電壓的測量

陳淑友（湖南人文科技學院，湖南 婁底　417000）

電壓的測量

陳淑友
（湖南人文科技學院，湖南 婁底417000）

社會的快速發展與潮流，電子產品出現在人們的各種生活領域中，電子產品越來越引起人們的關注和研究。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域中得到很好的解決。

電壓；測量

在測試各種各樣的電子設備時，電壓測量是不可缺少的。而電子設備的控制信號、反饋信號等信息也主要是由電壓量來體現的。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測裝置。在電子領域中，最基本、最重要的參數就是電壓。數字電壓表出現在50年代初，60年代末發起來的電壓測量儀表，簡稱DVM，目前實現電壓數字化測量的方法仍然模數轉換的方法。現在，大多數數字電壓表最早是伺服步進電子管比較式，其優點是測量精度比較高，但采樣有點慢，重量達數十公斤，體積大。而數字電壓的種類比較多，有很多種型號，國際目前仍未有統一的分類方法。

在我們的平時生活里，數字電壓表的分類基本都是按原理的不同來進行的，現在有以下幾類：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，因電壓表內阻Ri與RL并聯后的等效電阻值 R’L小于RL，所以UX比相應的真值UX0偏小，測量就會產生誤差。電阻Ri越大，測量誤差值相對越小。所以測量實際電壓時電路要設計成輸入阻抗比較高的電路的原因。

該電路圖2是在已經設計好的直流電流測量電路的基礎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，在輸入交流電流進行半波整流的過程 ，續流二極管是VD2。分壓電阻分別為R7、R8、R9。因為每個二極管整流效率有且不一樣 ，因此并聯一個分流電阻R10作為補償在表頭的兩端。

直流電壓是一種需要經常測量的物理量，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，將直流電壓表并聯在電路兩邊的端點，若直流電壓表的內阻為無窮大，則直流電壓表的顯示的就是被測電路兩點間的電壓的數值；間接測量法則是先測兩端點對地的電位，再算出兩點的電壓差，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）并聯組成的分流電，分流電阻可以通過并聯擴大量程。此電流表的量程可以根據內阻的改變而改變，且量程和內阻成反比的關系。

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，所以影響電路的工作狀態可能是萬用表的內阻，測量的值就會出現差錯，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到最大值，并注意萬用表的極性，被測電路接入時，再根據被測電流的大小的值調整電流檔，使被測電流的示數盡量大于滿量程的2/3，以減小測量誤差。

（二）用數字式萬用表測量直流電流。

1.通過電流Ix經放大器放大后輸出電壓U0（U0=（1+R2/R3）RNXIX）就可以作為數字式電壓表的輸入電壓來進行測量。并調節開關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，而輸入到數字式電壓表的電壓基本不變。

2.應該注意的是，在使用時，當被測電路中串聯數字式萬用表時，取樣電阻的值會影響被測電路的工作，并且會使測量產生一定的誤差。

（三）用并聯法測量直流電流。

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，但是，當被測電路的電流是一個恒流源的時候，而電流表的內阻又遠小于被測電路中某一串聯電阻時，電流表可以并聯在這個電阻上測量電流。

2.這種不規范的測量時，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，串聯電流表，并且接入電路中，一般都不怎么容易，而且會造成設備的損壞。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的實際值和標稱值會有誤差的存在，所以測量誤差比較大的電路的時候，基本用于估測調式電路。

2.當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

在現實生活中，電子電壓表大多數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換器把交流電壓轉變成直流電壓，最后就是測量。這種測量的結果對于任何波信的交流電壓都是比較準確的。正弦波交流電壓的峰值是它有效值的1.414倍。

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