[信息与通信]第3章 电流、电压与功率测量.ppt

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所示。 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 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。 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。 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。 看一个实验——热电偶工作原理演示 热电偶两结点所产生的总的热电势等于热端热电势与冷端热电势之差，是两个结点的温差Δt 的函数： EAB（T，T0）=eAB （ T ）- eAB （ T0 ） 1821年，德国物理学家赛贝克用两种不同金属组成闭合回路，并用酒精灯加热其中一个接触点（称为结点），发现放在回路中的指南针发生偏转（说明什么？），如果用两盏酒精灯对两个结点同时加热，指南针的偏转角反而减小（又说明什么？） 。 显然，指南针的偏转说明回路中有电动势产生并有电流在回路中流动，电流的强弱与两个结点的温差有关。 结点产生热电势的微观解释及图形符号 两种不同的金属互相接触时，由于不同金属内自由电子的密度不同，在两金属A和B的接触点处会发生自由电子的扩散现象。自由电子将从密度大的金属A扩散到密度小的金属B，使A失去电子带正电，B得到电子带负电，从而产生热电势。 在总电势中，温差电势比接触电势小很多，可忽略不计，则热电偶的热电势可表示为： EAB(T,T0)=EAB(T)-EAB(T0) 对于已选定的热电偶，当参考端温度T0恒定时，EAB(T0)=c为常数，则总的热电动势就只与温度T成单值函数关系，即： EAB(T,T0)=EAB(T)- c =f(T) 实际应用中，热电势与温度之间的关系是通过热电偶分度表来确定。 分度表是在参考端温度为00C时，通过实验建立起来的热电势与工作端温度之间的数值对应关系。 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。 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。 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。 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，电压表所测得的电压由原来的Ux改变为：  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，实际测得的电压为  2.数字式万用表 数字万用表均有电流电压测量挡。与模拟式万用表相比，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。 3.示波器 示波器的直流电压挡特别适用于观察较大幅度的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 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