思考与练习4
4．1 电流的直接测量与间接测量原理有何区别？两种测量方法的测量准确度各取决于什么
因数？
答：电流的直接测量就是把电流表串入电路，从电流表直接测出电流值。间接测量法就是先测量负载两端电压，然后换算出电流值。直接测量法的测量准确度主要取决于串入的电流表的精度和内阻，内阻越小越好；间接测量法则与电压表精度和内阻有关，内阻越大越好。
4．2 测量大电流的电流表，一般都是在基本量程上扩大，为什么不直接制造大电流的电流
表？
答：在实际应用中，测量电流通常使用磁电式电流表、电磁式电流表、模拟式万用表和数字多用表直接测量电流，而大多数用磁电式电流表。从磁电式仪表的工作原理可以看出，不增加测量线路，磁电式是可以直接测量直流电流的，但由于被测电流要通过游丝和可动线圈，被测电路的最大值只能限制在几十微安到几十毫安之间，要测量大电流，就需要另外加接分流器，即在基本量程上扩大。如果直接制造大电流的电流表，由于电流表的阻抗不能做到太小，而电流表的线圈很细，因此当大电流流过时，会产生很大的热量，很可能会烧坏表，因此不直接制造大电流的电流表。
4．3 电流表的基本量程和扩大量程，哪一个量程的测量准确度高？为什么？
答：电流表的基本量程是指不增加测量线路直接测量电流的量程。如磁电式仪表可以直接测量直流，但由于被测电流要通过游丝和可动线圈，被测电流的最大值只能限制在几十μA到几十mA之间，要测量大电流，就需要另外加接分流器。因此扩大量程是通过并联不同的分流电阻实现，这种电流表的内阻随量程的大小而不同，量程越大，测量机构流过的电流越大，分流电阻越小，电流表对外显示的总内阻也越小，而电流表测量电流是串联在电路中的，内阻越小对电路的影响越小，因而测量准确越高。
4．4 有两只量程相同的电流表，但内阻不一样，问哪只电流表的性能好？为什么？ 答：电流表测量电流是将表串联在电路中的，内阻越小对电路的影响越小，因而测量准确越高。
4．5 高频电流表的量程扩大可采用什么方法？
答：高频电流表一般在测量强电流时采用分流器或变流器来减小流过热电式电流表的电流，从而扩大量程。
①分流法。从原理讲可分为电阻、电容、电感三种分流法。电阻分流法的功耗大，故不在高频电流表中使用；电感分流法功耗虽小，但易受外界多变磁场的影响，使用的场合较小；电容分流法用的较多。电容分流法的方法是将热电式电流表的输入端并联一只电容，将高频电流分流掉一部分，达到扩大量程的目的。利用电阻、电感分流器的电流表，其压降较大。这个压降还与被测电流的频率有关，因此对被测电路有一定的影响。 ②变流法是利用变流器的变压比来实现电流分流。
4．6 热电式电流表是如何测量电流的？ 答：热电式电流表的基本原理利用热电偶组成闭合回路，将热电偶的工作端与流过电流的金属导线焊接在一起，当金属导线中流过电流时，热电偶工作端温度发生变化，而热电偶是由二个不同金属元素构成，在热电偶的另两端有电动势出现，其大小正比于两焊接点的温度差，
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且与组成热电偶的材料有关，这样就反映出被测高频电流的量值。
4．7 电流的测量方案有哪些？ 答：电流测量的方法可分为直接测量法和间接测量法。直流电流的测量可采用磁电式电流表、数字电压万用表等仪表，通过直接测量法和间接测量法进行测量；交流电流的测量可采用电磁式电流表、热电式电流表和数字电压万用表等仪表，通过直接测量法和间接测量法进行测量。
思考与练习5
5．1 简述电压测量的意义。
答：电压、电流和功率是表征电信号能量大小的三个基本参数，其中又以电压最为常用。通过电压测量，利用基本公式可以导出其它的参数；此外，电路中电流的状态，如饱和、截止、谐振等均可用电压形式来描述；许多电参数，如频率特性、增益、调制度、失真度等也可视为电压的派生量；许多电子测量仪器，如信号发生器、阻抗电桥、失真度仪等都用电压量作指示。因此，电压测量是其他许多电参数量，也包括非电参数量测量的基础，是相当重要和相当普及的一种参数测量。
5．2用正弦有效值刻度的均值电压表测量正弦波、方波和三角波，读数都为1V，三种信号波形的有效值为多少？
解：先把?=1V换算成正弦波的平均值。
U~1U~???0.9VKF~1.11
按“平均值相等则读数相等”的原则，方波和三角波电压的平均值也为0.9V，然后再通过电压的波形因数计算有效值。
U正弦波?KF正弦波?U正弦波?1.11?0.9?1V
U方波?KF方波?U方波?1?0.9?0.9V
U三角波?KF三角波?U三角波?1.15?0.9?1.04V
5．3 在示波器上分别观察到峰值相等的正弦波、方波和三角波，Up?5V，分别用都是正弦有效值刻度的、三种不同的检波方式的电压表测量，试求读数分别为多少？
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解：（1）用峰值检波方式电压表测量，读数都是5V，与波形无关。 （2）用有效值检波正弦有效值刻度的电压表测量 ①正弦波
U正弦波?UP正弦波KP正弦波5??3.54V1.414
②方波
U方波?U三角波?UP方波KP方波UP三角波KP三角波UP正弦波KP正弦波5??5V1
③三角波
5??2.89V1.73
（3）用均值检波正弦有效值刻度的电压表测量
①正弦波
U正弦波?5??3.54V1.414
②方波 波形因数和波峰因数均为1，所以其平均值为5V，相应此平均值的正弦有效值即为读数值。
U正弦波?KF正弦波?U正弦波?1.11?5?5.55V
③三角波
U三角波?U三角波?UP三角波KP三角波U三角波KF三角波5??2.89V1.732.89??2.51V1.15
相应此平均值的正弦波的有效值即为读数值。
U正弦波?UP正弦波KP正弦波2.51??1.78V1.414
5．4 欲测量失真的正弦波，若手头无有效值电压表，只有峰值电压表和均值电压表可选用，问选哪种表更合适些？为什么？ 答：利用峰值电压表测失真的正弦波时可能产生非常大的误差。因为峰值检波器对波形响应十分敏感，读数刻度不均匀，它是在小信号时进行检波的，波形误差可达30％左右。若用均值电压表测量波形误差相对不大，它是对大信号进行检波，读数刻度均匀。所以，选用均
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值电压表更合适。
5．5 逐次逼近比较式DVM和双积分式DVM各有哪些特点？各适用于哪些场合？ 答：逐次逼近比较式DVM的特点：
（1）测量速度快（2）测量精度取决于标准电阻和基准电压源的精度以及D/A转换器的位数（3）由于测量值对应于瞬时值，而不是平均值，抗干扰能力较差。逐次逼近比较式DVM多用于多点快速检测系统中 双积分式DVM的特点：
（1）它通过两次积分将电压转换成与之成正比的时间间隔，抵消了电路参数的影响。（2）积分器时间可选为工频的整数倍，抑制了工频干扰，具有较强的抗干扰能力。（3）积分过程是个缓慢的过程，降低了测量速度，特别是为了常选积分周期，因而测量速度低。双积分式DVM适用于灵敏度要求高,测量速度要求不高, 有干扰的场合
5．6 模拟电压表和数字电压表的分辨率各自与什么因数有关？
答：模拟电压表的分辨率是指能够响应的信号的最小值，一般用输入信号的最小幅度表示。 数字电压表的分辨率是指DVM能够显示的被测电压的最小变化值，即显示器末位跳动一个数字所需的电压值。它们的分辨率主要由工作原理、测试方法、电路参数等决定，数字电压表的分辨率受A/D转换器的影响。
5．7 绘图说明DVM的电路构成和工作原理 答：数字电压表（DVM）的组成如图5.1所示。
数字部分 被测信号 计数器 显示器 A/变换器 输入电路
逻辑控制 时钟信号 电路 发生电路 模拟部分 图5.1数字电压表的组成框图
整个框图包括两大部分，模拟部分包括输入电路（如阻抗变换电路、放大和扩展量程电路）和A/D转换器。A/D转换器是数字电压表的核心，完成模拟量到数字量的转换。电压表的技术指标如准确度、分辨率等主要取决于这部分的工作性能。数字部分主要完成逻辑控制、译码和显示功能。
5．8 说明DVM与DMM有何区别？
答：数字电压表（DVM）实际上是数字多用表（DMM）的一个组成部分，
现代的数字表已由过去单一功能的直流数字电压表发展到能测量交直流电压、交直流电流和电阻等10多种功能的数字多用表。在DMM中，交流电压、电流和电阻测量都是先将它们变换成直流电压，然后用DVM进行电压测量。数字多用表的图5.2所示。
VDC
VAC AC-DC变换器
I I-DC变换器 K 数字电压表
Ω Ω-DC变换器 14 图5.2数字多用表的框图
5．9 数字电压表的技术指标主要有哪些？它们是如何定义的？ 答：数字电压表的技术指标主要有以下几项。 1．测量范围
测量范围包括显示的位数、量程的范围和是否具有超量程能力等。 （1）显示位数
显示位数是表示DVM精密程度的一个基本参数。所谓位数是指能显示0~9共十个完整数码的显示器的位数。 （2）量程的范围
DVM的量程范围包括基本量程和扩展量程。基本量程是测量误差最小的量程，它不经过衰减和放大器；扩展量程是采用输入衰减器和放大器来完成的，它的测量精度比基本量程的测量精度降低。 （3）超量程能力
超量程能力是DVM的一个重要的性能指标。1/2位和基本量程结合起来，可说明DVM是否具有超量程能力 2．分辨率
分辨率是指DVM能够显示的被测电压的最小变化值，即显示器末位跳动一个数字所需的电压值。 3．测量速率
测量速率是指每秒钟对被测电压的测量次数，或一次测量全过程所需的时间。 4．输入特性
输入特性包括输入阻抗和零电流两个指标。
直流测量时，DVM输入阻抗用Ri表示。量程不同，Ri也有差别，一般在10MΩ~1000 MΩ之间。
交流测量时，DVM输入阻抗用Ri和输入电容Ci的并联值表示，一般Ci在几十至几百皮法之间。
5．抗干扰能力
DVM的干扰分为共模干扰和串模干扰两种。仪器中采用共模抑制比和串模抑制比来表示DVM的抗干扰能力。一般共模干扰抑制比为（80~150）dB；串模抑制比为（50~90）dB。 6．固有误差和工作误差
DVM的固有测量误差主要是读数误差和满度误差，通常用测量的绝对误差表示。
(5-15) ?U??（?%?Ux??%?Um）工作误差指在额定条件下的误差，通常也以绝对值形式给出。
5．10 直流电压的测量方案有哪些？
答：直流电压的测量一般可采用直接测量法和间接测量法两种。可用数字式万用表、模拟式万用表、电子电压表、示波器等设备运用零示法、微安法等测量直流电压。
5．11 交流电压的测量方案有哪些？
答：交流电压的测量一般可分为两大类，一类是具有一定内阻的交流信号源，另一类是电
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