電壓是電子測(cè)量的一個(gè)主要參數(shù)。
電參量的基礎(chǔ):表征電信號(hào)能量的三個(gè)基本參數(shù):電壓、電流、功率。u=ir i=u/r r=u/i p=iu=u2/r=i2r。電測(cè)量中,許多電量的測(cè)量可以轉(zhuǎn)化為電壓測(cè)量。
電壓的派生量,例如,調(diào)幅度,波形的非線性失真系數(shù)等等。
在非電量測(cè)量中,大多數(shù)物理量(如溫度、壓力、振動(dòng)、速度等)的傳感器大多是電壓作輸出的。
因此,電壓測(cè)量是其它許多電參量、非電參數(shù)測(cè)量的基礎(chǔ)。
1.電壓測(cè)量的基本要求
(1)頻率范圍廣:零頻(直流)~109hz
低頻:1mhz以下;高頻(射頻):1mhz以上。
(2)測(cè)量范圍寬
微弱信號(hào):心電醫(yī)學(xué)信號(hào)、地震波等,納伏級(jí)(10-9v);
超高壓信號(hào):電力系統(tǒng)中,數(shù)百千伏。
(3) 應(yīng)有足夠高的測(cè)量準(zhǔn)確度(10-1至10-9)
電壓表精確度表示方法:
滿度值的百分?jǐn)?shù)±β%um:具有線性刻度模擬式電壓表采用,±β%為滿度相對(duì)誤差,um為電壓表滿刻度值。
讀數(shù)值的百分?jǐn)?shù)±α%ux:具有對(duì)數(shù)刻度電壓表采用,±α%為讀數(shù)相對(duì)誤差,ux為電壓表測(cè)量讀數(shù)值。
±(α%ux+β%um):數(shù)字電壓表采用。
(4) 應(yīng)有足夠高的輸入阻抗
在多級(jí)系統(tǒng)中,輸出級(jí)阻抗對(duì)下一輸入級(jí)有影響。
直流測(cè)量中,輸入阻抗與被測(cè)信號(hào)源等效內(nèi)阻形成分壓,使測(cè)量結(jié)果偏小。
如:采用電壓表與電流表測(cè)量電阻,
當(dāng)測(cè)量小電阻時(shí),應(yīng)采用電壓表并聯(lián)方案;
當(dāng)測(cè)量大電阻時(shí),應(yīng)采用電流表串聯(lián)方案。
交流測(cè)量中,輸入阻抗的不匹配引起信號(hào)反射。
電壓表等效為ri//ci,是被測(cè)電路的額外負(fù)載。
為使被測(cè)電路工作狀態(tài)少受影響,應(yīng)具有高輸入阻抗,即ri盡量大、ci盡量小。
(5)應(yīng)有足夠高的抗干擾能力
應(yīng)采取一些抗干擾措施,如良好接地、使用短的測(cè)試線、進(jìn)行屏蔽等,以減小干擾的影響。
2.電壓測(cè)量?jī)x器的分類
(1)模擬式電壓表
指針式電壓表:用磁電式電流表作為指示器
模擬示波器: 刻度比較
特點(diǎn):模擬表----駕駛臺(tái)儀表多,一目了然;高頻電壓表。
(2)數(shù)字式電壓表
經(jīng)a/d將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)
特點(diǎn):數(shù)字表----精度高,輸入阻抗高,便于與計(jì)算機(jī)聯(lián)接。
圖1 模擬儀器圖 圖2 數(shù)字儀器圖