電流、電壓和功率的

第一章電流、電壓和功率的測量1.1電流的測量1.1.1電流表直接測量法被測電路中串入適當(dāng)量程的電流表，從而直接讀取被測電流電流表(ammeter)又稱“安培表”，——采用磁電系電表的測量機構(gòu)。

1.1.1電流表直接測量法

一：直流電流表圖1-1-1動圈式磁電系測量機構(gòu)動圈式磁電系測量機構(gòu)的靜態(tài)方程:

S0=C/k：動圈測量機構(gòu)靜態(tài)靈敏度

普通電測儀表的基本組成S1:傳感器的靈敏度(輸出電量與輸入非電量之比)

S2:測量電路把傳感器輸出的電量轉(zhuǎn)換成直流電流，其靈敏度（輸出直流電流與輸入電量之比）的定義。指針偏轉(zhuǎn)角與被測非電量關(guān)系：

S=S1S2S3：所測非電量的電測儀表總靈敏度。動圈式電流表基本參數(shù)：(1)動圈內(nèi)阻Rg(2)動圈滿偏轉(zhuǎn)電流Im(3)動圈滿偏轉(zhuǎn)電壓Um=RgIm

一般滿偏轉(zhuǎn)電流Im較小，而被測電流較大時，需要擴大量程。直流電流表工作原理圖1-1-2單量程電流表原理圖(量程滿偏電流)×(量程分流電阻)＝(表頭滿偏電流)×(環(huán)路總阻)使用多量程的電流表時，先使用最大的電流量程；然后減小量程，直到明顯偏轉(zhuǎn)。擴大量程二：交流電流表

直流電流表配接半波整流電路或全波整流電路即構(gòu)成交流電流表單量程交流電流表配接分流電阻即構(gòu)成多量程交流電流表整流式交流電流表電路圖1-1-5用電流表測量電流測量誤差

被測電流實際值：

電流表讀數(shù)值：

測量誤差：結(jié)論：電流表內(nèi)阻越小越好1.1.2電流-電壓轉(zhuǎn)換法—間接測量方法

一、取樣電阻法

基本原理：在被測電流回路中串入很小的標(biāo)

準(zhǔn)電阻r

圖1-1-6取樣電阻法（c）圖公式證明：

②-①式相減得

③÷④式得：因差動放大器的輸入阻抗為2R1

④

③

1.1.2電流-電壓轉(zhuǎn)換法二、反饋電阻法

基本原理：被測電流回路中串入電壓并聯(lián)負反饋電路圖1-1-7反饋電阻法一般來說：取樣電阻法比較適合測量較大電流反饋電阻法比較適合測量較小電流1.1.3電流-頻率轉(zhuǎn)換法圖1-1-8簡單的電流-頻率轉(zhuǎn)換器該電路可用于各種恒流源場合，對微電流檢測尤為合適。1.1.5電流互感器法圖1-1-9電流互感器圖1-1-10電流互感器的電流-電壓轉(zhuǎn)換電路使用注意點：付邊絕對不允許開路，付邊一端必須可靠地接地(安全接地)。

1.2電壓的測量電壓的測量可以分為模擬和數(shù)字兩種測量方法。1.2電壓的測量一、普通直流電壓表

1．組成原理

Im—電流表量程Um—電壓表量程

—內(nèi)阻

1.2.1直流電壓的測量把內(nèi)阻與量程

之比定義為電壓表的電壓靈敏度：越大，為使指針偏轉(zhuǎn)同樣角度所需驅(qū)動電流越小。依據(jù)，推算出不同量程時電壓表的內(nèi)阻，即：例如用50uA的表頭改裝為1V的電壓表時，，若改裝為100V的電壓表，其輸入阻抗

＝？圖1-2-2用普通電壓表測量高輸出電阻電路的直流電壓2.測量誤差改進措施：特點：結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，誤差主要決定于表頭本身和擴展電阻的準(zhǔn)確度。缺點：靈敏度不高和輸入阻抗低。在量程較低時，不能忽略其負載效應(yīng)。圖1-2-3電子電壓表框圖二、直流電子電壓表圖1-2-4集成運放電壓表原理三、直流數(shù)字電壓表圖1-2-5直流數(shù)字電壓表框圖1.2.2交流電壓的測量一、交流電壓的表征1.峰值

周期性交流電壓u(t)在一個周期內(nèi)偏離零電平的最大值。2.平均值1）“信號平均值”是“信號的直流分量”

2）在電子測量中，平均值通常指交流電壓全波整流后的平均值。全波整流的平均值為：3.有效值(均方根值）（國際交流電壓的表征量）4.波形因數(shù)

波峰因數(shù)

二、模擬型電子式交流電壓表測量交流電壓的方法很多，其中最主要的是利用檢波器把被測交流電壓變換成直流電壓，然后再接到指示電表進行測量。所有電壓表的讀數(shù)幾乎都按正弦波有效值定度。1．檢波類型

①平均值檢波——輸出直流電壓等于輸入交流電壓平均值②有效值檢波——輸出直流電壓等于輸入交流電壓有效值③峰值檢波——輸出直流電壓等于輸入交流電壓峰值2．模擬交流電壓表類型①檢波—放大式

高頻電壓表或超高頻電壓表

先檢波，再放大，靈敏度受到放大器的影響特點：頻帶寬，靈敏度低②放大—檢波式

視頻毫伏表

頻帶范圍收到放大器的影響特點：頻帶窄靈敏度高

③外差式

高頻微伏表，選頻電平表

解決了放大器增益和帶寬的矛盾特點：頻帶寬，靈敏度高

三、低頻交流電壓的測量一般這類電壓表采用的是放大－檢波式，電壓表的讀數(shù)一般為平均值或有效值。均值電壓表的特點:

1.工作原理檢波器輸出的直流電壓與輸入的交流電壓的平均值成正比。2.定度電壓表的表頭不是按平均值定度的，而是按正弦波的有效值定度的。3.波形換算方法假設(shè)表頭的讀數(shù)為被測信號平均值

有效值U正弦信號非正弦信號例：用均值電壓表（全波式）分別測量正弦波、方波及三角波，電表指示均為10V，問被測電壓的有效值分別為多少？四、高頻交流電壓的測量采用檢波－放大式或外差式電壓表。檢波一般為二極管峰值檢波－峰值電壓表。峰值電壓表的特點:

1.工作原理檢波器輸出的直流電壓與輸入的交流電壓的峰值成正比。2.定度電壓表的表頭不是按峰值定度的，而是按正弦波的有效值定度的。假設(shè)表頭的讀數(shù)為3.波形換算方法被測信號