词条 | 电子电压表 |
释义 | 电子电压表是一种测量电压用的仪器。测量的电压范围大、频率范围广。其输入阻抗大,跨接后不致改变被测电路的工作状态,因而能测得真实电压。读数已从指针式逐步过渡为液晶显示。并已具有编程控制,能自动换档。 简介1915年,R.A.海辛用真空管电路测量电压,从而产生了电子管电压表。此后,电子线路技术的进步和电子器件的更新换代使电子电压表更趋完善,用途更为广泛成为测量技术中最基本的仪器。用电子电压表测量电压不必断开电路,方法简单,还可通过欧姆定律用电压法测量电路中的电流,形成以电压表为基础的多功能仪表(又称万用表)。50年代中期问世的数字电压表精确度和自动化程度高,便于单机智能化,因而特别适用于自动测试、监控和生产系统。 优点电子电压表与其他电压表相比,优点是:①输入阻抗大,对被测电路影响小,输入电容可低达5皮法;②灵敏度高,量程宽,可从纳伏到数千伏;③频率范围宽,可从直流到几吉赫;④精确度高,通常为百分之几,可高到十万分之几。数字电压表的读数有效数字已达 8┩位;⑤耐过载能力强,指示表头不直接接入被测电路,不易烧毁;⑥容易实现交流和直流电压、电流和阻抗测量的多功能化。 分类电子电压表分模拟型电压表(简称电子电压表)和数字型电压表两大类。 模拟型电压表由放大器、衰减器(分压器)、检波器、表头指示器和电源组成。直流电压表 (图1a)是交流电压表和万用表的基础。衰减器的作用是改变量程和调节信号电平,使其适配于直流放大器工作电平。直流放大器的作用,是提高输入阻抗、灵敏度和耐过载能力。直流放大器有直接耦合型和斩波器型。前者电路简单、成本低,但零点漂移严重,不适用于高灵敏电压表;后者适用于高灵敏直流电压表,但线路较复杂、成本高。常用的斩波器有光敏电阻型、机械继电器型、场效应管型和振动器型。表头指示器采用张带结构动圈式电流表后,精确度和抗冲击能力有明显改善。交流电压是靠检波器或热电偶将交流电压转换为直流电压后,再用直流电压表测量的。在电压计量中还可采用测热电阻法或直流补偿法(见电压测量)。交流电压表按电路结构分检波放大型和放大检波型 (图1b,c)。交流电压表虽用有效值刻度,但结构上大多采用峰值或平均值检波器,按正弦波因子折算成有效值。因此,在测量非正弦波电压时必然产生波形误差,只有用热偶转换器才能得出真有效值。 现代电子电压表广泛采用深度负反馈技术,以改善刻度的线性度,并削弱电源起伏、环境温度变化和元件参数参差对电压表性能的影响。新线路技术改善了电压表的性能并扩大了应用范围,如采样和锁相技术提高了灵敏度,扩大了频程和检测相差(如矢量电压表);又如用锁定放大器、同步检波器来测量微弱电压等。 电子电压表 数字型电压表数字电压表和数字计数器是数字型测量仪器的基础和典型代表。数字电压表的核心是模拟-数字转换器。模-数转换电路分为积分型与非积分型两类。伺服连续比较型、逐次逼近比较型、斜波型和阶梯波型属非积分型;电压-频率变换型、双斜率电压-时间变换型和脉宽调制型都属积分型。双斜率电压-时间变换器 (图2a)性能较好,其精确度只取决于基准电压和精确度,而积分元件和振荡器只要求频率稳定,而绝对值对变换器精确度并无影响,因而能大大简化生产和调试过程。它的工作原理是:输入信号ui在T1时间内向C1充电,充电斜率正比于ui,图中T1=100毫秒,由1兆赫振荡器和五位计数器及逻辑控制电路来控制。控制电路将计数器置零后,S2断开,S1接通,ui向C1电,计数器开始计数。记满 5位 (103×1微秒=100毫秒)时即送出一个进位脉冲,通过逻辑控制电路使S1接通基准电压,计数器输出进位脉冲后自动置零,开始继续计数。基准电压的幅度恒定不变且极性与ui相反,所以C1上的电荷以恒定斜率放电。当C1上电荷放完为零时,运算放大器的输出电压u0等于零,检零器送出信号至逻辑控制器,关闭“与”门,计数器读数正比于放电时间T2,即正比于输入电压ui。图2b为双斜率电压-时间转换器的电压-时间关系图。 |
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