如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法

时间:2022-12-17来源:佚名

交流电压的测量方法

一、交流电压的表征
交流电压可以用峰值、平均值、有效值、波峰因数和波形因数来表征。

注:以直流分量为参考的最大电压幅值则称为振幅,(通常用Um表示)。
如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
图1 交流电压的峰值与振幅值曲线

数学上定义为:如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
相当于交流电压u(t)的直流分量。交流电压测量中,平均值通常指经过全波或半波整流后的波形(一般若无特指,均为全波整流): 如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法,如图2所示。
如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
图2 交流电压的平均值曲线
对理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(ωt),若ω=2π/T ,
平均值:如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
3.有效值
某一交流电压的有效值等于直流电压的数值U,当该交流电压和数值为U的直流电压分别施加于同一电阻上时,在一个周期内两者产生的热量相等。则数学式可表示为 如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法,实质上即数学上的均方根定义,因此电压有效值有时也写作Urms。
如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
图3 交流电压的有效值曲线
对理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(ωt),若ω=2π/T ,
有效值:如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
4.波形系数与波峰系数
交流电压的有效值、平均值和峰值间有一定的关系,可分别用波形因数(或称波形系数)及波峰因数(或称波峰系数)表示。
波形系数KF,定义为该电压的有效值与平均值之比如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
波峰系数Kp ,定义为该电压的峰值与有效值之比如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
对理想的正弦交流电压u(t)=Upsin(ωt),若ω=2π/T,
波形系数:如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
波峰系数:如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
同理:我们可以得到不同波形交流电压的参数,如表1所示。
(注:这里A=Up,即电压峰值) (来自:电工技术之家)

表1 不同波形交流电压的参数
如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法
如何测量交流电压,图解交流电压的测量方法

二、交流电压的测量方法
测量交流电压的方法很多,依据的原理也不同。其中最主要的是利用交流/直流(AC/DC)转换电路将交流电压转换成直流电压,然后再接到直流电压表上进行测量。
根据AC/DC转换器的类型,可分成检波法和热电转换法。根据检波特性的不同,检波法又可分成平均值检波、峰值检波、有效值检波等。
模拟电压表组成方案
检波器是实现交流电压测量(AC-DC变换)的核心部件,同时,为了测量小信号电压,放大器也是电压表中不可缺少的部件,因此,组成方案有两种类型:
一种是先检波后放大,称为检波-放大式;
一种是先放大后检波,称为放大-检波式。
模拟电压表的两个重要指标:带宽和灵敏度(分辨力)
检波-放大式和检波-放大式的特点:检波二极管的非线性,限制了检波—放大式电压表的灵敏度,因此虽然其频率范围较宽,但测量灵敏度一般仅达到mV级。
而对于放大—检波式电压表,由于受到放大器增益与带宽矛盾的限制,虽然灵敏度可以提高,但频率范围却较窄,一般在10MHz以下。

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