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高中物理电平测量原理及不同负载阻抗下电平值的计算方法

2026-04-02 20:13:41教育资讯0

1   电平的测量原理U2p物理好资源网(原物理ok网)

人的耳朵对于声音强度所产生的感觉,并非 和声音的功率呈现出成正比的关系,而是 和声音功率的常用对数是成正比的这种情况,鉴于此出现了“分贝”这样的概念。比如说功率从P0增大至P1 ,听起来并非是增大了。U2p物理好资源网(原物理ok网)

倍,而是增大了logU2p物理好资源网(原物理ok网)

倍,其单位为贝尔。若乘以10,即10logU2p物理好资源网(原物理ok网)

它的单位是分贝,用dB来表示,这被称作功率增益或电平,记作为。U2p物理好资源网(原物理ok网)

按照规定,在负载阻抗为Z0 = 600 Ω的情况下,要得到功率P0 =1 mW,也就是0.001 W,将对应的电平确定为0 dB,此时的交流电压值。U2p物理好资源网(原物理ok网)

假设处于基准电压档,该档量程规定为U1m等于10V高中物理电平,在此情形下进行电平测量,此时存在一种关系,那就是电平Kp1同电压U1二者之间的关系为。U2p物理好资源网(原物理ok网)

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借此得出电平跟电压的一一对应的那种关系。为了率先给出电平值,而后寻得与之对应的电压,所以把式(3)表述成U1是Kp1的函数,也就是。U2p物理好资源网(原物理ok网)

要是负载阻抗并非是Z0等于600Ω,而是Zn,并且在其他电压各档Uim(其中i等于2,3,4…)测量所获取到的电平为。U2p物理好资源网(原物理ok网)

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其中,U2p物理好资源网(原物理ok网)

(电压量程之比),β =U2p物理好资源网(原物理ok网)

Kp1 = 20logU2p物理好资源网(原物理ok网)

被当作基准电压档所测到的电平数值,是电平指示数值;Kpi等于20log(α),这被称作电平的电压修正数值;Kpn等于10logβ,此被称作电平的阻抗修正数值。U2p物理好资源网(原物理ok网)

设有五个电压档起步网校,首个电压档的最大值是10V,第二个电压档的最大值是50V,第三个电压档的最大值是250V,第四个电压档的最大值是500V,第五个电压档的最大值是1000V,那么至于电平的电压修正值分别为。U2p物理好资源网(原物理ok网)

也都获得了Kp3等于28分贝,Kp4等于34分贝,Kp5等于40分贝。U2p物理好资源网(原物理ok网)

例如U2p物理好资源网(原物理ok网)

已知,存在负载阻抗Zn,其值为450 Ω ,在U2m等于50 V的档位上去测量电平,此时电平所呈现出的指示值是Kp1,其数值为16 dB。U2p物理好资源网(原物理ok网)

求:实际电平值U2p物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电平U2p物理好资源网(原物理ok网)

解:之前已经讲述过,在处于U2m等于50V的档位来进行电平测量的时候,电平的电压修正值是Kp2等于14dB,电平的阻抗修正值为。U2p物理好资源网(原物理ok网)

则实际电平为U2p物理好资源网(原物理ok网)

2   电平测量的误差分析U2p物理好资源网(原物理ok网)

将式(3)中的 Kp1 对U1 取微分,并Δ 替换d,得U2p物理好资源网(原物理ok网)

式(7)除以式(3),得到电平误差的绝对值U2p物理好资源网(原物理ok网)

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其中U2p物理好资源网(原物理ok网)

是作为基准的交流电压档的基本误差的,那个绝对值。依据式子(4)以及(8),在U1m等于10 V ,还有。U2p物理好资源网(原物理ok网)

当等于0.05的时候,借助语言编程来进行计算,从而得到Kp1、U1、γ db的对应关系,其关系呈现如表1所示模样。经由语言编程,依据式(8)所绘制的。U2p物理好资源网(原物理ok网)

与U1 的关系曲线如图1 所示。U2p物理好资源网(原物理ok网)

3   电平测量时指针的指示范围U2p物理好资源网(原物理ok网)

由表1 和图1 可知,随着Kp1 和U1 的减小,U2p物理好资源网(原物理ok网)

非常快速地增大。是以这种状况下,当达成测量条件时高中物理电平,尽可能地使指针偏转幅度更大些,指针的指示范围按以下方式来计算。U2p物理好资源网(原物理ok网)

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注:图1 中的U2p物理好资源网(原物理ok网)

即为U2p物理好资源网(原物理ok网)

即为U2p物理好资源网(原物理ok网)

1)各档电平的上限:据表1 知,取基准电压档电平的上限U2p物理好资源网(原物理ok网)

高中物理电平U2p物理好资源网(原物理ok网)

这等于22分贝,接着依次去加上各相应档别的修正值,其中修正值kP 2是14分贝,修正值kP 3是28分贝,修正值kP 4是34分贝,修正值kP 5是40分贝。由此得到其他各档的电平上限,kP 2b等于kP 1b加上kP 2,也就是22加上14等于36分贝,同样地得出kP 3b等于50分贝,kP 4b等于56分贝,kP 5b等于62分贝。U2p物理好资源网(原物理ok网)

2)各档电平的下限为其低一档电平的上限:U2p物理好资源网(原物理ok网)

3)各档电平指针指示的上限:仍取Kp1bi = 22 dB。U2p物理好资源网(原物理ok网)

4)各档电平指针指示的下限:为各档电平下的限减去其修正值,即U2p物理好资源网(原物理ok网)

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基准电压档的下限人为规定为U2p物理好资源网(原物理ok网)

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由计算得到,U2p物理好资源网(原物理ok网)

= 8 dB。由表 1 得知,此时的误差最大,为U2p物理好资源网(原物理ok网)

等于百分之二十七点九,十分可观。当然,也能够经由式(4)以及式(8)计算得出。U2p物理好资源网(原物理ok网)

= 27.9% 。U2p物理好资源网(原物理ok网)

留意:在被测量的阻抗数值并非600 Ω 的状况下,应当添加那个电平的电阻经过修正之后得到的数值。U2p物理好资源网(原物理ok网)

综上所述,可以这么说,鉴于修正值以及遵循尽量减小误差的原则,电压档量程是这样的,电平修正值呈现出特定状况,电平测量范围有着相应界定,指针指示范围如同表2所展示的那样。U2p物理好资源网(原物理ok网)

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留意:于U1m等于10V的基准电压档展开测量,并且,是在指针指示值小于8dB的时候,由于误差会快速增大这种情况,其值仅仅能够当作参考。当各电压档的量程与本例不相符合的时候,读者能够依据本文所给出的方法,去计算表2里边的内容。U2p物理好资源网(原物理ok网)

4   电平的测量方法U2p物理好资源网(原物理ok网)

需保证仪表安全故先用高电压档,也就是那1000V档来测量,把指示数加上40dB才可得实际分贝值。要是指示值低于16dB,那就降低一档电压,也就是用500V档测量,把指示数加上34dB进而得到实际分贝值。若指示值低于16dB,便再降低一级电压,即250V档,把指示数加上28dB以此得到实际值。若指示值低于8dB,就又降低一级电压,即50V档,将指示数加上14dB从而得到实际分贝值。若指示的值依旧低于8分贝,那么就降低一级电压,进而进入10伏的基准电压档,此时其指示的数值便是实际的分贝值。若指示的数值仍然低于8分贝,那么其误差就会非常大,指示的数值仅能够当作参考值。比如:Zn等于8欧姆,使用U2m等于50伏的档位,依据表2可知,电平的电压修正值是Kp2等于14分贝。电平的电阻修正系数。U2p物理好资源网(原物理ok网)

当指示值为Kp1 =13 dB时,电平实际值U2p物理好资源网(原物理ok网)

5   结束语U2p物理好资源网(原物理ok网)

因运用交流电压档去测量电平,且表头的基本误差同电路电阻、整流器等综合在一起,进而组成了交流电压档的基本误差。从式(8)能够知道,交流电压档的基本误差对电平测量误差存在直接影响。电平的误差曲线会随着电平的减小而快速增大,为了尽可能减小测量误差,所以要规定指针指示的下限值。用户需格外留意。另外,依据图1可知,电平误差曲线呈下降态势,这跟电阻误差曲线及电感、电容误差曲线呈两端上翘的态势是不一样的。最后需要特别着重指出的是,在万用电表生产厂家所提供的技术说明书当中,所给出的误差指的是满量程时候的相对误差,这种误差当然是非常小的,比如说像5%那样。然而在实际情况中,应当按照测量时的最大误差来进行考量,在本文里这个最大误差是27.9%。并且这还仅仅是在测量方法正确的前提条件之下才能够得以实现的。U2p物理好资源网(原物理ok网)

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