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電壓測量的可測頻率范圍極寬,從直流到幾吉赫甚至更高頻率;量程大,可以從納伏到上千伏;精確度由百分之幾十到萬分之幾。在電壓測量中,往往將 1兆赫以下的電壓稱為低頻電壓;而 1兆赫以上的電壓稱為高頻電壓(或射頻電壓)。高頻電壓的量程一般分為大電壓(10伏以上)、中電壓(0.1~10伏)、小電壓(1微伏~0.1伏)和微電壓(1微伏以下)。其中,中電壓的測量精度最高,而大、小和微電壓的測量都由中電壓標(biāo)準(zhǔn)定標(biāo)。實(shí)際測量的電壓值有峰值、平均值和有效值。

檢波法

利用電子管、晶體管的檢波作用將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓進(jìn)行測量。檢波式電壓表的工作頻率一般從幾十赫到一千多兆赫,量程達(dá) 100微伏~1000伏。頻率在300兆赫以下時,精確度一般約為百分之幾,頻率在1000兆赫時則可達(dá)百分之幾十。

采樣法

采樣實(shí)質(zhì)上是頻率變換,是用一系列離散的取樣脈沖來描述一個連續(xù)變量的過程。一般是將被測高頻信號變成20千赫的低頻信號,再進(jìn)行檢波測量。這種電壓表的頻率范圍為 1~1000兆赫,甚至更高;電壓范圍約300微伏~1伏(外接衰減器可測量大的電壓),精確度從百分之一到百分之十幾。

熱電法

主要采用熱電轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)或微電位計(jì)。熱電轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)由熱電偶配以適當(dāng)?shù)南蘖?a href="/baike/list_1353.html">電阻或衰減器組成,可測0.1~300伏或更高的電壓,頻率范圍一般為20赫~100兆赫,若采取高頻補(bǔ)償措施則可達(dá)1000兆赫,測量精確度約為 0.01%~1%(定標(biāo)后)。利用多元熱偶特制的熱電轉(zhuǎn)換器,在低頻段的交直流轉(zhuǎn)換精度可達(dá)1×10-5或更高,當(dāng)代的低頻電壓原始標(biāo)準(zhǔn)皆屬此類;微電位計(jì)主要由熱電偶和圓盤電阻組成,利用已知電流乘電阻得到標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓,一般為0.1微伏~400毫伏,頻率范圍一般為0~1000兆赫,精確度為0.02%~5%。

測輻射熱器法

一般是利用測輻射熱電阻(簡稱測熱電阻)進(jìn)行測量。實(shí)用的測熱電阻主要有熱敏電阻、鎮(zhèn)流電阻和薄膜熱變電阻。熱敏電阻的靈敏度最高(可達(dá)數(shù)萬歐/瓦),但頻率響應(yīng)差;鎮(zhèn)流電阻的靈敏度較高(約數(shù)千歐/瓦),頻率響應(yīng)也較差。薄膜熱變電阻的靈敏度較低(約1~100歐/瓦),但頻率響應(yīng)好,可根據(jù)不同需要選用。測輻射熱裝置的工作原理是利用測熱電阻對電功率的敏感性,將被測高頻電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的阻值變化,再根據(jù)功率替代原理,利用測熱技術(shù)以已知的直流或低頻電壓代替高頻電壓。這種裝置有功率計(jì)式(標(biāo)準(zhǔn)表式)和標(biāo)準(zhǔn)源式二種類型。前者是通過測量功率和阻抗換算出電壓,隨著功率和阻抗測量精確度的不斷提高,可以達(dá)到很高的精確度,是建立高頻電壓原始標(biāo)準(zhǔn)的方法之一;后者是直接給出標(biāo)準(zhǔn)電壓值,比較方便,可獲得較高的精確度,其典型的方案是測熱電阻電橋。高頻電壓的原始標(biāo)準(zhǔn)主要是測輻射熱裝置。它的量程約為0.1~1伏,頻率范圍約為10~1000兆赫,精確度約為0.2%~1%。

高頻電壓測量

測量高頻電壓一般是在同軸系統(tǒng)中進(jìn)行。

影響高頻電壓測量的精確度的主要因素有:①傳輸誤差,由于被校設(shè)備的輸入阻抗與傳輸線不匹配,在傳輸線上會有駐波存在,使被校設(shè)備的輸入面和標(biāo)準(zhǔn)電壓面的電壓不等,所引入的誤差是高頻測量時的主要誤差;②加載誤差;③接地電流引入的誤差;④干擾引入的誤差;⑤波形誤差等。

模擬式電子電壓表,一般是用磁電式電流表頭作為指示器。由于磁電式電流表只能測量直流電流,測量直流電壓時,可直接經(jīng)放大或經(jīng)衰減后變成一定量的直流電流驅(qū)動直流表頭的指針偏轉(zhuǎn)指示其大小;測量交流電壓時,須經(jīng)過交流-直流變換器,將被測交流電壓先轉(zhuǎn)換成與之成比例的直流電壓后,再進(jìn)行直流電壓的測量。

在模擬式電子電壓表中,大都采用整流的方法將交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號,然后通過直流表頭指示讀數(shù),這種方法稱為檢波法;另外還有熱電偶轉(zhuǎn)換法和公式轉(zhuǎn)換法等。

數(shù)字式電壓表

數(shù)字式電壓表首先利用模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換原理,將被測的模擬量電壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量,用數(shù)字式直接顯示被測電壓的量值。與模擬式電壓表相比,數(shù)字式電壓表具有精度高、測量速度快、抗干擾能力強(qiáng)、自動化程度高、便于讀數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。

最基本、最常見的數(shù)字電壓表是直流數(shù)字電壓表(DVM),在其輸入端配以不同的轉(zhuǎn)換器或傳感器就可測量交流電壓、電流、電阻等電量。它是多種數(shù)字測量儀器的基本組成部分。