電壓的測量方法

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電壓的測量1. 電壓測量的方法一般分為直接測量法和間接測量法兩種。直接測量法在測量過程中，能從儀器、儀表上直接讀出被測參量的波形或數(shù)值。間接測量是先對各間接參量進行直接測量，再將測得的數(shù)值代入公式，通過計算得到待測參量。2. 測量電壓的儀器一般有電壓表、示波器、交流毫伏表等。電壓表可以用來測量直流電壓、低頻交流電壓，其測量方法簡便，精度較高，是測量電壓的基本方法。示波器測量法可以測量所有的電壓信號。交流毫伏表用于交流信號大小的測量。3. 電表法模擬式直流電壓測量l 動圈式電壓表圖1是動圈式電壓表示意圖。圖中虛框內(nèi)為一直流動圈式高靈敏度電流表，內(nèi)阻為Re，滿偏電流(或滿

2、度電流)為Im，若作為直流電壓表，滿度電壓另外增加了電阻，繼而增加了三個電壓量程圖1l 電子電壓表 電子電壓表中，通常使用高輸入阻抗的場效應(yīng)管(FET)源極跟隨器或真空三極管陰極跟隨器以提高電壓表輸入阻抗，后接放大器以提高電壓表靈敏度，當需要測量高直流電壓時，輸入端接入分壓電路。分壓電路的接入將使輸入電阻有所降低，但只要分壓電阻取值較大，仍然可以使輸入電阻較動圈式電壓表大得多。圖2是這種電子電壓表的示意圖。圖中由于FET源極跟隨器輸入電阻很大(幾百M以上)，因此由Ux測量端看進去的輸入電阻基本上由R0，R1等串聯(lián)決定，通常使它們的串聯(lián)和大于10M ,以滿足高輸入阻抗的要求。同時，在這種結(jié)構(gòu)下，

3、電壓表的輸入阻抗基本上是個常量，與量程無關(guān)。圖24. 電表法交流電壓的測量測量交流電壓大小的儀表統(tǒng)稱交流電壓表。交流電壓表分為模擬式電壓表與數(shù)字式電壓表兩大類。模擬式電壓表是先將交流電壓經(jīng)過檢波器轉(zhuǎn)換成直流電壓后推動微安表頭，由表頭指針指示出被測電壓的大小。檢波器有三種類型，分別是平均值檢波器、峰值檢波器、有效值檢波器，故電壓表有三種類型，分別是平均值電壓表、峰值電壓表、有效值電壓表。l 平均值電壓表平均值電壓表的基本原理方框圖 檢波器寬帶交流放大器可變量程分壓器u（t）先對被測電壓進行放大，然后檢波，最后由表頭指示。這種構(gòu)成方案的均值電壓表的工作頻率范圍主要受放大器帶寬的限制，而靈敏度受放大

4、器噪聲的限制，所以當測量小信號時，容易淹沒到放大器的噪聲中。因此主要用于低頻和高頻信號的測量，如高頻毫伏表。l 峰值電壓表n 峰值檢波器串聯(lián)式峰值檢波器并聯(lián)式峰值檢波器n 峰值電壓表原理在表的輸入端輸入不同幅度的標準正弦波，而在表頭的對應(yīng)位置上刻度該正弦波的有效值。故利用峰值電壓表測量純正弦波時讀數(shù)為該被測電壓的有效值；而測量非正弦波電壓時，讀數(shù)沒有實際意義，但可根據(jù)讀數(shù)求得被測電壓的峰值。l 有效值電壓表有效值的物理意義是：交流電壓一個周期內(nèi)，在一純電阻負載中所產(chǎn)生的熱量與另一直流電壓在同樣情況下產(chǎn)生的熱量相等時，這個直流電壓的值就是該交流電壓的有效值。n 熱電偶式電壓表兩種不同導(dǎo)體的兩端相

5、互連接在一起，組成一個熱電偶，當兩節(jié)點處溫度不同時，回路中將產(chǎn)生電動勢，從而形成電流，這一現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，所產(chǎn)生的電動勢稱為熱電動勢。5. 示波器測電壓n 直接測量法所謂直接測量法，就是直接從屏幕上量出被測電壓波形的高度，然后換算成電壓值。定量測試電壓時，一般把Y軸靈敏度開關(guān)的微調(diào)旋鈕轉(zhuǎn)至“校準”位置上，這樣，就可以從“V/div”的指示值和被測信號占取的縱軸坐標值直接計算被測電壓值。所以，直接測量法又稱為標尺法。n 比較測量法比較測量法就是用已知的標準電壓波形與被測電壓波形進行比較求得被測電壓值。6. 電壓互感器測電壓電壓互感器和很相像。電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀表測量，

6、用來測量線路的電壓、功率和電能。7. 霍爾電壓傳感器測電壓變頻電壓在控制領(lǐng)域通常采用霍爾電壓傳感器測量，在高精度計量領(lǐng)域一般采用變頻功率傳感器測量。電流的測量1. 電阻采樣法用電阻做采樣，一般就是講電阻放置在需要采樣電流的位置，通過測量電阻兩端的電壓值來反饋，進而確定電路中的電流大小。那么采樣電阻的阻值一般要求比較小，這樣才能讓放進去的電阻不影響原電路中電流大小，以確保采樣精準。2. 互感檢測法互感檢測法，一般用在高電壓大電流場合（交流）。在互感電路中，當主繞組流過大小不同電流時，副繞組就感應(yīng)出相應(yīng)的高低不同的電壓。將互繞組的電壓數(shù)值讀出，就可以計算出流經(jīng)主繞組的電流。3. 霍爾電流傳感器霍爾

7、基于磁平衡式霍爾原理，根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，從霍爾元件的控制電流端通入電流Ic，并在霍爾 元件平面的法線方向上施加磁場 強度為B的磁場，那么在垂直于 電流和磁場方向(即霍爾輸出端 之間)，將產(chǎn)生一個電勢VH，稱 其為霍爾電勢，其大小正比于控制電流I。與磁場強度B的乘積。由于磁路與霍爾器件的輸出具有良好的線性關(guān)系，因此霍爾器件輸出的電壓訊號U0可以間接反映出被測電流I的大小.4. 羅格夫斯基線圈羅氏線圈是一種交流，是一個空心環(huán)形的線圈，有柔性和硬性兩種，可以直接套在被測量的導(dǎo)體上來測量交流電流。羅氏線圈適用于較寬頻率范圍內(nèi)的交流電流的測量，對導(dǎo)體、尺寸都無特殊要求，具有較快的瞬間反應(yīng)能力，廣泛應(yīng)用在

8、傳統(tǒng)的電流測量裝置如電流互感器無法使用的場合，用于電流測量，尤其是高頻、大電流測量。羅氏線圈測量電流的理論依據(jù)是和,當被測電流沿軸線通過羅氏線圈中心時,在環(huán)形繞組所包圍的體積內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)變化的磁場。5. 光纖電流傳感器光纖電流傳感器的主要原理是利用磁光晶體的法拉弟效應(yīng)根據(jù)of=VBl，通過對法拉弟旋轉(zhuǎn)角0F的測量，可得到電流所產(chǎn)生的磁場強度，從而可以計算出電流大小由于光纖具有抗電磁干擾能力強、絕緣性能好、信號衰減小的優(yōu)點，因而在法拉弟電流傳感器研究中，一般均采用光纖作為傳輸介質(zhì)。激光束通過光纖，并經(jīng)起偏器產(chǎn)生偏振光，經(jīng)自聚焦透鏡人射到磁光晶體:在電流產(chǎn)生的外磁場作用下，偏振面旋轉(zhuǎn)F角度；經(jīng)過檢偏

9、器、光纖，進人信號檢測系統(tǒng)，通過對F的測量得到電流值電機轉(zhuǎn)速的測量1. 測速發(fā)電機測速發(fā)電機是一種測量轉(zhuǎn)速的信號元件，它將輸入的機械轉(zhuǎn)速變換為電壓信號輸出，測速發(fā)電機一般分為直流測速發(fā)電機和交流測速發(fā)電機。直流測速發(fā)電機的原理與一般直流發(fā)電機相同，在恒定磁場中，電樞繞組旋轉(zhuǎn)切割磁通，并產(chǎn)生感應(yīng)電勢,由電刷引出的電樞感應(yīng)電勢與轉(zhuǎn)速成正比。直流測速電機的電樞反應(yīng)，使電機的氣隙磁通不再是常數(shù)，它將隨負載大小的大?。措姌须娏鞔笮。┒淖?。由于電刷的存在，直流無刷電機的壽命，穩(wěn)定性均受到了影響，一般其測速電機需要安裝在雙轉(zhuǎn)子電機的機殼內(nèi)，機殼內(nèi)工作溫度比較高，影響電樞繞組的阻值，并且其測速電機體積一般

10、還比較大，安裝在雙轉(zhuǎn)子電機的內(nèi)部，增大了雙轉(zhuǎn)子電機的整個體積大小。交流測速發(fā)電機可分為同步測速發(fā)電機和異步測速發(fā)電機；由于交流測速發(fā)電機感應(yīng)電勢的頻率隨轉(zhuǎn)速而改變，致使電機本身的阻抗及負載阻抗均隨轉(zhuǎn)速而變化，因此這種測速發(fā)電機的輸出電壓不再與轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系，盡管結(jié)構(gòu)簡單，又沒有滑動接觸，但不適于精確測速系統(tǒng)，一般作為指示式轉(zhuǎn)速計。2. 光電編碼器 光電編碼器如圖1所示，通?？梢苑譃榻^對式光電編碼器、增量式光電編碼器、以及混合式光電編碼器三類。一般由發(fā)光二極管、旋轉(zhuǎn)部分(或動光柵)、固定部分(或定光柵)和光敏元件四個部分組成。其測速方法有三種5：M 法測速，T 法測速，M/T 法，其中M/T 法

11、克服了M 法只適用于測量電機轉(zhuǎn)速高速段和T 法只適用于測量電機轉(zhuǎn)速低速段的問題。光電編碼器的特點是數(shù)據(jù)處理電路簡單。因為是數(shù)字信號，所以噪聲容限較大。容易實現(xiàn)高分辨率，檢測精度高。其缺點是不耐沖擊及振動，容易受溫度變化影響，適應(yīng)環(huán)境能力較差，由于電動汽車用測速傳感器要求適應(yīng)沖擊震動和溫濕度變化等惡劣的工作環(huán)境，而普通檢測轉(zhuǎn)子位置的光電編碼器由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性差等缺點限制了在電動汽車上作為測速傳感器的使用。因此仍需要結(jié)構(gòu)簡單可靠、能夠提供電機轉(zhuǎn)子足夠精度的位置信號的位置傳感器，以適應(yīng)目前高性能電機系統(tǒng)一體化的要求。圖1 光電編碼器原理示意圖3. 磁性編碼器磁性編碼器如圖2 所示，不易受塵埃和結(jié)

12、露影響，同時其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可高速運轉(zhuǎn)，響應(yīng)速度快(達500700kHz)，體積比光電編碼器小，而成本更低，且易將多個元件精確地排列組合，比用光學(xué)元件和半導(dǎo)體磁敏元件更容易構(gòu)成新功能器件和多功能器件。此外，采用雙層布線工藝，還能使磁性編碼器不僅具有一般編碼器僅有的增量信號及增量信號輸出，還具有絕對信號輸出功能。但分辨率較低。而電動汽車電機的驅(qū)動控制系統(tǒng)需要高分辨率，穩(wěn)定性好的測速傳感器，磁性編碼器作為電動汽車測速傳感器受到限制。圖2 磁性編碼器原理示意圖4. 旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電磁式傳感器，又稱同步分解器。它是一種測量角度用的小型交流電動機，用來測量旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，由定子和轉(zhuǎn)子組成。其中定子繞組作為變壓器的原邊，接受勵磁電壓，勵磁頻率通常用400、3000及5000HZ等。旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理和普