电流、电压和功率的

第一章电流、电压和功率的测量1.1电流的测量1.1.1电流表直接测量法被测电路中串入适当量程的电流表，从而直接读取被测电流电流表(ammeter)又称“安培表”，——采用磁电系电表的测量机构。

1.1.1电流表直接测量法

一：直流电流表图1-1-1动圈式磁电系测量机构动圈式磁电系测量机构的静态方程:

S0=C/k：动圈测量机构静态灵敏度

普通电测仪表的基本组成S1:传感器的灵敏度(输出电量与输入非电量之比)

S2:测量电路把传感器输出的电量转换成直流电流，其灵敏度（输出直流电流与输入电量之比）的定义。指针偏转角与被测非电量关系：

S=S1S2S3：所测非电量的电测仪表总灵敏度。动圈式电流表基本参数：(1)动圈内阻Rg(2)动圈满偏转电流Im(3)动圈满偏转电压Um=RgIm

一般满偏转电流Im较小，而被测电流较大时，需要扩大量程。直流电流表工作原理图1-1-2单量程电流表原理图(量程满偏电流)×(量程分流电阻)＝(表头满偏电流)×(环路总阻)使用多量程的电流表时，先使用最大的电流量程；然后减小量程，直到明显偏转。扩大量程二：交流电流表

直流电流表配接半波整流电路或全波整流电路即构成交流电流表单量程交流电流表配接分流电阻即构成多量程交流电流表整流式交流电流表电路图1-1-5用电流表测量电流测量误差

被测电流实际值：

电流表读数值：

测量误差：结论：电流表内阻越小越好1.1.2电流-电压转换法—间接测量方法

一、取样电阻法

基本原理：在被测电流回路中串入很小的标

准电阻r

图1-1-6取样电阻法（c）图公式证明：

②-①式相减得

③÷④式得：因差动放大器的输入阻抗为2R1

④

③

1.1.2电流-电压转换法二、反馈电阻法

基本原理：被测电流回路中串入电压并联负反馈电路图1-1-7反馈电阻法一般来说：取样电阻法比较适合测量较大电流反馈电阻法比较适合测量较小电流1.1.3电流-频率转换法图1-1-8简单的电流-频率转换器该电路可用于各种恒流源场合，对微电流检测尤为合适。1.1.5电流互感器法图1-1-9电流互感器图1-1-10电流互感器的电流-电压转换电路使用注意点：付边绝对不允许开路，付边一端必须可靠地接地(安全接地)。

1.2电压的测量电压的测量可以分为模拟和数字两种测量方法。1.2电压的测量一、普通直流电压表

1．组成原理

Im—电流表量程Um—电压表量程

—内阻

1.2.1直流电压的测量把内阻与量程

之比定义为电压表的电压灵敏度：越大，为使指针偏转同样角度所需驱动电流越小。依据，推算出不同量程时电压表的内阻，即：例如用50uA的表头改装为1V的电压表时，，若改装为100V的电压表，其输入阻抗

＝？图1-2-2用普通电压表测量高输出电阻电路的直流电压2.测量误差改进措施：特点：结构简单，使用方便，误差主要决定于表头本身和扩展电阻的准确度。缺点：灵敏度不高和输入阻抗低。在量程较低时，不能忽略其负载效应。图1-2-3电子电压表框图二、直流电子电压表图1-2-4集成运放电压表原理三、直流数字电压表图1-2-5直流数字电压表框图1.2.2交流电压的测量一、交流电压的表征1.峰值

周期性交流电压u(t)在一个周期内偏离零电平的最大值。2.平均值1）“信号平均值”是“信号的直流分量”

2）在电子测量中，平均值通常指交流电压全波整流后的平均值。全波整流的平均值为：3.有效值(均方根值）（国际交流电压的表征量）4.波形因数

波峰因数

二、模拟型电子式交流电压表测量交流电压的方法很多，其中最主要的是利用检波器把被测交流电压变换成直流电压，然后再接到指示电表进行测量。所有电压表的读数几乎都按正弦波有效值定度。1．检波类型

①平均值检波——输出直流电压等于输入交流电压平均值②有效值检波——输出直流电压等于输入交流电压有效值③峰值检波——输出直流电压等于输入交流电压峰值2．模拟交流电压表类型①检波—放大式

高频电压表或超高频电压表

先检波，再放大，灵敏度受到放大器的影响特点：频带宽，灵敏度低②放大—检波式

视频毫伏表

频带范围收到放大器的影响特点：频带窄灵敏度高

③外差式

高频微伏表，选频电平表

解决了放大器增益和带宽的矛盾特点：频带宽，灵敏度高

三、低频交流电压的测量一般这类电压表采用的是放大－检波式，电压表的读数一般为平均值或有效值。均值电压表的特点:

1.工作原理检波器输出的直流电压与输入的交流电压的平均值成正比。2.定度电压表的表头不是按平均值定度的，而是按正弦波的有效值定度的。3.波形换算方法假设表头的读数为被测信号平均值

有效值U正弦信号非正弦信号例：用均值电压表（全波式）分别测量正弦波、方波及三角波，电表指示均为10V，问被测电压的有效值分别为多少？四、高频交流电压的测量采用检波－放大式或外差式电压表。检波一般为二极管峰值检波－峰值电压表。峰值电压表的特点:

1.工作原理检波器输出的直流电压与输入的交流电压的峰值成正比。2.定度电压表的表头不是按峰值定度的，而是按正弦波的有效值定度的。假设表头的读数为3.波形换算方法被测信号