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电压表原理

电压表原理

电压表是测量电压的一种仪器,常用电压表——伏特表。符号:V,在灵敏电流计里面有一个永磁体,在电流计的两个接线柱之间串联一个由导线构成的线圈,线圈放置在永磁体的磁场中,并通过传动装置与表的指针相连。大部分电压表都分为两个量程。电压表有三个接线柱,一个负接线柱,两个正接线柱,电压表的正极与电路的正极连接,负极与电路的负极连接。电压表必须与被测用电器并联。电压表是个相当大的电阻器,理想的认为是断路。

传统的指针式电压表包括一个灵敏电流计,在灵敏电流计里面有一个永磁体,在电流计的两个接线柱之间串联一个由导线构成的线圈,线圈放置在永磁体的磁场中,并通过传动装置与表的指针相连。大部分电压表都分为两个量程。电压表有三个接线柱,一个负接线柱,两个正接线柱,电压表的正极与电路的正极连接,负极与电路的负极连接。

 

指针式电压表原理

传统的指针式电压表和电流表都是根据一个原理就是电流的磁效应。电流越大,所产生的磁力越大,表现出的就是电压表上的指针的摆幅越大,电压表内有一个磁铁和一个导线线圈,通过电流后,会使线圈产生磁场,线圈通电后在磁铁的作用下会发生偏转,这就是电流表、电压表的表头部分。

由于电压表要与被测电阻并联,所以如果直接用灵敏电流计当电压表用,表中的电流过大,会烧坏电表,这时需要在电压表的内部电路中串联一个很大的电阻,这样改造后,当电压表再并联在电路中时,由于电阻的作用,加在电表两端的电压绝大部分都被这个串联的电阻分担了,所以通过电表的电流实际上很小,所以就可以正常使用了。

指针式电压表又叫模拟式电压表,一般都采用磁电式直流电流表头作为被测电压的指示器。测量直流电压时,可直接或经放大或经衰减后变成一定量的直流电流驱动直流表头的指针偏转指示。测量交流电压时,必需经过交流-直流变换器即检波器,将被测交流电压先转换成与之成比例的直流电压后,再进行直流电压的测量。

 

数字电压表原理

数字电压表(DigitalVoltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低,不能满足数字化时代的需求,采用单片机的数字电压表,有精度高、抗干扰能力强,可扩展性强、集成方便等特点。目前,由各种单片A/D转换器构成的数字电压表,已被广泛用于电子及电工测量、工业自动化仪表、自动测试系统等智能化测量领域,示出强大的生命力。与此同时,由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平。

数字电压表是一种精密的电子仪器,它主要由输入电路、A/D转换器、逻辑控制电路、计数器、译码显示电路以及电源等部分组成,其结构如图所示。

 

数字电压表原理

其工作过程主要为以下三步:一是输入模拟量的直流电压;二是A/D变换器将模拟量直流电压变换成数字量脉冲输出;三是计数器检测脉冲数,由译码显示电路以数字形式显示被测电压值。由此可见,数字电压表的核心是模/数转换(A/D)电路。A/D变换器把被测电压直接或间接地转换为与之成比例的数字量。在各类数字电压表中,Z常用的A/D转换器是逐次比较式和双积分式转换器。

逐次逼近比较型

逐次逼近比较型电压表是利用被测电压与不断递减的基准电压进行比较,通过比较Z终获得被测电压值,然后送显示器显示的。虽然逐次比较需要一定时间,要经过若干个节拍才能完成,但只要加快节拍的速度,还是能在瞬间完成一次测量的。

 

逐次逼近比较型数字电压表原理框图

逐次比较式A/D转换器的精密度主要取决于D/A转换器的精密度和稳定性,并与比较器的灵敏度有关。其转换时间由转换的位数和时钟信号的频率决定,与输入电压的大小无关。此外,由于逐次比较式A/D转换器是将被测电压在抽样时的瞬时值与基准电压进行比较,因此叠加在被测电压上的交变干扰信号会直接影响比较器而引发转换误差,所以这种A/D转换器抗干扰能力较差。

双积分式A/D转换器又称积分编码式A/D转换器,其基本原理框图如图所示。

 

双积分式数字电压表原理框图

它由模拟电路和数字电路两部分组成:模拟电路部分由基准电压+Er和-Er、模拟开关S1~S4、积分器和比较器等组成;数字电路部分由逻辑控制电路、时钟发生器、计数器与寄存器等组成。

双积分式A/D变换具有以下特点:

(1)RC积分时间常数和时钟脉冲频率的变化不影响转换精度。这是由于RC时间常数和时钟脉冲频率的变化在两次积分中相互抵消的缘故。

(2)比较器的偏移不会引起误差。这是由于双积分式A/D转换器在一次转换过程中(采样期和比较期),比较器的输入两次跨过零点。

(3)对串模干扰的YZ性能好。因为双积分式A/D转换器只响应于输入电压的平均值,所以若在采样期内串入噪声电压的平均值为零,则串模干扰电压就不会对转换精度造成影响。

(4)双积分式A/D转换器的转换速度较慢。

2017-02-20  浏览次数:2096
本文来源:https://www.yiqi.com/citiao/detail_391.html
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