電壓的測量

陳淑友（湖南人文科技學(xué)院，湖南 婁底　417000）

電壓的測量

陳淑友
（湖南人文科技學(xué)院，湖南 婁底417000）

社會的快速發(fā)展與潮流，電子產(chǎn)品出現(xiàn)在人們的各種生活領(lǐng)域中，電子產(chǎn)品越來越引起人們的關(guān)注和研究。在此課題中我們將研究電壓的測量方法，電壓測量的問題也會在電子領(lǐng)域中得到很好的解決。

電壓；測量

在測試各種各樣的電子設(shè)備時，電壓測量是不可缺少的。而電子設(shè)備的控制信號、反饋信號等信息也主要是由電壓量來體現(xiàn)的。多種電子測量儀器基本是用電壓表作為他們的指示裝置或輔助監(jiān)測裝置。在電子領(lǐng)域中，最基本、最重要的參數(shù)就是電壓。數(shù)字電壓表出現(xiàn)在50年代初，60年代末發(fā)起來的電壓測量儀表，簡稱DVM，目前實(shí)現(xiàn)電壓數(shù)字化測量的方法仍然模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法?，F(xiàn)在，大多數(shù)數(shù)字電壓表最早是伺服步進(jìn)電子管比較式，其優(yōu)點(diǎn)是測量精度比較高，但采樣有點(diǎn)慢，重量達(dá)數(shù)十公斤，體積大。而數(shù)字電壓的種類比較多，有很多種型號，國際目前仍未有統(tǒng)一的分類方法。

在我們的平時生活里，數(shù)字電壓表的分類基本都是按原理的不同來進(jìn)行的，現(xiàn)在有以下幾類：比較式，電壓——時間變換式，積分式等。

如圖1直流電壓的等效電路是用電壓表測量，電壓表接入時，因電壓表內(nèi)阻Ri與RL并聯(lián)后的等效電阻值 R’L小于RL，所以UX比相應(yīng)的真值UX0偏小，測量就會產(chǎn)生誤差。電阻Ri越大，測量誤差值相對越小。所以測量實(shí)際電壓時電路要設(shè)計(jì)成輸入阻抗比較高的電路的原因。

該電路圖2是在已經(jīng)設(shè)計(jì)好的直流電流測量電路的基礎(chǔ)上增加整流電路和分壓電路而形成，整流電路和分壓電路從直流電流測量電路的0.25mA檔接入，VD1為整流二極管，在輸入交流電流進(jìn)行半波整流的過程 ，續(xù)流二極管是VD2。分壓電阻分別為R7、R8、R9。因?yàn)槊總€二極管整流效率有且不一樣 ，因此并聯(lián)一個分流電阻R10作為補(bǔ)償在表頭的兩端。

直流電壓是一種需要經(jīng)常測量的物理量，直流電壓的測量方法有直接測量法和間接測量法兩大類。用直接測量法測量直流電壓時，將直流電壓表并聯(lián)在電路兩邊的端點(diǎn)，若直流電壓表的內(nèi)阻為無窮大，則直流電壓表的顯示的就是被測電路兩點(diǎn)間的電壓的數(shù)值；間接測量法則是先測兩端點(diǎn)對地的電位，再算出兩點(diǎn)的電壓差，差值就是要測的電壓值。接下來我們就開始介紹幾種常見測量直流電壓和交流電壓的方法：

一、直流電壓的測量

（一）用模擬式萬用表測量直流電流。

1.模擬式萬用表的直流電流檔一般由微安表頭（40μA～100μA）并聯(lián)組成的分流電，分流電阻可以通過并聯(lián)擴(kuò)大量程。此電流表的量程可以根據(jù)內(nèi)阻的改變而改變，且量程和內(nèi)阻成反比的關(guān)系。

2.測量直流電流的時候用模擬式萬用表測量，電路是用萬用表串聯(lián)，所以影響電路的工作狀態(tài)可能是萬用表的內(nèi)阻，測量的值就會出現(xiàn)差錯，另一種原因也可能由于測量的量程不適用而燒毀萬用表，所以，使用的時候不知道要測量的電流的大小，就該把直流電壓檔調(diào)到最大值，并注意萬用表的極性，被測電路接入時，再根據(jù)被測電流的大小的值調(diào)整電流檔，使被測電流的示數(shù)盡量大于滿量程的2/3，以減小測量誤差。

（二）用數(shù)字式萬用表測量直流電流。

1.通過電流Ix經(jīng)放大器放大后輸出電壓U0（U0=（1+R2/R3）RNXIX）就可以作為數(shù)字式電壓表的輸入電壓來進(jìn)行測量。并調(diào)節(jié)開關(guān)S1～S4變換不同的電阻，就可以得到不同的電流量程，量程越小的話，取樣電阻就會越大，而輸入到數(shù)字式電壓表的電壓基本不變。

2.應(yīng)該注意的是，在使用時，當(dāng)被測電路中串聯(lián)數(shù)字式萬用表時，取樣電阻的值會影響被測電路的工作，并且會使測量產(chǎn)生一定的誤差。

（三）用并聯(lián)法測量直流電流。

1.在流表與被測電路中，電流表測量電流基本都會用到串聯(lián)，但是，當(dāng)被測電路的電流是一個恒流源的時候，而電流表的內(nèi)阻又遠(yuǎn)小于被測電路中某一串聯(lián)電阻時，電流表可以并聯(lián)在這個電阻上測量電流。

2.這種不規(guī)范的測量時，一定要概念清楚，分析要正確，否則會造成三極管或電流表的損壞。

（四）用間接測量法測量直流電流。

1.在測量電路的一些支路的時候，斷開回路后，串聯(lián)電流表，并且接入電路中，一般都不怎么容易，而且會造成設(shè)備的損壞。這時，通過測量直流電壓U的兩端電阻，再由I=U/R歐姆定律求出被測的電流，此電阻R通常稱作電流取樣電阻。由于R的實(shí)際值和標(biāo)稱值會有誤差的存在，所以測量誤差比較大的電路的時候，基本用于估測調(diào)式電路。

2.當(dāng)支路沒有可利用的電阻時，也可以間接串入一個取樣電阻來測量，取樣電阻對被測電阻的影響越小越好，一般在1～10Ω之。

（五）用直流電子電壓表測量直流電壓。磁電式表頭加裝跟隨器和直流放大器等各種電路組成的電子電壓表，以提高直流電壓表的輸入阻抗和測量靈敏性，當(dāng)需要測量高直流電壓的情況下，在輸入端組成的分壓電路，且分壓電路是用高阻抗電阻組成的。直流電壓值的高電阻電路可用這種電子電壓表測量。

二、交流電壓的測量

在現(xiàn)實(shí)生活中，電子電壓表大多數(shù)是用來測量交流電壓，它可以把交流電壓變成直流電壓而且是在AC/DC變換器的轉(zhuǎn)換下。變換器的概念就是檢波器。我們按照它的特性可以分成：峰值、均值和有效值。常見的測量交流電壓的方式有兩種。第一種要測的就是它的峰值，最后乘以0.707，最后的有效值就是交流電壓的值，不過只在測量無失真的正弦波交流電壓時才適用的。另一種就是要把特有的有效值轉(zhuǎn)換器把交流電壓轉(zhuǎn)變成直流電壓，最后就是測量。這種測量的結(jié)果對于任何波信的交流電壓都是比較準(zhǔn)確的。正弦波交流電壓的峰值是它有效值的1.414倍。

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