电压测量练习题

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：0.252、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：1.413、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3.53V4、.峰值电压表的基本组成形式为________式。答案：检波—放大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),10μV9.四位半的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：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。（）√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5、交流电压V(t)的有效值的表达式为_____。(D)A:TdttvT0)(1B:TdttvT02)(1C:TdttvT0)(1D:TdttvT02)(16、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:0.01B:0.1C:1D:107、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:0.01B:0.1C:1D:109、根据dB及dBm的定义，当负载阻抗为____时，dB=dBm。(D)A:75ΩB:150ΩC:300ΩD:600Ω10、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421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:±1mVB:±2mVC:±0.1mVD:±0.2mV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Ux=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010000100Hz100fkms若计数值N=5123，则门控时间为00512351.23ms100kHzNTNTf又由斜率k=10V/100ms，即可得被测电压为Vx＝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。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nVx%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word19⑴9999；⑵19999；⑶5999；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）214位；（3）433位（也可以说4位）；（4）213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%Vx＋0.002%Vm）＝±（0.001%×1.8＋0.002%×2.0）＝±5.8×10－5V相对误差＝6102.328.158VV用2V量程档，测0.18V电压的误差为ΔV＝±（0.001%Vx＋0.002%Vm）＝±（0.001%×0.18＋0.002%×2.0）＝±4.18×10－5V相对误差6102.2318.08.41VVVVx[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0~20VDC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)＝±0.015V0.015100%100%0.3%5.00xxxVV当Vx=15.00V时，固有误差和相对误差分别为：ΔVx＝±(0.1%×15.00V＋0.01V)＝±0.025V0.025100%100%0.17%15.00xxxVV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）。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±0.01Ux±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%10050015.0%100xUUU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xUU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。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NkkuNV12)(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Um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：TdttuTU0)(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)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/TAAtTAtdtATUTTo637.02cos2sin122/02/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)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T21~UVp＝0.707Vp⑷波峰因数——峰值与有效值的比值，用Kp表示。有效值峰值VVKpP对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T，有22/pppVVK≈1.414⑸波形因数——有效值与平均值的比值，用KF表示。平均值有效值VVKF对理想的正弦交流电压u(t)=Vpsin(ωt)，若ω=2π/T，有11.122)/2()2/1(VVPPFVVK6.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。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。●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~~ppKVV式中α――电压表读数；V~――正弦电压有效值；KP――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Vp～＝2V～＝2α第三步，假设峰值等于Vp～的被测波形（任意波）输入，即Vp任意＝Vp～＝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Vp任意，再根