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电压测量练习题

第五章电压测量

一、填空题

1、用一只级50V的电压表测量直流电压，产生的绝对误差≤__伏。

答案：

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：

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

4、.峰值电压表的基本组成形式为________式。

答案：检波—放大

5、均值电压表的工作频率范围主要受_______的限制，而灵敏度受放大器_______ 的限制。答案：宽带放大器带宽内部噪声

6、在150Ω的电阻上，测得其电压电平为+20dBv，其对应的功率电平应为________。

答案：+26dBm

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，则其分辨力为________ 。

答案：(或四位半) , 10μV

8、DVM测量系统输入端采取的措施，是提高CMR的行之有效的方法。

答案：浮置

9. 四位半的DVM测量15V的稳压电源电压为，取四位有效数字时其值为。

答案：

二、判断题：

1、对双积分式DVM来说，串模干扰的最大危险在低频。（）√

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。（）√

3、峰值电压表按有效值刻度，它能测量任意波形电压的有效值。（）√

4、积分式DVM对一定的积分时间T，干扰频率越高，SMR越大。（）×

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

3、设测量电压时的相对误差的γ，则其分贝误差γ[dB]= ____。( B ) A: 20γlg B: 20)1lg(γ+ C: 10γlg D: 10)1lg(γ+

4、DVM 的固有误差表示为V ?＝±（m x V V %%βα+），其中第一项x V %α 称为 ( B )。 A:满度误差； B:读数误差； C:量化误差； D:零漂误差。

5、交流电压V(t)的有效值的表达式为_____。( D )

dt t v T

0)(1 B: ?T

dt t v T 02

)(1

C: ?T

dt t v T 0)(1 D: ?T

dt t v T 0

)(1

6、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: 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: B:0.1 C:1 D:10

8、DMM 的串模抑制比定义为20b

U U lg

，其中a U 和b U 分别表示（）。( A )

A:干扰电压峰值和由干扰电压引起的最大测量误差 B:干扰电压峰值和干扰电压平均值 C:干扰电压有效值和干扰电压最大值 D:由干扰电压引起的平均测量误差和最大测量误差

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 C: 对被测信号定时正向积分，对基准电压定时反向积分

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 11、一台4

位DVM ，因有误差为±（%读数+1字），则在2V 量程上的满度误差为 ( C )。 A:±1mV B:±2mV C:± D:±

12. ( C )电压表的一个缺点是对信号波形的谐波失真所引起的波形误差非常敏感。 A:平均值 B:有效值 C:峰值 D:选频电平

13. 数字多用表中，电阻的测量通常采用( C )来实现。 A:恒流源通过电阻测电压； B: 恒压源加于电阻测电流； C:R-T 变换法； D:电桥平衡法。

四、简答题

1. 由交流电压表测量的基本模式入手，阐述电压表怎样实现交流电压的测量的。并举一例子(某电压表)说明表头是如何刻度的？

①由直流微安表和分压表及分压电阻构成最基本的直流电压表； ②再通过AD/DC 变换器后接直流电压表；

③不同的ADDC 变换就派生出各种不同类型的交流电压表。交流电压表一般都要求以正弦波的有效值定度表头刻度。

如：峰值检波电压表的表头偏转是正比于被测电压峰值的，所以示值2

～

p U U =α

若被测～p U 是任意波的峰值，则示值αU 无直接物理意义。

5-18 基本量程为的四位斜坡电压式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U x = 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

010000

100Hz 100f k ms =

若计数值N=5123，则门控时间为

005123

51.23ms 100kHz N T NT f ==

又由斜率k=10V/100ms ，即可得被测电压为 V x ＝kT ＝10V/100ms ×＝

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。 5-20 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，其分辩力是多少？⑶工作误差为V ?＝±（字n V x +%02.0），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，问它的分辩力是多少？解（1）4位；（2）2

位；（3）433 位（也可以说4位）；（4）21

3位位，

其中第二种的最小量程为，它的分辨率是10μV 。

★★数字电压表的固有误差ΔU ＝±（%读数＋%满度），求用2V 量程测量和电压时产生的绝对误差和相对误差。解：用2V 量程档，测电压的误差为 ΔV ＝±（%V x ＋%V m ）

＝±（%×＋%×）＝±×10－5

V 相对误差＝

6102.328.158-?=V

μ 用2V 量程档，测电压的误差为 ΔV ＝±（%V x ＋%V m ）

＝±（%×＋%×）＝±×10－5

相对误差 6102.2318.08.41-?±=±=?=

V V x μγ [例] 一台3位半的DVM 给出的精度为：±（%读数+1字），如用该DVM 的0~20V DC 的基本

量程分别测量和的电源电压，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 对应的刻度系数为字，因而满度误差“1字”相当于。当Vx=时，固有误差和相对误差分别为： ΔVx ＝±%×＋＝±

0.015

100%100%0.3%5.00x x x V V γ?±=

?=?=±

当Vx=时，固有误差和相对误差分别为：

ΔVx ＝±%×＋＝±

0.025

100%100%0.17%15.00x x x V V γ?±=

?=?=±

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）。

5-24、一台DVM ，准确度为，温度系数为，在室温为

28℃时用2V 量程档分别测量2V 和两个电压，试求此时的示值相对误差。 ★一台

DVM ，准确度为

，温度系数为

，在室温为28℃时用2V 量程档分别

测量2V 和两个电压，试求此时的示值相对误差。

解：先求温度差：28℃－(23＋1)℃＝4℃，这时由于升高4℃而引起的附加误差为 Δt ＝4℃×（%V x ＋%V m ）/℃＝%V x ＋%V m

这个附加误差应加在原有的准确度上，故最大总误差为

ΔV ＝±（%V x ＋%V m ）用2V 量程档，测2V 电压的误差为

ΔV ＝±（%×2V ＋%×2V ）＝±76×10－6V

相对误差＝

61038276-?=V

μ 用2V 量程档，测电压的误差为

ΔV ＝±（%×＋%×2V ）＝（%＋%）V ＝%V ＝μV

相对误差＝

ppm V

9410944.06.376=?=-μ

用一只四位DVM 的5V 量程分别测量5V 和电压，已知该仪表的准确度为±±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±，所以绝对误差 ΔU ＝±%×5±1个字＝±±＝±（V ）示值相对误差为 %03.0%1005

0015

.0%100±=?±=??=

x U U U γ ⑵ 测量电压时的误差

绝对误差为 ΔU ＝±%×±1个字＝±±≈±（V ）示值相对误差为 %1%1001

.0001

.0%100±=?±=??=

x U U γ 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。

5-1. 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∑=≈

N k k u N V 1

)(1， N 为u (t)的一个周期内的采样点数可计算得到有效值。

⑸．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U m 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，

均为全波整流），数学上定义为： ?=T

dt t u T U 0

)(1， T 为u (t)的周期。相当于交流电压

u (t)的直流分量。

对理想的正弦交流电压u (t)= V p sin(ωt)，若ω=2π/T

[]A A t T A tdt A T

U T T o

637.02cos 2sin 1

/02

/===

=?π

ωωω 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)= V p sin(ωt)，若ω=2π/T 21

U V p ＝ V p ⑷波峰因数——峰值与有效值的比值，用Kp 表示。有效值

峰值

V K p P

对理想的正弦交流电压u (t)= V p sin(ωt)，若ω=2π/T ，有 22

/==

p p p V V K ≈

⑸波形因数——有效值与平均值的比值，用K F 表示。平均值

有效值==

V V K F 对理想的正弦交流电压u (t)= V p sin(ωt)，若ω=2π/T ，有

11.12

2)/2()2/1(V V ≈===

ππP P F V V K 6. 简述峰值电压表和平均值电压表的灵敏度和带宽特性，如何由峰值电压表和平均值电

压表的读数换算得到被测电压的有效值。 ☆☆电压表的使用 ★★★P198

了解不同电压表的性能特点，根据应用场合加以选用。

峰值电压表为检波－放大式电压表。其特点是：峰值响应、频率范围较宽（达1000MHz ）但灵敏度低（mV 级）。由峰值表得到的读数还需根据波峰因数进行换算。注意：测量波峰因数大的非正弦波时，由于削波可能产生误差。

均值电压表为放大-检波式电压表。其特点是：均值响应、灵敏度比峰值表有所提高但频率范围较小（<10MHz ），主要用于低频和视频场合。由均值表得到的读数的换算：根据波形因数，将读数换算成有效值（或均值）。

有效值电压表是测量电压有效值的理想电压表，可以直接读出有效值，非常方便。

由于削波和带宽限制，将可能损失一部分被测信号的有效值，带来负的测量误差。另外，一般有效值电压表较为复杂，价格较贵。

宽频电平表可测量以分贝表示的功率电平和电压电平。被测信号的电压电平由步进衰减器读数与表头读数相加得到。功率电平：当输入阻抗等于表头标定时采用的零刻度基准阻抗600Ω时，功率电平与电压电平具有相同的表头刻度。否则，需用10i

Z Z 0

进行修正。选频电平表内部放大器对窄带中频放大，增益很高，使测量灵敏度得到大幅提高。能够适合测量小信号。

峰值电压表的增益可以做得很高，而且噪声和零点漂移都很小，灵敏度可高达几十μV ，故常称超高频毫伏表。峰值响应，即：u (t) 峰值检波放大驱动表头

原理：由二极管峰值检波电路完成。通过二极管正向快速充电达到输入电压的峰值，而二极管反向截止时“保持”该峰值。有二极管串联和并联两种形式。从波形图可以看出，峰值检波电路的输出存在较小的波动，其平均值略小于实际峰值。Word8 ●表头刻度按（纯）正弦波有效值刻度。

因此：当输入u (t)为正弦波时，读数α即为u (t)的有效值V （而不是该纯正弦波的峰值Vp ）。对于非正弦波的任意波形，读数α没有直接意义（既不等于其峰值Vp 也不等于其有效值V ）。但可由读数α换算出峰值和有效值。㈠刻度特性

峰值电压表是按正弦有效值来刻度的，即

~p p K V V =

=α

式中 α――电压表读数； V ~――正弦电压有效值； K P ――正弦波的波峰因数。

●由读数α换算出峰值和有效值的换算步骤如下：

第一步，把读数α想象为有效值等于α的纯正弦波输入时的读数，即V ～＝α 第二步，将V~转换为该纯正弦波的峰值，即V p ～＝2V ～＝2α 第三步，假设峰值等于V p ～的被测波形（任意波）输入，即 V p 任意＝V p ～＝2α

注：“对于峰值电压表，（任意波形的）峰值相等，则读数相等”。第四步，由V p 任意，再根据该波形的波峰因数（查表可得），其有效值

2p p p V V K K α=

任意任意任意

任意

(5-17a )

上述过程可统一推导如下：

~~~~2,p p p p p p p p p V V K V K V k k K K K K K α=

任意任意任意

任意

(5-17b )

该式表明：对任意波形，欲从读数α得到有效值，需将α乘以因子k 。（若式中的任意波为正弦波，则k=1，读数α即为正弦波的有效值）。

综上所述，对于任意波形而言，峰值电压表的读数α没有直接意义，由读数α到峰值和有效值需进行换算，换算关系归纳如下：

1.41

p p

K K

（任意波）峰值V

（任意波）有效值V

式中，α为峰值电压表读数，K p为波峰因数。

若将读数α直接作为有效值，产生的误差为

K K K

===-

上式称为峰值电压表的波形误差，它反映了读数值与实际有效值之间的差异。

[例] 用具有正弦有效值刻度的峰值电压表测量一个方波电压，读数为，问如何从该读数得到方波电压的有效值？

[解] 根据上述峰值电压表的刻度特性，由读数α=，

第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值=；

第二步，该正弦波的峰值=；

第三步，将方波电压引入电压表输入，其峰值Vp=；

第四步，查表可知，方波的波峰因数Kp=1，则该方波的有效值为：V=Vp/Kp=。

波形误差为：

1 1.4

100%29%

1.4

=?≈-

★★平均值检波——放大－检波式电子电压表，即先放大后检波，在均值电压表中，检波对被测电平的平均值产生响应，一般都采用二极管全波或桥式整流作为检波器，一般所谓“宽频毫伏表”基本上属于这种类型。典型的频率范围为20Hz－10MHz，故又视为“视频毫伏表”。由二极管桥式整流（全波整流和半波整流）电路完成。整流电路输出直流电流I0，其平均值与被测输入电压u(t)的平均值成正比（与u(t)的波形无关）。于是，I0的平均值0I与u(t)的平均值)

u成正比。

刻度特性和波形误差：均值电压表的表头偏转正比于被测电压的平均值

平均值在数学上定义为?

t v

)(

对于纯粹的交流电压来说，比如正弦波电压，V＝0。?

t v

)(

均值电压表虽然是均值响应，但是，仍以正弦有效值刻度。定义一个信号电压的有效值与平均值之比为波形因数，即

K F＝

由读数α换算出均值和有效值的换算步骤如下：

第一步，把读数α想象为有效值等于α的纯正弦波输入时的读数，即V ～＝α 第二步，由V ～计算该纯正弦波均值

~~~0.91.11F V V V K α

απ=

===~

第三步，假设均值等于～V 的被测波形（任意波）输入，即 V 任意

＝～V ＝α

注：“对于均值电压表，（任意波形的）均值相等，则读数相等”。第四步，由V

任意

，再根据该波形的波形因数（查表可得），其有效值

0.9F F V K V K α

==?任意任意任意任意 (5-20a )

上述过程可统一推导如下：

~~~,0.91.11

F F F F F F F F K K V V K V K V K k k K K K α=======任意任意任意任意任意任意任意

任意

上式表明，对任意波形，欲从均值电压表读数α得到有效值，需将α乘以因子k 。（若式

中的任意波为正弦波，则k=1，读数α即为正弦波的有效值）。

综上所述，对于任意波形而言，均值电压表的读数α没有直接意义，由读数α到峰值和有效值需进行换算，换算关系归纳如下：

0.90.9F K αα??=????=?????（任意波）均值V （任意波）有效值V (5-21)

式中，α为均值电压表读数，K F 为波形因数。

若将读数α直接作为有效值，产生的误差为(均值电压表的波形误差)

0.910.9 1.11

0.90.9F F F F F

K K K K K ααγα-?-?=

==-??

[例] 用具有正弦有效值刻度的均值电压表测量一个方波电压，读数为，问该方波电压的有效值为多少？

[解] 根据上述均值电压表的刻度特性，由读数α=，第一步，假设电压表有一正弦波输入，其有效值~V α

==；

第二步，该正弦波的均值~V =α=；

第三步，将方波电压引入电压表输入，其均值

~V V ==；

第四步，查表可知，方波的波形因数

F K 方波

=1，则该方波的有效值为:

F V K V ==

方波。

波形误差为：

10.9

100%11%0.9γ-=

?≈

7. 欲测量失真的正弦波，若手头无有效值电压表，则应选用峰值电压表还是平均值电压表

更合适一些？为什么？解应选用均值表

因为峰值电压表对被测信号波形的谐波失真所引起的波形误差非常敏感，而均值表的波形误差与峰值表相比要小得多。答：对于失真的正弦波，用峰值电压表时可由读数α换算出峰值和有效值，对峰值电压表（任意波形的）峰值相等，则读数相等）当用峰值电压表进行测量时，则有

峰值电压表的指示值分别为 2

任意

p K V k V ?==α 8. 简述双积分式AD 转换原理及特点。

基本原理：通过两次积分过程(“对被测电压的定时积分和对参考电压的定值积分”)的比

较，得到被测电压值。包括积分器、过零比较器、计数器及逻辑控制电路。

★双积分式ADC 特点：P204 word23

一次测量包括3个连续过程，所需时间为T 0+ T 1+ T 2，其中，T 0、T 1是固定的，T 2则与被测电压V x 有关，V x 愈大T 2愈大。一般转换时间在几十ms~几百ms ，（转换速度为几次/秒~几十次/秒），其速度是较低的，常用于高精度慢速测量的场合。

1）积分器的R 、C 元件对A/D 转换结果不会产生影响，因而对元件参数的精度和稳定性要求不高。

图5－15 双积分式ADC 的原理框图

2）参考电压V r 的精度和稳定性对A/D 转换结果有影响，一般需采用精密基准电压源。

例如，一个16bit 的A/D 转换器，其分辨率1LSB=1/216=1/65536≈15×10-6

，那么，要求基准电压源的稳定性（主要为温度漂移）优于15ppm （即百万分之15）。

3）比较器要求具有较高的电压分辨力（灵敏度）和时间分辨力（响应带宽）。

如一个6位的A/D 转换器，若满度时积分器输出电压为10V ，则ADC 的1LSB=10V/106

=10uV ，则要求比较器的灵敏度优于10uV 。响应带宽则决定了比较器及时响应积分器输出信号快速（斜率较陡峭）过零时的能力。

4）积分器响应的是输入电压的平均值，因而具有较好的抗干扰能力。如输入电压v x = V x + v sm ，则T 1阶段结束时积分器的输出为

1111()t sm om x sm x t T T V V v dt V v RC RC RC =-

+=--?

DVM 的最大干扰来自于电网50Hz 工频电压（周期为20ms ），因此，只要选择T 1时间为20ms

的整倍数，则干扰信号v sm 的平均值为零。

5-15若采用有正弦波有效值刻度的平均电压值表分别测量三种波形（正弦波、方波、三角波）交流电压进行测量，指示值均为1V ，问各种波形有效值分别是多少？(波形因数分别为正弦波，方波1，三角波

5-16设上题中，若采用有正弦波有效值刻度的峰值电压值表，三种波形（正弦波、方波、三角波）的有效值分别是多少？(波峰因数分别为正弦波，方波1，三角波

☆ ★ 三种波形电压的峰值相同，其数值均为10V ，现用全波平均值、单峰值表及有效值表分别对这三种电压进行测量，求各种情况下电压表的指示值。

★ 简述用平均值表测量噪声电压的工作原理。（参阅本章相关内容）

答：噪声电压一般指噪声电压的有效值，有效值电压表的频带比较窄，用平均值表测量噪声电压时，其带宽应该比被测电路的噪声带宽大得多。用平均值表测量噪声电压时需求出噪声电压的波形系数，考虑到噪声电压具有正态分布的对称性，其平均值

n du

U u n

n U ue

U U n

π2

2222

=?-

根据波形系数定义得 25.12

≈==

n n F U U K 当所选的平均值表为全波检波型时，定度系数K α为，将指示值U α折算成正弦波检波后的平

均值，按平均值相等原则，再算出噪声电压的有效值，即 ααααU U K U K U F

n 13.111

.125

.1=≈= 可见，将平均值表的指示值乘以就是噪声电压的有效值，很方便5-17有效值电压表的有限带宽对测量非正弦电压时的波形误差。设某有效值电压表带宽为

上式表示，方波电压只含奇数次谐波分量，其总有效值应为

（由基波与各次谐波有效值几何合成，并由

方波

得）：

V V

由图，该方波基波频率为f1=1/T=1MHz，若电压表带宽为10MHz，则该方波就只有基波（1MHz）、3次（3MHz）、5次（5MHz）和9次谐波（9MHz）才能通过，而11次（11MHz）以上的谐波将被抑制。

此时，读数值为

V97

≈

=Λ

若将上式的读数值作为实际有效值，所产生的波形误差为：

100-

≈

结论：有效值电压表其有限带宽对测量非正弦电压时的波形误差总是负值（读数结果偏小），显然，电压表带宽愈宽（可通过的波形谐波频率愈高），相应的波形误差愈小。

5-1.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。

5-2.试述不同的直流电压标准的特性及应用。见书P183～184

5-3. 表征交流电压的基本参量有那些？简述各参量的意义。

5-4. 简述峰值电压表和平均值电压表的灵敏度和带宽特性，如何由峰值电压表和平均值电压表的读数换算得到被测电压的有效值。P198

5-5. 欲测量失真的正弦波，若手头无有效值电压表，则应选用峰值电压表还是平均值电压表更合适一些？为什么？

解应选用均值表

[解] 为求解电压表带宽引起的波形误

差，需要对输入电压表的方波电压的谐

波成分进行分析。将方波电压用付里叶

级数表示为

10MHz，用该电压表测量下图所示方波电

压，计算由电压表带宽引起的波形误差。

)

sin

(sin

)(Λ

π例5 图

因为峰值电压表对被测信号波形的谐波失真所引起的波形误差非常敏感，而均值表的波形误差与峰值表相比要小得多。

5-7. 如何扩展交流电压表测量的灵敏度和带宽？ 5-8. 简述双积分式AD 转换原理及特点。

5-10. 简述DVM 的固有误差和附加误差。

5-11. DVM 中如何实现自动量程转换？为什么相邻量程之间需要一定的重叠？P215 word31

5-12 为什么说串模干扰的最大危险在于低频？word32

5-13 简述积分式DVM 中的串模干扰抑制措施。32

5-14 简述共模干扰抑制措施。34

☆ ★ 三种波形电压的峰值相同，其数值均为10V ，现用全波平均值、单峰值表及有效值表分别对这三种电压进行测量，求各种情况下电压表的指示值。

基本量程为的四位斜坡电压式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V x ＝时，门控时间及累计脉冲数各为多少？答案：时钟脉冲频率为： kHz ms

f 250401000==

个脉冲

若被测电压V x ＝门控时间 ms ms V

T 024.374010256

.9=?=

累计脉冲数N ＝×250kHz=9256个脉冲

★ 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

若斜坡电压的斜率为10V/50ms ，要求4位数字读出，则时钟脉

冲频率应为 kHz ms

f 2005010000

== 若被测电压V x ＝

门控时间T ＝

ms ms V

815.455010163.9= 累计脉冲数＝×200kHz=9163个脉冲通过确定小数点位置，可显示出。用斜坡电压技术所能达到的测量准确度，取决于斜坡电压的线性及其绝对斜率稳定性，以及时间测量的准确度。此外，比较器的稳定性也是影响测量误差的重要因素。

5-20 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=?

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，其分辩力是多少？⑶工作误差为V ?＝±（字n V x +%02`0），分别用2V 和20V 量程，测量的电压，求绝对误差和相对误差？ 5-24、一台DVM ，准确度为

，温度系数为，在室温为

28℃时用2V 量程档分别测量2V 和两个电压，试求此时的示值相对误差。

5-25 [例] 一台3位半的DVM 给出的精度为：±（%读数+1字），如用该DVM 的0~20V DC 的基本量程分别测量和的电源电压，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 对应的刻度系数为字，因而满度误差“1字”相当于。当Vx=时，固有误差和相对误差分别为：

ΔVx ＝±%×＋＝±

0.015

100%100%0.3%5.00x x x V V γ?±=

?=?=±

当Vx=时，固有误差和相对误差分别为：

ΔVx ＝±%×＋＝±

0.025

100%100%0.17%15.00x x x V V γ?±=

?=?=±

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）。

5-26 [例] 一台DVM ，其输入等效电阻R i =1000M Ω, 输入零电流I 0=1nA ，被测信号源等效内阻R s =2k Ω，分别测量Vx =2V 和Vx =两个电压，计算由R i 和I 0引入的附加误差极限值。 [解] 为计算由R i 和I 0引入的附加误差极限值，可将分别由R i 和I 0引入的附加误差进行代数和合成。即

(

)

01i

R I

i x I R R V γγγ??=±+=±+ ???

将R i =1000 M Ω, I 0=1nA ，Rs=2k Ω代入上式，计算得：当Vx =2V 时，

936

11102103101000102γ--???=±+??=±? ????

当Vx =时，

935

1110210 1.2101000100.2γ--???=±+??=±? ????

可见，当测量小电压时I 0的影响较大。

13.5怎样认识和测量电压教学设计

第十三章探究简单电路 13.5 怎样认识和测量电压教学目标：知识和技能： 1、知道电压及其单位。知道电源是提供电压的装置。 2、会使用电压表测量电压。过程和方法： 3、通过阅读电压表的使用说明和实验操作，学会使用电压表。。情感、态度、价值观： 4、通过了解电源的使用，增强环保意识。教学重点：认识电压，学会正确使用电压表。教学难点：电压的概念。教学器材：小灯泡、开关、电源、导线、电压表教学课时：1课时教学过程：一、复习提问，引入新课 1、复习电流、电路知识，为新课做准备 2、引入课题：水流是怎样形成的（课件）类比：电荷的运动是靠什么做动力的呢？……电压二、进行新课：（一）电压：电压的作用就是使电荷做定向运动。产生电流的两个因素是：有电源电路必须闭合其中电源的作用就是提供电压：导体要产生电流，它的两端就要有电压，电压是形成电流的原因。（1）、符号：U （2）、单位：伏特，符号V，常见还有千伏（kV）、毫伏（mV）单位换算： 1kV＝1000V 1V＝1000mV 例：U=220V＝ kV= mV （二）电压的测量：（1）工具——电压表符号（2）、电压表的结构：接线柱、量程、示数、分度值 (3)、电压表的使用：电压表必须和用电器并联（等于一断开的开关）电压必须红接线柱接正极，黑接线柱接负极。选择合适的量程（如不知道量程，应该选较大的量程，并进行试触。）边讲边演示一遍（4）、读数：确定量程……选择示数确定分度值…… 读数，写上单位练：课件给出图片……让学生读数

（三）活动2：（1）、让学生连一电路，并连上电压表测电压。（2）、读出电压的大小。三.小结四．布置作业： 1、自我评价与作业； 2、基础训练。五．板书设计六．教学反思：

13.5怎样认识和测量电压

13.5 怎样认识和测量电压知识点 1.电压：（1）电压是使自由电荷发生定向移动形成电流的原因。（2）电源是提供电压的装置。（3）电路中有电流就一定有电压，但有电压不一定有电流。要在电路中得到持续电流，必须满足两个条件：①电路中有电源（或电压）；②电路是通路。（4）单位： ①国际单位：伏特，简称伏，符号为。 ②常用单位及其换算：1kV= V，1V= mV。（5）常见的电压值： ①一节干电池的电压是 V；②每个铅蓄电池的电压是 V； ③我国家庭电路的电压是 V；④对人体的安全电压不高于 V。 2.电压的测量：（1）电压表 ①作用：测量电路两端电压的大小。 ②符号；。 ③构造：个接线柱，个量程。（2）电压表的使用： ①“校零”；②要并联在被测电路中； ③要让电流从“+”接线柱流入，从“—”接线柱流出； ④选择合适的量程，在电压未知时选用最大量程“试触”； ⑤能将它直接连接到电源两极上。（3）串联电池组的电压等于各节电池电压之和。 3.利用电压表可判断电路故障：若电压表示数为零，则电压表所测电路可能出现短路，或者电压表所测电路外的另一部分电路可能出现开路；若电压表示数为电源电压，则电压表所测电路外的另一部分电路可能出现短路，或者电压表所测电路可能出现开路。 13.5 怎样认识和测量电压练习题 1、如图所示的四个电路中，电流表或电压表连接正确的是（） 2、在图2所示的电路中，电源电压为6V，当开关闭合后，只有一只灯泡发光且电压表的示数为6V，产生这一现象的原因是（） A．灯L1短路； B．灯L2短路； C．灯L1断路； D．灯L2断路。

3、如图3所示的电路中，各个元件均能正常工作。当开关闭合后，下列说法正确的是（）A．两表指针有明显偏转 B．两表指针几乎不动 C．电流表指针有明显偏转，电压表指针几乎不动 D．电压表指针有明显偏转，电流表指针几乎不动 4、如图4所示电路中，甲、乙两处分别接入电流表或电压表，当S闭合后，为使两灯均能发光，则（） A．甲接电压表，乙接电流表 B．甲、乙均接电压表 C．甲、乙均接电流表 D．甲接电流表，乙接电压表 5、关于电流表和电压表的使用，以下说法中错误的是（） A．使用前都应检查指针是否指零 B．在无法进行估测时，先选用大量程“试触” C．两表都不能将“＋”“－”接线柱直接并接到电源的两极上 D．接入电路时，都应使电流从正接线柱流入，从负接线柱流出 6、如图5所示的电路中，闭合开关S，能用电压表测量L1两端电压的正确电路是（） 7、在图所示的电路图中，能用电压表正确测出灯L1两端电压的是（） 8、小宁在探究练习使用电压表时，把电压表接成了如图6所示的电路。当闭合开关时所发生的现象是（） A．灯泡亮、电压表有示数 B．灯泡亮、电压表无示数 C．灯泡不亮、电压表有示数 D．灯泡不亮、电压表无示数 9、如图7所示，当开关S闭合后，要使电阻R1、R2并联，甲表是、乙表是。 10、图8中，灯泡L1与L2是联，A1表测______的电流，A2表测的电流，电压表测两端的电压。 11、两节新干电池串联后电压为________ V；电子手表中的电流约为 1.5×10-6A，合____________μA；家里的电灯、电视、电冰箱等家用电器的连接方式是_____________的（填“串联”或“并联”）． 12、现有0～3 V和0～15 V两量程的电压表一只，但0～3 V的刻线和数值均已模糊，实验

怎样认识和测量电压练习题有答案

试卷第1页，总9页 …○…………外…○…………内绝密★启用前 2017-2018学年度???学校9月月考卷试卷副标题注意事项： 1．答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2．请将答案正确填写在答题卡上第I 卷（选择题）请点击修改第I 卷的文字说明一、选择题 1．现代人的生活已经离不开电了，为了安全用电，我们对生活中一些“电”常识的了解必不可少．下列有关常见电压值的表述，错误的是（） A ．一节干电池的电压是1.5V B ．家庭电路的电压是220V C ．手机电池电压是3.7V D ．对人体安全的电压是36V 【答案】D 【解析】试题分析：一节新干电池电压是1.5V ，故A 正确；家庭电路的电压是220V ，故B 正确；手机电池的电压在3.7V 左右，故C 正确；对人体安全的电压是不高于36V ，故D 错；故选D 。【考点定位】电压常识 2．在选择电压表的量程时，正确的做法是（） A. 尽可能选择大一些的量程 B. 经试触后被测电压不超过小量程时，尽可能选择小量程 C. 尽管选用的量程不同，但对测量结果毫无影响 D. 为使测量结果更精确，量程选得越小越好【答案】B 【解析】在选择电压表的量程时，只要不超过量程，要选小一些的量程，目的是为了测量更准确，故A 错误；在选择电压表的量程时，实际电路中一般采取试触的方法，试触大量程接线柱时发现指针偏转很小，应选用小量程进行测量，故B 正确；在不烧坏电压表的前提下，选择小量程读数更加精确，故C 错误；尽量选择小量程要有前提，就是不烧坏电压表，故D 错误，故选B 。 3．下列四个电路图中，能正确使用电压表测得灯L 1两端电压的是（）

怎样认识和测量电压

五步三查循环大课堂九年级物理导学课题§4·2 电压：电流产生的原因课型设置【自研·互动40分钟+展示40分钟】一、学习目标： 1.知道什么是电压，知道电源是提供电压的装置；2.知道电压的单位；3.理解电压表，会准确使用电压表测量电压。二【定向导学·互动展示】合作探究环节节自研自探环节总结归纳环节互动展示内容、形式、时间展示方案内容、方式、时间自学指导内容、学法随堂笔记（成果记录·知识生成·同步演练）交流与分享两人对子学：对子间检查自研成果，用红笔互相给出等级评定；相互交流电压表的结构、常见的电压、电压与电流的关系。（3min ）冲刺与挑战五人互助组：小组长先统计本组存有的疑难问题，组长主持对这些疑难问题展开小组交流讨论，协助解决组内疑难；重点讨论电压表的接线柱数字的意义和电压表使用方法。（5min ）准备与预演九人共同体：获得任务后，3名同学完成展示板的规划。有问题的同学继续寻求协助。剩余同学在组长组织预展。（5min）展示单元一预设： ①组代表必须板书电压的形成并画出关键词；② 阐述电压的概念和电源的作用，并例举你知道的电源○3说明电压的单位及其换算，教会同学完成换算；○4完成议题的展示，教会大家单位换算及形成电流的条件。展示单元二预设： ○1假设你是《科学》杂志的主编，现在向同学们介绍下一个新的测量仪器电压表！（提示：在介绍过程中必须要将随堂笔记中的内容阐述清楚） ○2请你当老师结合两幅图片教会大家电压表的读数方法。展示单元三预设： ○1完成从“先校零—会接线—会试触—会读数” 四个方面展示电流表的使用步骤 ○3能够采用表格的方式总结归纳出电压表和电流表的异同点展示单元四预设：结合三个板块的内容，尝试给出准确答案，并给出答案的理由，如果能够分析答题时容易发生易错点最好。主题一：电源电压及其单位学法指导：认真阅读P58--59的内容，完成以下内容并记录于随堂笔记中。 1.物理思想书本中采用了怎样的物理方法引出了电压？ 2.概念认知电源的作用：电压是 3.物理量的理解----电压电压的符号：单位：、常用单位：、、单位换算：1V= KV 1V= m V 常见电源的电压：家庭电路电压：人体安全电压干电池电压蓄电池电压高压指：1000V以上的电压 4.小试牛刀，体现你的智慧。议题： 1.完成单位换算： 10mV= V , 10000V= KV,0.05KV= V 。 3.判断正误：①．电路中只要有电压就一定有电流。（） ②．电压是电源内部的压力差。（）总结：要使电路中有持续的电流，必须满足的条件是：（1）（2）主题二：理解电压表的结构 1.仪器的理解-----电压表学法指导：认真阅读P59-60内容，仔细观察图并对照教师出示的电压表实物。从接线柱、接线柱旁的数字和符号、刻度盘及盘面上的数字、量程、分度值等方面理解电压表。（1）几个接线柱：怎么接：（2）怎么读数：（3）量程：分度值若接— 3接线柱若接— 15接线柱 2.仪器的读数-----电压表你能读出电压表的示数吗？将你的方法教会大家吧甲电压表的示数为 A 乙电压表的示数为 A 主题三：电压表的使用学法指导：认真阅读P60电压表的使用说明书，完成以下内容记录于随堂笔记中。 1.仪器的使用----电压表自主总结归纳出电流表使用时的步骤，做到语言精炼、明了。 (1) (2) （3）（4） 2.总结与归纳回忆电流表的相关知识，请你在随堂笔记中写出电流表电压表的异同点： (提示：能够从结构上，使用上说说异同点)（）

13.5怎样认识和测量电压

13.5怎样认识和测量电压教学目标：知识与技能： 1．通过与水压的类比来认识电压的概念。 2．知道电压的单位及其换算关系，会用电压表测量电压过程与方法： 3．通过阅读电压表的使用说明书，提高阅读与理解能力． 4．用类比法学习电压的概念情感、态度与价值观： 5．通过学生亲身实验，体会到实验成功的快乐，进一步淡化对学习物理的畏难情绪，激励学生学习兴趣与热情。教学重点：知道电压的概念，会用电压表测电压教学难点：用类比法理解电压的概念。教学准备：多媒体课件、导线、小灯泡、开关、干电池、电压表。教学方法：学生实验结合阅读法。教学过程：一、引入新课：我们知道，当管两端存在水压时，水管中的水就会流动，形成水流。由此可见：水压是形成水流的原因。提出问题：是什么原因使电荷定向移动，形成电流？二、新课教学： 1.电源与电压请学生阅读教材P63页,思考: （1)什么是电压? （2)什么是电源? （3)电压用什么字母表示,它的单位是什么？还有哪些常用单位？（4）它们之间的单位换算关系是什么？学生阅读后展示，师生共同点评，教师归纳：(1)电压是形成电流的原因。（2)电源是提供电压的装置。也可以说是提供电能的装置。常用电源有干电池、蓄电池、发电机、纽扣电池等。（3)电压用字母U表示，电压的最基本单位是伏特（V），常用单位有千伏（KV）和毫伏（mV）。单位换算关系是1KV=1000V,1V=1000mV。教师补充：每节干电池的电压是1.5V；手机锂电池的电压是3.6V；家庭生活用电的电压是220V；对人体安全电压要≤36V。二、怎样测量电压学生阅读教材P65-66页的电压表使用说明书。思考：电压表的电路符号，电压表的量程和接线柱的对应关系，电压表的实验方法。教师介绍：电压表与电流表的使用有很多相似的地方，学习是要将它们联系在一起对比学习。学生阅读后展示：电压表的电路符号。教师请学生观察电压表，认识电流表有三个接线柱，左边的标有“-”，是“-”接线柱,其余两个分别标有“3”“15”，表示“+”接线柱。它有两个量程，把标有“-”和“3”的接线柱接到电路中，即0∽3V的量程，把标有“-”和“15”的接线柱接到电路中，即0∽15V的量程。教师利用多媒体课件介绍：（1）使用前检查指针是否对准零刻度线，必要时需要“校零”。（2）电压表必须并联在被测的那部分电路中。（3）必须使电流从“十”接线柱流进,从“一”

沪粤版初中物理九上 13.5 怎样认识和测量电压学案

怎样认识和测量电压学习目标： 1．知道电压及其单位，知道电源是提供电压的装置。 2．会正确使用电压表测量电压。（重、难点） 3．通过阅读电压表的使用说明和实际操作，学会使用电压表。（重、难点）学法指导 1．把新课的内容要仔细地阅读一遍，通过阅读、分析、思考，了解教材的知识体系，重点、难点、范围和要求。 2．完成预习内容设置的问题，在理解本节内容的基础上迅速完成预习检测题。 3．把预习中自己不懂的疑难问题记录下来，与你的组员交流，再解决不了的可以小组讨论或直接请教老师。课堂导学一、认识电源与电压（阅读课本第63、64页完成下列问题）， 1.水流与电流的类比（1）如右图所示，如果抽水机不工作，水能一直流动吗？（2）要使水能够一直流动的条件是。（3）右图中的电源相当于水流中的，开关相当于，电灯相当于。 (4) 抽水机目的是使水管两端形成水压，电源的目的是使电路两端形成。 2.电源是提供的装置，常用的电源有。 3.电压的符号，单位，简称，符号，常用单位有、、。1kV= V 1V= mV 4.一节干电池电压，家庭电路电压，对人体安全电压。二、怎样测量电压（活动1） 1.观察电压表，完成下列问题 ①电压表的符号。 ②实验室中常用的电压表如图所示，它有_ 个接线柱，____个量程。 ③如果把标有“－”的接线柱和标有“3”的接线柱接到电路中，表示选用量程；电压表的分度值为； ④如果把标有“－”的接线柱和标有“15”的接线柱接到电路中，表示选用量程；电压表的分度值为； 2、电压表的使用规则： ①看指针是否指在“0”上，如有偏差，先。 ②电压表必须联在被测电路两端。 ③要让电流从电压表接线柱流入，从电压表接线柱流出。 ④被测电压不能超过电压表的。在不能估计被测电压大小时，要用的方法选量程。 ⑤电压表可以直接接在电源的正、负两极间，所测的电压就是电源电压。 2

.5怎样认识和测量电压

13.5 怎样认识和测量电压知识点一.认识电源和电压： 1.水流和电流的类比（1）如右图所示，如果抽水机不工作，水能一直流动吗？（2）要使水一直流动的条件是 a：____________________________ b:_____________________________ (3)右图中的电源相当于水流中的_________,开关相当于__________,点灯相当于__________。（4）抽水机目的是使水管两端形成水压，电源的目的是使电路两端形成_______。 2.电源是提供电压的装置。 3.电压是使自由电荷发生定向移动形成电流的原因。电路中有电流就一定有电压，但有电压不一定有电流。要在电路中得到持续电流，必须满足两个条件：①电路中有电源（或电压）；②电路是通路。 4.单位： ①国际单位：伏特，简称伏，符号为。 ②常用单位及其换算：1kV= V，1V= mV。 5.常见的电压值： ①一节干电池的电压是 V；②每个铅蓄电池的电压是 V； ③我国家庭电路的电压是 V；④对人体的安全电压不高于 V。二.怎样测量电压 1.认识电压表 ①作用：测量电路两端电压的大小。 ②符号；。 ③构造：个接线柱，个量程。 2.电压表的使用： ①“校零”；②要______在被测电路中； ③要让电流从 __________流入，从 ___________流出； ④选择合适的量程，在电压未知时选用最大量程“试触”； ⑤能将它直接连接到电源两极上。串联电池组的电压等于各节电池电压之和。 3.利用电压表可判断电路故障：若电压表示数为零，则电压表所测电路可能出现短路，或者电压表所测电路外的另一部分电路可能出现开路；若电压表示数为电源电压，则电压表所测电路外的另一部分电路可能出现短路，或者电压表所测电路可能出现开路。三．巩固练习 1、如图所示的四个电路中，电流表或电压表连接正确的是（） 2、在图2所示的电路中，电源电压为6V，当开关闭合后，只有一只灯泡发光且电压表的示数为6V，产生这一现象的原因是（） A．灯L1短路； B．灯L2短路； C．灯L1断路； D．灯L2断路。

电压测量练习题

13.5怎样认识和测量电压教学设计

13.5怎样认识和测量电压

怎样认识和测量电压练习题有答案

怎样认识和测量电压

13.5怎样认识和测量电压

沪粤版初中物理九上 13.5 怎样认识和测量电压 学案

.5怎样认识和测量电压

沪粤版初中物理九上 13.5 怎样认识和测量电压学案