1、电压的特点
电压在性质上可分为直流电压 和交流电压(包括所有非正弦电压)两种。在应用上,有工频电压和电子电路电压,前者是强电,除电压范围大外,波形、频率等都是规则的。而后者,却具有更多的特点:
(1)频率范围宽。电子电路信号的频率往往是从直流到上GHz范围内变化。
(2)电压范围广。电子电路中的电压可在nV级到mV级,其中微伏级的电压是非常多见的。
(3)波形多种多样。电子电路中除正弦波外,大量的是非正弦波,同时交流、直流并存,甚至串人噪声干扰。
(4)电子电路的等效阻抗一般都高,有的达兆欧级。
2、对电压测量的基本要求
针对电压量的特点,对电压测量提出了一系列要求,主要有以下几个方面:
(1)应有足够宽的频率范围。以满足测量上从直流到GHz的频率要求。
(2)应有足够宽的电压测量范围。以满足测量上从nV级到mV级的要求。
(3)应有足够高的测量准确度。由于电压测量的基准是直流标准电压,同时直流测量中不存在分布参数的影响或影响极小,因而直流电压的测量准确度最卨。交流电压测量因受频率、波形和分布参数等的影响,测量准确度不卨。
(4)应有足够高的输入阻抗。由于电子电路等效阻抗高,为了减小仪器接人后对电路的影响,要求仪器输入阻抗要高。目前模拟电压表的输人阻抗在MΩ级,数字电压表的输入阻、抗达GΩ级,甚至可达数千GΩ。
(5)应有足够强的抗干扰能力。一般来说,测量都是在充满各种干扰的条件下进行的。对于微小电压的测量,需要的灵敏度就高,其干扰的影响就大。所以,电压表的抗干扰能力要强,对数字电压表史是如此。
此外,还应要求高的测量速度和高的自动化程度,以实现智能测试和自动测试。
3、电压测量方法
电压的测量方法很多,要根据被测电压的不同和测量的具体要求及客观条件的限制,合理选择测量方法。归结起来,电压测量的方法有以下几种:
(1)电工仪表测量法
电工仪表主要是指针式仪表,主要有磁电系、电动系、电磁系等,其中磁电系仪表只能测直流量。用电工仪表测电压在工程中应用十分普遍,因为电工仪表成本低,操作简便,特别是一般工程测量对准确度要求不太高更是为用电工仪表测电压大开“绿灯”。对交流高电压,通过互感器等亦可用电工仪表进行测量。
(2)电子电压表测量法
电子电压表是利用电子技术制成的,属于电子仪器类,是模拟式电压表,在电子电路交流电压测量中广为应用。
电子电压表根据将交流转换成直流原理的不同分为三种类型:
①公式法:按正弦交流电压有效值公式制成的有效值电压表,该类电子电压表主要是频带窄,准确度低。
②热电转换法:利用热电偶转换制成的有效值电压表,其优点是没有波形误差,但有热惯性、频带不宽、维修不便等缺点。
③检波法:通过整流将交流转换成直流制成的电压表,据整流电路的不同可分为均值检波、峰值检波、有效值检波三种。同吋,据整流器的位置又分为“检波—放大”、“放大—检波”式电压表。
可见,无论那种类型的电子电压表都具有由交流转换为直流的过程,包括“调制式”电子电压表也不例外。
(3)数字电压表测量法
严格来讲,数字电压表也属于电子电压表,但因数字部分电路在整个仪器中占有重要地位,于是人们往往称仑为数字电压表。
数字电压表首先将模拟量通过模/数(A/D)转换为数字量,然后用计数器计数,并用十进制数字显示被测电压值。作为交流数字电压表,还必须有交流/直流(AC/DC)转换过程。