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： 0.25

2、 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： 1.41

3、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 3.53V

4、.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) , 10μV

9. 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 )

TTT1A:

T

1 B: v(t)dt?T0112v(t)dt C: D: v(t)dtv(t)dt ???TT0002T6、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:0.01 B:0.1 C:1 D:10

7、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:0.01 B:0.1 C:1 D:10

9、根据dB及dBm的定义，当负载阻抗为____时，dB=dBm。( D ) A:75Ω B:150Ω C:300Ω D:600Ω

10、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 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

C: 对被测信号定时正向积分，对基准电压 定时反向积分

111、一台42 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:±1mV B:±2mV C:±0.1mV D:±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

f0?10000?100kHz100ms

若计数值N=5123，则门控时间为

T?NT0?N5123??51.23msf0100kHz

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＝±（

0.02%Vx?n字），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 word19 ⑴ 9999 ； ⑵ 19999 ； ⑶ 5999； 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？

13133 解（1）4位；（2）2位；（3）4 位（也可以说4位）；（4）2位位，

4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

58?V?32.2?10?6 相对误差＝1.8V

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

?V41.8?V????23.2?10?6Vx0.18V

[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0~20V DC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Vx=5.00V时，固有误差和相对误差分别为：

ΔVx＝±(0.1%×5.00V＋0.01V)＝±0.015V

当于0.01V。

?x?

?Vx?0.015?100%??100%??0.3%Vx5.00

ΔVx＝±(0.1%×15.00V＋0.01V)＝±0.025V

当Vx=15.00V时，固有误差和相对误差分别为：

?x?

?Vx?0.025?100%??100%??0.17%Vx15.00

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）

?U?示值相对误差为

?U?0.0015?100%??100%??0.03%Ux5

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

?U?0.001?100%??100%??1%Ux0.1

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V?1N2u?(k)， N为u(t)的一个周期内的采样点数可计算得到有效值。 k?1N⑸．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，

1均为全波整流），数学上定义为： U??u(t)dt， T为u(t)的周期。相当于交流电压

T0u(t)的直流分量。

对理想的正弦交流电压u(t)= Vp sin(ωt)，若ω=2π/T

T1 U?2?TT/2?Asin?tdt?o2A2A/2?cos?t?T??0.637A 0T??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)= Vp sin(ωt)，若ω=2π/T U~?1Vp＝0.707 Vp 2⑷波峰因数——峰值与有效值的比值，用Kp表示。KP?VpV?峰值

有效值

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