电压的测量

陈淑友（湖南人文科技学院，湖南 娄底　417000）

电压的测量

陈淑友
（湖南人文科技学院，湖南 娄底417000）

社会的快速发展与潮流，电子产品出现在人们的各种生活领域中，电子产品越来越引起人们的关注和研究。在此课题中我们将研究电压的测量方法，电压测量的问题也会在电子领域中得到很好的解决。

电压；测量

在测试各种各样的电子设备时，电压测量是不可缺少的。而电子设备的控制信号、反馈信号等信息也主要是由电压量来体现的。多种电子测量仪器基本是用电压表作为他们的指示装置或辅助监测装置。在电子领域中，最基本、最重要的参数就是电压。数字电压表出现在50年代初，60年代末发起来的电压测量仪表，简称DVM，目前实现电压数字化测量的方法仍然模数转换的方法。现在，大多数数字电压表最早是伺服步进电子管比较式，其优点是测量精度比较高，但采样有点慢，重量达数十公斤，体积大。而数字电压的种类比较多，有很多种型号，国际目前仍未有统一的分类方法。

在我们的平时生活里，数字电压表的分类基本都是按原理的不同来进行的，现在有以下几类：比较式，电压——时间变换式，积分式等。

如图1直流电压的等效电路是用电压表测量，电压表接入时，因电压表内阻Ri与RL并联后的等效电阻值 R’L小于RL，所以UX比相应的真值UX0偏小，测量就会产生误差。电阻Ri越大，测量误差值相对越小。所以测量实际电压时电路要设计成输入阻抗比较高的电路的原因。

该电路图2是在已经设计好的直流电流测量电路的基础上增加整流电路和分压电路而形成，整流电路和分压电路从直流电流测量电路的0.25mA档接入，VD1为整流二极管，在输入交流电流进行半波整流的过程 ，续流二极管是VD2。分压电阻分别为R7、R8、R9。因为每个二极管整流效率有且不一样 ，因此并联一个分流电阻R10作为补偿在表头的两端。

直流电压是一种需要经常测量的物理量，直流电压的测量方法有直接测量法和间接测量法两大类。用直接测量法测量直流电压时，将直流电压表并联在电路两边的端点，若直流电压表的内阻为无穷大，则直流电压表的显示的就是被测电路两点间的电压的数值；间接测量法则是先测两端点对地的电位，再算出两点的电压差，差值就是要测的电压值。接下来我们就开始介绍几种常见测量直流电压和交流电压的方法：

一、直流电压的测量

（一）用模拟式万用表测量直流电流。

1.模拟式万用表的直流电流档一般由微安表头（40μA～100μA）并联组成的分流电，分流电阻可以通过并联扩大量程。此电流表的量程可以根据内阻的改变而改变，且量程和内阻成反比的关系。

2.测量直流电流的时候用模拟式万用表测量，电路是用万用表串联，所以影响电路的工作状态可能是万用表的内阻，测量的值就会出现差错，另一种原因也可能由于测量的量程不适用而烧毁万用表，所以，使用的时候不知道要测量的电流的大小，就该把直流电压档调到最大值，并注意万用表的极性，被测电路接入时，再根据被测电流的大小的值调整电流档，使被测电流的示数尽量大于满量程的2/3，以减小测量误差。

（二）用数字式万用表测量直流电流。

1.通过电流Ix经放大器放大后输出电压U0（U0=（1+R2/R3）RNXIX）就可以作为数字式电压表的输入电压来进行测量。并调节开关S1～S4变换不同的电阻，就可以得到不同的电流量程，量程越小的话，取样电阻就会越大，而输入到数字式电压表的电压基本不变。

2.应该注意的是，在使用时，当被测电路中串联数字式万用表时，取样电阻的值会影响被测电路的工作，并且会使测量产生一定的误差。

（三）用并联法测量直流电流。

1.在流表与被测电路中，电流表测量电流基本都会用到串联，但是，当被测电路的电流是一个恒流源的时候，而电流表的内阻又远小于被测电路中某一串联电阻时，电流表可以并联在这个电阻上测量电流。

2.这种不规范的测量时，一定要概念清楚，分析要正确，否则会造成三极管或电流表的损坏。

（四）用间接测量法测量直流电流。

1.在测量电路的一些支路的时候，断开回路后，串联电流表，并且接入电路中，一般都不怎么容易，而且会造成设备的损坏。这时，通过测量直流电压U的两端电阻，再由I=U/R欧姆定律求出被测的电流，此电阻R通常称作电流取样电阻。由于R的实际值和标称值会有误差的存在，所以测量误差比较大的电路的时候，基本用于估测调式电路。

2.当支路没有可利用的电阻时，也可以间接串入一个取样电阻来测量，取样电阻对被测电阻的影响越小越好，一般在1～10Ω之。

（五）用直流电子电压表测量直流电压。磁电式表头加装跟随器和直流放大器等各种电路组成的电子电压表，以提高直流电压表的输入阻抗和测量灵敏性，当需要测量高直流电压的情况下，在输入端组成的分压电路，且分压电路是用高阻抗电阻组成的。直流电压值的高电阻电路可用这种电子电压表测量。

二、交流电压的测量

在现实生活中，电子电压表大多数是用来测量交流电压，它可以把交流电压变成直流电压而且是在AC/DC变换器的转换下。变换器的概念就是检波器。我们按照它的特性可以分成：峰值、均值和有效值。常见的测量交流电压的方式有两种。第一种要测的就是它的峰值，最后乘以0.707，最后的有效值就是交流电压的值，不过只在测量无失真的正弦波交流电压时才适用的。另一种就是要把特有的有效值转换器把交流电压转变成直流电压，最后就是测量。这种测量的结果对于任何波信的交流电压都是比较准确的。正弦波交流电压的峰值是它有效值的1.414倍。

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