信号电压值测量要求
仪器网 · 2012-07-14 15:12 · 39031 次点击
信号电压值测量需要适应的现场状况较为复杂,无论是信号本身的特征(例如,信号的性质、幅值、波形、频率等),还是现场测量要求都可能存在较大的差异,这种差异最终体现在电压测量方法与仪器仪表功能、性能的选择上。从一般角度看,信号电压值测量工作中需考虑的主要因素及要求包括以下内容。
(一)信号频率因素
除直流电压外,电子测量工作中可能涉及到交流电压信号的频率变化范围可达10^-4-10^12Hz.该范围涵盖了超低频、低频、视频、甚高频(VHF)及超高频(UHF)频段,因此,对于电子电压表也提出了适应被测信号频率变化范围的要求。对于不同频率的被测电压信号,仪表至少在允许工作频段内需保证达到相对一致的技术性能。
(二)信号波形因素
从电路分析的角度看,信号电压值测量过程中,被测信号相当于给电子电压表电路施加的一种激励.电压指示值则是仪表对应于被测信号的响应。信号波形特征的差异实质上是激励信号的直流成分和谐波成分的差异。它直接影响仪表测量电路的参数及工作状态,也影响到仪表的技术性能指标,最终导致仪表在不同波形信号情况下的电压值测量准确度出现差异。因此.需要根据信号波形特征选择适当的电子电压表类型或电压测量方式。
(三)电压量值因素
电子测量工作中,电压量值因素表现较为突出.信号电压值低可达到uV或nV数最级,高可达到kV甚至更高数量级,化范围需要。对于较大的信号电压,仪表应保证量程上限大于被测电压最大值,同时.在一定程度上.仪表又具备对信号电压量值小范围波动的敏感性。
(四)仪表的负载效应
测量过程中,电子电压表需要取用一定的被测信号能量。仪表是被测电路或信号源额外增加的负载,其负载效应的强弱往往表现于电压表输入电流的大小。电子电压表输入电流越大,其负载作用越强。如果被测电路或信号源驱动能力不够高,则强负载作用容易导致信号波形失真、幅值明显下降等现象,使得电压测梦误差明显增大。
减少因负载作用带来的测量误差方法之一是提高电子电压表输入阻抗值即:减小电子电压表的输入电容量(含测试线电容)增大电子电压表的输入电阻值.如果不考虑仪表具体型号和类别因素,在相问或相似条件下,由于测量电路形式差异,交流电压表输入限抗相对较小,一般在MΩ级或MΩ级以下,直流电压表输入阻抗相对较大。例如,数字直流式电压表输人阻抗一般可达5MΩ以上。
(五)干扰信号与仪表的抗干扰能力
测量现场环境条件下,多种因素能够导致干扰信号的产生并影响到电压测场。例如,机械干扰可能导致电路中调节元件的参数值改变或使接插件松动;湿度与化学于扰可降低绝缘材料的绝缘性能或进一步产生电化学作用;热干扰可直接导致测量电路与被测电路的元件参数发生改变.容易滋生热电势而影响测狱电路工作;温度的变化也是影响电子元器件固有噪声的重要诱因.长期的高温环境还容易导致仪表技术性能下降并缩短仪表的使用寿命。此外,工作中的电气或电子设备自身也可能产生不同程度的电磁噪声干扰一旦电磁干扰辆合至测量单元的任意环节。将会因为电磁感应而产生干扰电信号。在信号电压值较大时,干扰信号对于电压测量过程及电版测量仪表的影响相对较小;当信号电压值很小或电子电压表的灵敏度较高时.千扰可能导致测量结果包含较大的误差。对于电压测量过程而言,需要采取措施抑制干扰.减少测贵误差,例如,采用特定的测试线或接线方式,采取必要的屏蔽措施等;对于电压测甩仪表则要求具备一定的抗于扰能力。
(六)测量准确度
测量工作的直接目的就是获得能够真实反映被测量的结果,准确度上。在信号电压测量中,信号频率变化范围、信号波形、这种要求最终反映在测量的或非电的干扰等因素都可能带来测量误差,量值及电凡表的输入阻抗值、电或非电的干扰等因素都可能带来测量误差,使电压测量准确度下降。在测量工作中,除了要尽量减少由于实际环境条件与仪表限定的使用环境条件的差异、测量方式与操作者因素产生的额外误差,就仪器仪表来讲,电子电压表的准确度指标始终是信号电凡值测量达到较高质量的一个重要因素。
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