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电子测量实验讲义1实验三电压的测量一、实验目的1、研究不同检波方式的电子电压表在测量各种波形交流电压时的响应；2、研究交流电压表的频率响应；3、研究数字电压表与电子电压表测量各种波形交流电压时的区别。二、实验仪器DA16晶体管毫伏表、DA22高频毫伏表、GDS820示波器，EE1641B函数信号发生器、数字电压表三、实验原理1、电子电压表的波形响应电子电压表有多种型号，按它们检波器的不同，可分为均值电压表，有效值电压表和峰值电压表三种类型。一般电压表都是按正弦波有效值进行刻度的，因此，当被测电压为非正弦波时，随着波形的不同，会出现不同的结果，此现象称为电压表的波形响应。2、峰值电压表峰值电压主要由峰值检波器、步进分压器、直流放大器组成。目前，为了解决直流放大器的增益与零点漂移之间的矛盾，普遍采用了斩波式直流放大器。利用斩波器把直流电压变换成交流电压，并用交流放大器放大。到最后再把放大的交流电压恢复成直流电压。斩波式直流放大器的增益可以做的很高，而且噪声和零点漂移都很小。所以用它做成检波－放大式电压表，灵敏度可以达到几十uV。峰值电压表的一个优点是，可以把检波二极管及其电路从仪器引出放置在探头内。这对高频电压测量特别有利，因为可以把探头的探针直接接触到被测点。峰值电压表是按正弦有效值来刻度的，即：~ppVVK－电压表读数Vp－正弦电压的有效值Kp－正弦波的波峰因素电子测量实验讲义23、均值电压表均值电压表一般由宽带放大器和检波器组成。检波器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电路作为检波器。电压表的频率范围主要受宽带放大器带宽的限制。均值电压表的表头偏转正比于被测电压的平均值。平均值为：01()TVvtdtT具有正弦有效值刻度的均值电压表的读数为：VVKVaF11.1~－电压表读数~V－电压表所刻的正弦电压有效值V－被测电压平均值4、有效值电压表交流电压的有效值是指在一个周期内，通过某一纯电阻负载所产生的热量与一个直流电压在同一个负载上产生的热量相等时，该直流电压的数值就是交流电压的有效值。在现代有效值电压表中，常采用热电变换和模拟计算电路两种方法来实现有效值的测量。热电变换是通过一个热电偶实现的，当加入电压后，热电偶两端由于存在温差而产生热电动势，于是热电偶中将产生一个电流使得电流表偏转而产生读数。模拟计算电路是使用模拟电路直接实现有效值电压表的计算公式来得到电路的有效电压。5、数字电压表数字电压表测量交流电压是在直流电压测量的基础上增加AC-DC转换器扩展而成。平均值数字电压表利用检波、滤波实现AC-DC转换，其刻度按正弦波有效值刻度，可将读数换算成平均值，用这种电压表测量非正弦波时，自由通过波形系数和波峰系数换算，才能求出它们的有效值和峰值。有效值数字电压表则采用运算电路实现AC-DC转换，测得的值为有效值，习惯上也称为真有效值。四、实验内容和步骤1、调节函数发生器，使输出100KHz，峰—峰值等于5V(电压值用示波器测试)，分别用DA16和DA22两种电子电压表以及数字多用表对该输出信号进行测试，将读数记录进数据表格1。电子测量实验讲义32、将函数发生器改为三角波输出，频率、幅度与上述相同，重复上述的测量。3、将函数发生器改为方波输出、频率、幅度与上述相同，重复上述的测量。4、根据测得数据判断各电压表的检波类型。5、研究电子电压表DA16和DA22的幅频特性。调节函数发生器，使输出2.5MKHz，峰值为3V的正弦波，用DA16和DA22测量其输出值。然后逐步降低正弦信号的频率，幅度不变（可用示波器监测），观察电压表指示对频率变化的响应，并逐点记下电压表读数。5、研究数字多用表的幅频特性。（1）调节函数发生器，使输出200KHz，峰值为3V的正弦波，用数字多用表测量其输出值，然后逐步降低正弦信号的频率，幅度不变（可用示波器监测），观察电压表读书对频率变化的响应，并逐点记下电压表读数，记入表格4。（2）调节函数发生器，使输出200KHz，峰值为3V的方波，重复上述步骤，记入表格5。（3）根据表格4和表格5的数据，做出数字多用表的电压-频率曲线，并与电子电压表的结果进行比较，五、数据记录和处理表1电压表波形响应数据表信号源输出电压表读数波形峰值（V）DA16DA22数字电压表正弦5三角5方波5电压表型判断计算波形误差通过计算，分析上述三种电压表各属于什么类型的电压表。电子测量实验讲义4表2DA16频率响应数据表输入波形：正弦波；有效值：V；峰值：V频率（KHz）2500200010002001005030电压读数(V)与实际值比较频率（KHz）201053210.1电压读数(V)与实际值比较表3DA22－A频率响应数据表输入波形：正弦波；有效值：V；峰值：V频率（KHz）2500200010002001005030电压读数(V)与实际值比较频率（KHz）201053210.1电压读数(V)与实际值比较从表中可以看出什么变化规律？根据表2和表3的数据，做出这两种电子电压表的电压-频率曲线。表4数字多用表频率响应数据表输入波形：正弦波；有效值：V；峰值：V频率（KHz）20010050201053电压读数(V)与实际值比较频率（KHz）210.50.30.20.10.05电压读数(V)与实际值比较电子测量实验讲义5表5数字多用表频率响应数据表输入波形：方波；有效值：V；峰值：V频率（KHz）20010050201053电压读数(V)与实际值比较频率（KHz）210.50.30.20.10.05电压读数(V)与实际值比较六、思考题1、为什么当测量信号频率发生变化时，电压表的测量值会发生变化？2、三种电压表各有什么样的优缺点？3、对于频率为1000Hz的方波，适合用什么样的电压表进行测量？对于频率为10M的正弦波，适合用什么样的电压表进行测量？5、根据你的实验结果，请推算一下，你在实验中所用的数字多用表的频带宽度是多少？并将你推算出来的结果与说明书的频带宽度作比较。