的灯L'替换灯L，关于电路故障判断正确的是（） A. 若灯L'亮，则可能是灯L断路 B. 若灯L'亮，则一定是电阻R短路 C. 若灯L'不亮，则可能是灯L短路 D. 若灯L'不亮，则一定是电阻R断路 【答案】 D 【解析】【解答】闭合开关，灯泡发光，说明电路是通路。过一会儿灯泡熄灭，电压表示数变小，原因有两个：灯泡L短路或电阻R断路. 一只规格相同且完好的灯L′替换灯L，若是灯L短路，其它地方完好，换上新灯泡后不短路，L'能发光，故若灯L'亮，则一定是灯L 短路，AB不符合题意. 若是电阻R断路，换上新灯泡后电路还是断路，不能发光，故若灯L'不亮，则一定是电阻R断路，C不符合题意，D符合题意. 故答案为：D.
2020 电位电压的测定实验报告范文 Contract Template
电位电压的测定实验报告范文 前言语料：温馨提醒，报告一般是指适用于下级向上级机关汇报工作，反映情况，答复上级机关的询问。按性质的不同，报告可划分为：综合报告和专题报告；按行文的直接目的不同，可将报告划分为：呈报性报告和呈转性报告。体会指的是接触一件事、一篇文章、或者其他什么东西之后，对你接触的事物产生的一些内心的想法和自己的理解 本文内容如下：【下载该文档后使用Word打开】 篇一：电极电位的测量实验报告 一．实验目的 1.理解电极电位的意义及主要影响因素 2.熟悉甘汞参比电极的性能以及工作原理 3.知道电化学工作站与计算机的搭配使用方法 二．实验原理 电极和溶液界面双电层的电位称为绝对电极电位，它直接反应了电极过程的热力学和动力学特征，但绝对电极电位是无法测量的。在实际研究中，测量电极电位组成的原电池的电动势，而测量电极电位所用的参考对象的电极称为参考电极，如标准氢电极、甘汞电极、银-氯化银电极等，该电池的电动势为： E＝φ待测－φ参比 上述电池电动势可以使用高阻抗的电压表或电位差计来计量在该实验中，采用甘汞电极为研究电极，铁氰、化钾/亚铁
氰、化钾为测量电极。在1mol的KCl支持电解质下，分别用10mM 摩尔比1:1和1:2的铁氰、化钾/亚铁氰、化钾溶液在常温（27℃）以及45℃下测量，收集数据，可得到相同温度不同浓度的两条开路电位随时间变化曲线、相同浓度不同温度的两条开路电位随时间变化曲线。可以用电极电势的能斯特方程讨论温度对于电极电势的影响 三．实验器材 电化学工作站；电解池；甘汞电极；玻碳电极；水浴锅 铁氰、化钾／亚铁氰、化钾溶液（摩尔比1:1和1:2）（支持电解质为1MKCl）； 砂纸；去离子水 四．实验步骤 1.在玻碳电极上蘸一些去离子水，然后轻轻在细砂纸上打磨至光亮，最后再用去离子水冲洗。电化学工作站的电极也用砂纸轻轻打磨 2.在电解池中加入铁氰、化钾／亚铁氰、化钾溶液至其1/2体积，将玻碳电极和甘汞电极插入电解池中并固定好，将两电极与电化学工作站连接好，绿色头的电极连接工作电极，白色头的电极连接参比电极。 3.点开电化学工作站控制软件，点击setup―技术（technique）―开路电压―时间，设置记录时间为5min，记录数据时间间隔为0.1s，开始进行数据记录，完成后以txt形式保存实验结果。
山东建筑大学 课程设计说明书 题目：基于单片机的直流电压检测系统设计课程：单片机原理及应用B课程设计 院（部）：信息与电气工程学院 专业：通信工程 班级：通信111 姓名：张安珍 学号：2011081342 指导教师：张君捧 完成日期：2015年1月
目录 摘要......................................................... I I 正文.. (1) 1 设计目的和要求 (1) 3 设计内容和步骤 (2) 3.1单片机电压测量系统的原理 (2) 3.2 单片机电压测量系统的总体设计 (3) 3.2.1 硬件选择 (4) 3.2.2 软件选择 (4) 3.3 硬件电路的设计 (4) 3.3.1 输入电路模块设计 (4) 3.3.2 LM7805稳压电源电路介绍 (5) 3.3.3 显示模块电路设计 (5) 3.3.4 A/D转换设计 (7) 3.3.5 单片机模块的简介 (9) 3.4系统软件的设计 (12) 3.4.1主程序的设计 (12) 3.4.2 各子程序的设计 (14) 总结与致谢 (16) 参考文献 (17) 附录一系统整体电路图 (18) 附录二 A/D转换电路的程序 (19) 附录三 1602LCD显示模块的程序 (21)
摘要 随着电子科学技术的发展，电子测量成为广大电子工作者必须掌握的手段。对测量的精度和功能的要求也越来越高，而电压的测量甚为突出，因为电压的测量最为普遍。本设计在查阅了大量前人设计的数字电压表的基础上，利用单片机技术结合A/D转换芯片ADC0832构建了一个直流数字电压表。本文首先简要介绍了单片机系统的优势，然后详细介绍了直流数字电压表的设计流程，以及硬件系统和软件系统的设计。 本文介绍了基于89S51单片机的电压测量系统设计，介绍1602LCD液晶的功能和ADC0832的转换原理。该电路设计简单，方便。该设计可以测量0~5V的电压值，并在1602LCD液晶上显示出来。 本系统主要包括三大模块：主程序模块、显示模块、A/D转换模块，绘制点哭原理图与工作流程图，并进行调试，最终设计完成了该系统的硬件电路，在软件编程上，采用了c语言进行编程，开发了显示模块程序，A/D转换程序。 关键词：89S51单片机；1602LCD液晶；ADC0832
RLC正弦交流电路参数测量实验报告
【RLC正弦交流电路参数测量】实验报告 【实验目的】 1.熟悉正弦交流电的三要素，熟悉交流电路中的矢量关系； 2.学习用示波器观察李萨尔图形的方法； 3.掌握R,L,C元件不同组合时的交流电路参数的基本测量方法。 【实验摘要（关键信息）】 1.在面包板上搭接R、L、C的并联电路； 2、将R、L并联，测量电压和电流的波形和相位差，计算电路的功率因素。 3、将R、C并联，测量电压和电流的波形和相位差，计算电路的功率因素。 4、将R、L、C并联，测量电压和电流的波形和相位差，由相位差分析负载性质。计算功率因素。 【实验原理】 1.正弦交流电的三要素 初相角：决定正弦量起始位置； 角频率：决定正弦量变化快慢 幅值:决定正弦量的大小。 2.电路参数 在正弦交流电路的负载中，可以是一个独立的电阻器、电感器或电容器，也可以由他们相互组合（以串联为例）。电路里元件的阻抗特性为 当采用交流电压表、电流表和有功功率表对电路 测量时（三表法），可用下列计算公式来表述Z与 P、U、I相互之间的关系： 负载阻抗的模︱Z︱；负载回路的等效电阻 ； 负载回路的等效电抗； 功率因数cosφ;电压与电流的相位差φ 当φ>0时，电压超前电流；当φ<0时，电压滞后电流。 3.矢量关系：基尔霍夫定律在电路电路里依然成立，有和，可列出回路方程与节点方程。 【电路图】
电路图1 电路图2
电路图3 【实验环境（仪器用品等）】 面包板，示波器，1KΩ电阻，47Ω电阻,导线,函数发生器，10mH电感，0.1μF 电容 【实验操作】 1.分别按照电路图1、2、3在面包板上连接电路； 2.调节函数发生器，使其通道1输出频率为1KHz,峰峰值为5V的正弦波； 3.示波器校准，通道1接入函数发生器输出的信号，通道2接入通过47Ω小 电阻的信号，两通道地线要接在一起； 4.调节示波器，使其为李萨尔图形，观察两波形相位差，记录数据并分析。【实验数据与分析】 1.R、L并联
( 实验报告) 姓名：____________________ 单位：____________________ 日期：____________________ 编号：YB-BH-054017 电位电压的测定实验报告范文Experimental report on the measurement of potential and voltage
电位电压的测定实验报告范文 一．实验目的 1. 理解电极电位的意义及主要影响因素 2. 熟悉甘汞参比电极的性能以及工作原理 3. 知道电化学工作站与计算机的搭配使用方法 二．实验原理 电极和溶液界面双电层的电位称为绝对电极电位，它直接反应了电极过程的热力学和动力学特征，但绝对电极电位是无法测量的。在实际研究中，测量电极电位组成的原电池的电动势，而测量电极电位所用的参考对象的电极称为参考电极，如标准氢电极、甘汞电极、银-氯化银电极等，该电池的电动势为：E＝φ待测－φ参比 上述电池电动势可以使用高阻抗的电压表或电位差计来计量 在该实验中，采用甘汞电极为研究电极，铁氰、化钾/亚铁氰、化钾为测量电极。在1mol的KCl支持电解质下，分别用10mM摩尔比1:1和1:2的铁氰、化钾/亚铁氰、化钾溶液在常温（27℃）以及45℃下测量，收集数据，可得到相同温度不同浓度的两条开路电位随时间变化曲线、相同浓度不同温度的两条开路电位随时间变化曲线。可以用电极电势的能斯特方程讨论温度对于电极电势的影
响 三．实验器材 电化学工作站；电解池；甘汞电极；玻碳电极；水浴锅 铁氰、化钾／亚铁氰、化钾溶液（摩尔比1:1和1:2）（支持电解质为1M KCl）； 砂纸；去离子水 四．实验步骤 1. 在玻碳电极上蘸一些去离子水，然后轻轻在细砂纸上打磨至光亮，最后再用去离子水冲洗。电化学工作站的电极也用砂纸轻轻打磨 2. 在电解池中加入铁氰、化钾／亚铁氰、化钾溶液至其1/2体积，将玻碳电极和甘汞电极插入电解池中并固定好，将两电极与电化学工作站连接好，绿色头的电极连接工作电极，白色头的电极连接参比电极。 3. 点开电化学工作站控制软件，点击setup—技术（technique）—开路电压—时间，设置记录时间为5min，记录数据时间间隔为0.1s，开始进行数据记录，完成后以txt形式保存实验结果。 4. 将电解池放入45度水浴锅中，再重复一次步骤2和步骤3。 5. 将电解液换成铁氰、化钾／亚铁氰、化钾溶液（1:2）后重复一次步骤2至4 6. 实验结束后清洗电极和电解池，关好仪器设备，打扫卫生。 五．实验数据处理及分析 1. 在同一个图中作出相同温度不同浓度的两条开路电位随时间变化曲线 1) 常温（25℃），铁氰、化钾/亚铁氰、化钾溶液(摩尔比1:1和1:2)条件下： 2) 45℃，10mM铁氰、化钾/亚铁氰、化钾溶液(摩尔比1:1和1:2)条件下 2.在同一图中作出相同浓度不同温度测量的两条开路电位随时间变化曲线；
目录 1、课程设计目的 (2) 2、课程设计内容和要求 (2) 2.1、设计内容 (2) 2.2、设计要求 (2) 3、设计方案 (2) 3.1、设计思路 (2) 3.2、工作原理及硬件框图 (3) 3.3、硬件电路原理图 (4) 3.4、PCB版图设计 (6) 3.5 EWB仿真图形 (8) 4、课程设计总结 (9) 5、参考文献 (10) 一、课程设计目的 1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程； 2、学习使用PROTEL软件绘制电路原理图及印刷板图； 3、掌握使用EWB对所设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的正确性。 二、课程设计内容和要求 2.1 设计要求 设计一个大电流测量仪，具体要求如下： 1. 测量范围为10A, 100A, 1000A 2．量程可自动切换 3. 课程设计说明书 4. 电路原理图和印刷板图
5. 仿真图形和仿真结果 2.2 设计内容 （1）．通过图书馆互联网获取资料； （2）．学习了单片机的基本知识，知道了单片机有四个并口，P0，P1，P2，P3，并且简单了解了霍尔元件及其使用，复习模拟电子技术一些知识，如，集成运算放大电路的工作原理，通过自己所学知识将资料有效利用，获得电路图； （3 ）．学习EWB软件，及protel软件，将电路图进行仿真，得到波形图，及PCB板。 三．设计方案 3.1设计思路 （1）在元件的控制电流端通以电流I，并在片子平面的法线方向上，施以感应强度为B的磁场，那么在垂直于电流和磁场的方向上（即霍尔输出端之 间）将产生一个电势Vh（称霍尔电势，也有称霍尔电压），其大小正比于 电流强度I和磁感应强度B的乘积，这一现象就是常称的霍尔效应，霍尔 元件就是基于这一效应来工作的。 通电导线的周围存在磁场，其磁场的强弱正比于导线中的电流，若将通以恒定控制电流的霍尔元件放在通电导线周围的磁场中，则霍尔输出电压的大小就和导线中的、电流的大小成正比，通过控制磁场使大电流感应出小电流，便于我们测量。 （2）由A/D转换器将模拟信号转换为数字信号，可以通过单片机的高低电平来控制量程的自动切换。由于显示器只能显示模拟信号，所以需要D/A 转换器将数字信号转换为模拟信号！选取定量程后，进入下一个模块，开 始电流的测量。 （3）电流的测量电路功能说明参考图二的原理图说明！ 3.2基本原理图及设计框图
电压的测量方法
电压的测量 1. 电压测量的方法一般分为直接测量法和间接测量法两种。 直接测量法在测量过程中，能从仪器、仪表上直接读出被测参量的波形或数值。 间接测量是先对各间接参量进行直接测量，再将测得的数值代入公式，通过计算得到待测参量。 2. 测量电压的仪器一般有电压表、示波器、交流毫伏表等。 电压表可以用来测量直流电压、低频交流电压，其测量方法简便，精度较高，是测量电压的基本方法。 示波器测量法可以测量所有的电压信号。 交流毫伏表用于交流信号大小的测量。 3. 电表法模拟式直流电压测量 动圈式电压表 图1是动圈式电压表示意图。图中虚框内为一直流动圈式高灵敏度电流表，内阻为Re ，满偏电流(或满度电流)为Im ，若作为直流电压表，满度电压 另外增加了电阻，继而增加了三个电压量程 m e m U R I =?
图1 电子电压表 电子电压表中，通常使用高输入阻抗的场效应管(FET)源极跟随器或真空三极管阴极跟随器以提高电压表输入阻抗，后接放大器以提高电压表灵敏度，当需要测量高直流电压时，输入端接入分压电路。分压电路的接入将使输入电阻有所降低，但只要分压电阻取值较大，仍然可以使输入电阻较动圈式电压表大得多。图2是这种电子电压表的示意图。图中由于FET源极跟随器输入电阻很大(几百MΩ以上)，因此由Ux测量端看进去的输入电阻基本上由R0，R1…等串联决定，通常使它们的串联和大于10MΩ ,以满足高输入
阻抗的要求。同时，在这种结构下，电压表的输入阻抗基本上是个常量，与量程无关。 图2 4.电表法交流电压的测量 测量交流电压大小的仪表统称交流电压表。交流电压表分为模拟式电压表与数字式电压表两大类。模拟式电压表是先将交流电压经过检波器转换成直流电压后推动微安表头，由表头指针指示出被测电压的大小。检波器有三种类型，分别是平均值检波器、峰值检波器、有效值检波器，故电压表有三种类型，分别是平均值电压表、峰值电压表、有效值电压表。 平均值电压表 平均值电压表的基本原理方框图
交流电压测量 姓名 学号 日期 一、实验目的： 了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。 二、实验原理： 一个交流电压的大小，可以用峰值U ?，平均值U ，有效值U ，以及波形因数K F ，波峰因数K P 等表征，若被测电压的瞬时值为)(t u ，则 全波平均值为 ? = T dt t u T U 0 )(1 有效值为 ?= T dt t u T U 02 )(1 波形因数为 U U K F = 波峰因数为 U U K P ?= 而用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，如何利用不同检波特性的电压表的示值（即 读数）来正确求出被测电压的均值U ，峰值U ?，有效值U ，这便是一个十分值得注意的问题。 根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被 测电压的U ?、U 、U ，一般可根据表1的关系计算。 从表1可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，若读数相同，只分别表示不同波形的被测电压有效值U 相同和平均值U 相同，而其余的并不一定相同。
三、实验设备： 1、数字毫伏表1台； 2、函数信号发生器1台； 3、双踪示波器， 1台。 4、真有效值万用表 1个 四、实验内容： 调节函数信号发生器的输出幅度，使示波器的峰值读数为1V，观测各种电压表的读数 六、思考题： 1、实验过程中为了仪器的安全，电压表量程是否应尽量选大一些（如3V，10V甚至 30V档）？