電子儀器共地常出現(xiàn)的測量錯誤研究

吳美之

（廣東星磁檢測技術研究有限公司，廣東 佛山528100）

0 引 言

在電工電子檢測技術中，模擬量數(shù)據(jù)測量的相關儀器主要有示波器、交流毫伏表、頻率計等。這些數(shù)據(jù)測量的精準度要求相對較高，但是在實際測量過程中，往往會出現(xiàn)測量數(shù)據(jù)不準確的現(xiàn)象，測試人員對此展開了一系列研究。研究結果顯示，造成儀器測量數(shù)據(jù)不準確的主要原因是電路連接的共地現(xiàn)象導致，而且測試人員容易忽略這些現(xiàn)象。正因為如此，有些測量教程的內(nèi)容編著過程中都會忽略共地現(xiàn)象，因此找到共地導致數(shù)據(jù)測量不準確的原因，進而分析相應的解決措施，成為當前檢測專業(yè)工作者重視的課題之一。本文結合現(xiàn)有的電子儀器測量實例進行相應的共地測量數(shù)據(jù)異常的研究。

1 儀器共地的理論分析

大多數(shù)電子儀器的電路輸出和輸入都是由正負極組成的，且一般情況下都是由負極與大地相連接。在同一使用環(huán)境下，當多臺對應的電子儀器共同開展測量工作時，儀器的負極同時接地，且電位都為零，這種情況即所說的儀器共地。負極與大地相連接可以有效地保障儀器電路的安全性，減少來自靜電和相應的電磁感應帶來的影響，從而使得電子儀器能夠正常運轉。處在同一工作環(huán)境下，不同的儀器選擇同時接地，就會造成大地參考點選擇相同。如果相應的儀器測量準確度高、且工作運行安全可靠，則可以大大提高整個高精度電子儀器的使用壽命。儀器共地的現(xiàn)象多發(fā)生在實驗室內(nèi)，由于實驗室環(huán)境基本一致，儀器運轉的過程中往往會發(fā)生測量精確度不準的現(xiàn)象，由此也就產(chǎn)生了儀器共地問題。

2 電子儀器共地測量錯誤案例分析

從專業(yè)角度分析，儀器共地是避免不了的現(xiàn)象，同時也存在很多優(yōu)點。但是由于儀器共地時負極與對應的地面進行相應的連接，導致整個儀器的測量準確度發(fā)生變化，使得測量結果存在偏差，在電學測量過程中，儀器共地導致的相應測量錯誤案例較多。

2.1 正弦交流電路測量實驗

正弦交流電路的測量內(nèi)容主要涉及電路頻率特性、各元件的電壓相位關系及相應的測量電路的品質(zhì)因數(shù)等。按照實際的測量要求，有序的觀察電容和電感對應的相位關系，如果相應的儀器負極都不共地，則可以直接觀察到相應的相位和波形關系；但是當相應的儀器共地時，則會按照對應的電阻同時接地的現(xiàn)象，導致整個電阻被短路，進而使得測量結果錯誤。此外，對于電路的品質(zhì)因數(shù)來說，其與相位和對應的電容關系的測量數(shù)據(jù)是一樣的，如果儀器不共地，那么測量的準確度就會大大提升，相反，測量數(shù)據(jù)就會發(fā)生錯誤。除此之外，相應的儀器中，交流毫伏表容易發(fā)生短路，進而使得整個函數(shù)信號發(fā)生器短路，造成相應的發(fā)生器損壞。特別地，在相應的儀器接地實現(xiàn)共地使用時，往往會造成對應的電容電壓高，容易造成電容擊穿的現(xiàn)象。同時，共地的過程中對應電路的電流較大，也會造成相應的電感線圈燒壞的現(xiàn)象。在實際過程中，實驗數(shù)據(jù)也會由此造成誤差。

2.2 對任意電路的網(wǎng)絡測量實驗分析

電路網(wǎng)絡的測量實驗需要結合相應的電壓信號的準確值，利用負極與地相接，構成對應的接地點，實現(xiàn)對整個電路結構的有效分析。如圖1所示，用負極接地的儀器儀表直接接在A，B兩點測量，如果電路網(wǎng)絡中已有接地點，當負極接入電路時，實際上就把待測點中接測量儀表負極的B點接地，原電路網(wǎng)絡待測B點的電位可能不為零，由于B點接儀表負極，被強制接地，改變了電路結構，電路的工作狀態(tài)就可能會改變，這時測量的結果顯然是錯誤的，同樣很可能損壞電路或儀器。因此，在電路共地的過程中，一定要小心，有效避免將對應的儀器儀表直接接入到相應的大地進行測量，這樣不僅僅會造成測量結果的不準確，同時也會造成儀器發(fā)生故障。

圖1 任意電路網(wǎng)絡測量實驗結構示意圖

除此之外，當毫伏表按照對應的輸入信號進行相互連接的過程中，由于毫伏表是負極接地，因此會導致整個接地信號發(fā)生變化，進而影響到兩端輸入信號的變化，從而導致了整個儀表電路結構發(fā)生改變，使得測量數(shù)據(jù)誤差較大。

3 結束語

綜上所述，儀器共地實驗現(xiàn)象是在滿足外界實驗條件的基礎上實現(xiàn)的，在電路被測量的過程中，一定要檢查好對應的電子儀器的電路接地及線路連接的問題，首先應按照接地的順序逐步分析每個儀器是否都接地，由此避免了由于盲目連接對應的儀器電路導致不必要的電路故障問題發(fā)生。同時，對于儀器的生產(chǎn)廠商來說，要按照對應的儀器生產(chǎn)內(nèi)容確定接地電路的連接順序，將相應的儀器設置成對應的浮地狀態(tài)，進而使得對應儀器的電路連接測量順序變得有序化，給整個電路的測量帶來方便。