电流、电压与功率测量

流电流的大小，间接地检测出高频电流的大小，具体
原理如图3.5所示。
第3章 电流、电压与功率测量
G D E
A
C
B
图3.5 热电偶电表原理
第3章 电流、电压与功率测量
3.3 直流电压的测量
3.3.1 直流电压的测量原理与方法 一般来说，直流电压测量是将直流电压表直接跨 接在被测电压的两端，由直流电压表读出被测电压的 值。因此，电压测量是一种最简便的电参数测量，其 过程如图3.6所示。
A
图3.1 直流电流测量
第3章 电流、电压与功率测量 设电流表的内阻为 r ，在图 3.2 （ a ）所示的测量电路 中，原电路中电流I=E/R，而在图3.2（b）所示的电路中， 电流改变为I′=E/(R+r) ，两者的误差为
E E Er E 1 I R R r R( R r ) R 1 R / r
比，主要优点是：
(1) 输入阻抗高，一般直流输入阻抗可达20 MΩ以上。 (2) 分辨力高，可精确到百分之一，即在10 V挡，可分 辨到0.1 V，而指针式的模拟万用表的分辨力为最小刻度间 隔所代表的电压值的一半，量程越大，分辨力越低。
第3章 电流、电压与功率测量 3. 示波器的直流电压挡特别适用于观察较大幅度的
第3章 电流、电压与功率测量 设被测电路可等效为内阻为 Rx ，开路电压为 Ux 的 电压源，直流电压表的等效内阻为 R0 ，则测量的完整
电路简化为图3.8。
第3章 电流、电压与功率测量
直 流 电 压 表
R0 ＋ A －
＋ －
E
Rx
图3.8 直流电压表测量电路
第3章 电流、电压与功率测量 由图3.8 可知，当直流电压表并接于被测电路两端 时，由于 R0 的存在，
第3章 电流、电压与功率测量
正弦波
源自文库
脉冲波
方波
三角波
低频噪声波
阶梯波
图3.10 常见电压的波形
第3章 电流、电压与功率测量 2. 交流电压幅度值的相对大小常用峰-峰值、平均值
和有效值来表示。
1) 峰-峰值UP-P 峰-峰值表示信号的最大值与最小值的差。对于对 称的正弦信号来说，更常用的是峰值UP，其等于1/2的 UP-P。如U(t)=Acosωct，则有UP-P=2 A，UP=1 A。
第3章 电流、电压与功率测量
第 3章
3.1 直流电流的测量 3.2 交流电流的测量
3.3 直流电压的测量
3.4 交流电压的测量 3.5 功率测量 3.6 数字万用表的特点与技术原理 思考题3
第3章 电流、电压与功率测量
3.1 直流电流的测量
3.1.1 直流电流测量的原理与方法 其过程如图3.1
第3章 电流、电压与功率测量
第3章 电流、电压与功率测量
＋
Ux
－
＋ 电压 表
－
图3.6 电压测量
第3章 电流、电压与功率测量 当其与适当的分压电阻相配合时，即组成了直流 电压表，如图3.7所示。
第3章 电流、电压与功率测量
＋ －
Ux
R1 直流电流表 － A ＋ Rg
R2
R3
R4
R5
图3.7 基于直流表的直流电压表构成框图
直流电压信号或含有交流成份的直流电压信号。
4. 电子电压表一般为数字式仪表，输入端设有由场 效应管电路组成的阻抗隔离电路和放大电路，因而具 有较高的输入阻抗和灵敏度，适用于在电子电路中测 量高内阻电路的电压。
第3章 电流、电压与功率测量
3.4 交流电压的测量
3.4.1 交流电压的特征与量值表示 常见电压的波形如图3.10所示。
Ux改变为：
R0 1 Ux ( )U x R0 Rx 1 Rx / R0
(3-1)
第3章 电流、电压与功率测量 3.3.2 直流电压测量仪表 1.模拟式万用表
在图 3.9 所示分压电路中，使用 MF500-B 型万用表
的100 V挡进行测量，该仪表的灵敏度为10 kΩ/V，可 以推算出在100 V挡的输入电阻为100×10=1000 kΩ=1 MΩ，
第3章 电流、电压与功率测量 2)
U
设电压信号为U（t），其周期为T，
1 T U U (t )dt T 0 1 U T
（3-2）

T
0
U (t ) dt
（3-3）
第3章 电流、电压与功率测量 3) 有效值URMS 有效值指的是信号的均方根值（RMS）。电压信号的有 效值用URMS表示，
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I ＋ E － R E ＋ －
I
＋
A
－
R
(a)
(b)
图3.2 电流表内阻的影响
第3章 电流、电压与功率测量 3.1.2 模拟直流电流表的工作原理 直流电流表多数为磁电式仪表，磁电式仪表一般由可动 线圈、游丝和永久磁铁组成。线圈框架的转轴上固定一个读 数指针，当线圈流过电流时，在磁场的作用下，可动线圈发 生偏转，带动上面固定的读数指针偏转，偏转的角度与通过 可动线圈的电流成正比。模拟直流电流表具有不需电池驱动、 显示稳定等优点，同时亦存在非线性误差大、容易损坏等缺 点。 3.1.3 数字万用表测量直流电流的原理 数字万用表是用电子技术来检测直流电流的。通常在直 流电流挡，对外电路来说，数字万用表仅相当于一个取样电 阻 RN （不同的量程 RN 的值不同），测量时 RN 上有电压信号 Ui=IRN，其测量过程如图3.3所示。
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Ui
预处理
A/D 转换器
数字量
显示
图3.3 数字万用表测量原理框图
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3.2 交流电流的测量
3.2.1 低频交流电流的测量原理和方法 图3.4所示的交直流转换电路。
第3章 电流、电压与功率测量
－
A
＋
图3.4 交直流转换电路
第3章 电流、电压与功率测量 3.2.2 高频交流电流的测量原理和方法 我们可以通过测量这种与高频电流密切相关的直
1000 500 R2 // Ri 100 1000 500 100 40V 1000 500 R1 R2 // Ri 500 1000 500
第3章 电流、电压与功率测量
R1 5 00 k
＋
1 00V
－
R2 5 00 k
＋
V
－
图3.9 高内阻电路的电压测量
第3章 电流、电压与功率测量 2. 数字万用表均有电流电压测量挡。与模拟式万用表相
U KMS
1 T 2 U (t )dt T 0