电压测量的基本要求和电压测量仪器的分类

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电压是电子测量的一个主要参数。
电参量的基础:表征电信号能量的三个基本参数:电压、电流、功率。U=IR I=U/R R=U/I P=IU=U2/R=I2R。电测量中,许多电量的测量可以转化为电压测量。
电压的派生量,例如,调幅度,波形的非线性失真系数等等。
在非电量测量中,大多数物理量(如温度、压力、振动、速度等)的传感器大多是电压作输出的。
因此,电压测量是其它许多电参量、非电参数测量的基础。

1.电压测量的基本要求
(1)频率范围广:零频(直流)~109Hz
低频:1MHz以下;高频(射频):1MHz以上。
(2)测量范围宽
微弱信号:心电医学信号、地震波等,纳伏级(10-9V);
超高压信号:电力系统中,数百千伏。
(3) 应有足够高的测量准确度(10-1至10-9)
电压表精确度表示方法:

    1. 满度值的百分数±β%Um:具有线性刻度模拟式电压表采用,±β%为满度相对误差,Um为电压表满刻度值。
    2. 读数值的百分数±α%Ux:具有对数刻度电压表采用,±α%为读数相对误差,Ux为电压表测量读数值。
    3. ±(α%Ux+β%Um):数字电压表采用。

(4) 应有足够高的输入阻抗
在多级系统中,输出级阻抗对下一输入级有影响。
直流测量中,输入阻抗与被测信号源等效内阻形成分压,使测量结果偏小。
如:采用电压表与电流表测量电阻,

      1. 当测量小电阻时,应采用电压表并联方案;
      2. 当测量大电阻时,应采用电流表串联方案。

交流测量中,输入阻抗的不匹配引起信号反射。

      1. 电压表等效为Ri//Ci,是被测电路的额外负载。
      2. 为使被测电路工作状态少受影响,应具有高输入阻抗,即Ri尽量大、Ci尽量小。

(5)应有足够高的抗干扰能力
应采取一些抗干扰措施,如良好接地、使用短的测试线、进行屏蔽等,以减小干扰的影响。
2.电压测量仪器的分类
(1)模拟式电压表
指针式电压表:用磁电式电流表作为指示器
模拟示波器: 刻度比较
特点:模拟表----驾驶台仪表多,一目了然;高频电压表。
(2)数字式电压表
经A/D将模拟信号转换为数字信号
特点:数字表----精度高,输入阻抗高,便于与计算机联接。
电压测量的基本要求和电压测量仪器的分类 电压测量的基本要求和电压测量仪器的分类
图1 模拟仪器图 图2 数字仪器图

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