交流电压测量——4

（常规仪器方式）

一、实验目的：

了解交流电压测量的基本原理，分析几种典型电压波形对不同检波特性电压表的响应，以及它们之间的换算关系，并对测量结果做误差分析。

二、实验原理：

ˆ，平均值U，有效值U，以及波形因数K，波峰一个交流电压的大小，可以用峰值UF

因数KP等表征，若被测电压的瞬时值为u(t)，则

全波平均值为

有效值为 波形因数为 波峰因数为

U1TT0u(t)dt

U1T2u(t)dtT0

KFKPUU ˆUU

而用来测量电压的指针式电压表中的检波器有多种形式，一般来说，具有不同检波特性的电压表都是以正弦电压的有效值来定度的，但是，除有效值电压表外，电压表的示值本身并不直接代表任意波形被测电压的有效值。因此，如何利用不同检波特性的电压表的示值（即

ˆ，有效值U，这便是一个十分值得注意的问读数）来正确求出被测电压的均值U，峰值U题。

根据理论分析，不同波形的电压加至不同检波特性的电压表时，要由电压表读数确定被

ˆ、U、U，一般可根据表1的关系计算。 测电压的U从表1可知，用具有有效值响应的电压表和平均值响应的电压表分别对各种波形的电压测量时，若读数相同，只分别表示不同波形的被测电压有效值U相同和平均值U相同，而其余的并不一定相同。

表1 电压表 类型 波形 读数 正弦 A1 平均值检波 锯齿 A2 三角 A3 方波 A4 正弦 A1 有效值检波 锯齿 A2 三角 A3 方波 A4 ˆ UUU

2A1 A1 42422242A2 A2 423A3 A3 22A4 A4 2A1 A1 3A2 A2 3A3 A3 A4 A4 32222222222 A1 A2 A3 A4 A1 332A2 2A3 A4 三、实验设备：

1、 DA-16晶体管毫伏表（均值检波）1台； 2、TD1914A数字毫伏表（有效值检波）1台；

3、函数信号发生器，型号YB1634，指标：0.2Hz-2MHz，数量1台； 4、双踪示波器，型号YB4320A，指标：20MHz，数量1台。

四、实验预习要求：

1、复习好《电子测量》中电压测量的有关章节。

2、参照仪器使用说明书，了解DA-16晶体管毫伏表、TD1914数字毫伏表、函数信号发生器及双踪示波器的使用方法。

3、详细阅读实验指导书，作好绘制波形和测试记录的准备。

五、实验步骤：

1、将均值电压测量的实验仪器准备就绪，如下图所示。 2、将DA-16晶体管毫伏表置于1V/0db档位，如下图所示。 3、将DA-16晶体管毫伏表的输入线短接，如下图所示。

4、将DA-16晶体管毫伏表接通电源，待表针稳定，进行调零，如下图所示。

5、打开函数信号发生器的电源，选择产生1KHz左右的正弦波信号，如下图所示。 6、将函数信号发生器的信号线与DA-16晶体管毫伏表的输入端相接，如下图所示。 7、调节函数信号发生器的幅度输出，使DA-16的指示为0.7V，如下图所示。 8、打开示波器的电源，并进行校准，如下图所示。

9、将示波器探头与信号相接，并读出信号峰值，填入表2，如下图所示。

10、由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使电压表指示为0.7V，然后由示波器读出信号峰值，填入表2。

11、将DA—16电压表（平均值检波）换为TD1914A电压表（有效值检波），选择1V/0db档位，并将其输入线短接，自动调零，如下图所示。

12、将示波器、函数信号发生器、电压表进行连接，如下图所示。

13、调节函数信号发生器的输出幅度，使电压表显示为0.7V，并从示波器上读出信号峰值，填入表2，如下图所示。

14、由函数信号发生器分别产生三角波、方波，并调节其幅度使电压表指示为0.7V，然后由示波器读出信号峰值，填入表2。

ˆ和由示波器直接读出的峰值Uˆ是否一致，并将测比较由各电压表读数计算出的峰值U量和计算结果填入表2。

表2 电压表类型 平均值检波 DA—16 有效值检波 TD1914 波 形 读 数 由读数计算 示波器读数 正弦 三角 方波 正弦 三角 方波 0．7V 0．7V 0．7V 0．7V 0．7V 0．7V ˆ U 误差分析

15、按照上述操作方法，调节函数信号发生器的输出幅度，使示波器的峰值读数为1V，观测各种电压表的读数与波形的关系，测量结果填入表3，并求出电压测量的波形误差。

表3 输入波形 示波器读数 DA—16读数 TD1914A读数 误差分析 正弦波 1V 三角波 1V 方波 1V

六、思考题：

1、实验过程中为了仪器的安全，电压表量程是否应尽量选大一些（如3V，10V甚至30V档）？

2、为什么模拟电压表一定要有峰值、均值、有效值响应特性之分？它们能由一种代替吗？它们各有什么特点？各用在什么场合下？