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如何測量電壓和電流?

測量交流電壓的方法主要有檢波法、采樣法、熱電法、測輻射熱法和補償法等。

檢波法 利用電子管、晶體管的檢波作用將交流電壓轉換為直流電壓進行測量。檢波式電壓表的工作頻率壹般從幾十赫到壹千多兆赫,量程達 100微伏~1000伏。頻率在300兆赫以下時,精確度壹般約為百分之幾,頻率在1000兆赫時則可達百分之幾十。

采樣法:采樣實質上是頻率變換,是用壹系列離散的取樣脈沖來描述壹個連續變量的過程。壹般是將被測高頻信號變成20千赫的低頻信號,再進行檢波測量。這種電壓表的頻率範圍為 1~1000兆赫,甚至更高;電壓範圍約300微伏~1伏(外接衰減器可測量大的電壓),精確度從百分之壹到百分之十幾。

熱電法 主要采用熱電轉換標準或微電位計。熱電轉換標準由熱電偶配以適當的限流電阻或衰減器組成,可測0.1~300伏或更高的電壓,頻率範圍壹般為20赫~100兆赫,若采取高頻補償措施則可達1000兆赫,測量精確度約為 0.01%~1%(定標後)。利用多元熱偶特制的熱電轉換器,在低頻段的交直流轉換精度可達1×10-5或更高,當代的低頻電壓原始標準皆屬此類;微電位計主要由熱電偶和圓盤電阻組成,利用已知電流乘電阻得到標準輸出電壓,壹般為0.1微伏~400毫伏,頻率範圍壹般為0~1000兆赫,精確度為0.02%~5%。

測輻射熱器法 壹般是利用測輻射熱電阻(簡稱測熱電阻)進行測量。實用的測熱電阻主要有熱敏電阻、鎮流電阻和薄膜熱變電阻。熱敏電阻的靈敏度最高(可達數萬歐/瓦),但頻率響應差;鎮流電阻的靈敏度較高(約數千歐/瓦),頻率響應也較差。薄膜熱變電阻的靈敏度較低(約1~100歐/瓦),但頻率響應好,可根據不同需要選用。測輻射熱裝置的工作原理是利用測熱電阻對電功率的敏感性,將被測高頻電壓轉換成相應的阻值變化,再根據功率替代原理,利用測熱技術以已知的直流或低頻電壓代替高頻電壓。這種裝置有功率計式(標準表式)和標準源式二種類型。前者是通過測量功率和阻抗換算出電壓,隨著功率和阻抗測量精確度的不斷提高,可以達到很高的精確度,是建立高頻電壓原始標準的方法之壹;後者是直接給出標準電壓值,比較方便,可獲得較高的精確度,其典型的方案是測熱電阻電橋。高頻電壓的原始標準主要是測輻射熱裝置。它的量程約為0.1~1伏,頻率範圍約為10~1000兆赫,精確度約為0.2%~1%。