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DC測量:電壓與電流

2025China.cn   2009年11月30日

    通常人們更傾向于使用電壓測量的方法而不是電流測量,這是因?yàn)樵O(shè)置得當(dāng)之后,電壓測量對(duì)于設(shè)備來說更加安全。當(dāng)儀表遠(yuǎn)離測量點(diǎn)而不得不采用較長的引線測量時(shí),電壓測量的優(yōu)勢更加明顯。
  當(dāng)測試用引線較長時(shí)(長于6英尺),需要考慮以下幾點(diǎn):
  ■  引線電阻,會(huì)對(duì)頻率造成影響;
  ■ 傳輸線的影響,其中包括引線電感,其影響在高頻率下顯現(xiàn);
  ■ 電磁干擾(EMI),它會(huì)在低于30赫茲的極低頻(ELF)波段出現(xiàn)。
  基本的DC測量電路由電源和三個(gè)電阻:傳感器輸出電阻、傳輸線(引線)電阻和儀表電阻構(gòu)成。唯一將這些連接在一起的是電路中的電流。當(dāng)進(jìn)行測量時(shí),您真正記錄的數(shù)值是由儀表電阻所引起的環(huán)路電流電壓降。
       

  電壓源具有低阻抗,我們一般將“理想”的電壓源定義為零阻抗。舉例如下,熱電偶是由激勵(lì)源和傳感器電阻組成的戴維南等效電路,激勵(lì)源根據(jù)結(jié)點(diǎn)的熱/冷溫差產(chǎn)生與其成正比的毫伏范圍的電壓,傳感器阻抗遠(yuǎn)低于1歐姆。激勵(lì)源對(duì)環(huán)路電流的影響起主要作用。
  另外如熱敏電阻,需要外部激勵(lì)源,其內(nèi)部傳感元件阻值約為100歐姆。它的戴維南等效電路也由激勵(lì)
源和傳感器電阻組成。不同的是,傳感器電阻對(duì)環(huán)路電流的影響起主要作用。
  典型的測試線由#22銅導(dǎo)線制成,每英尺電阻值為0.019歐姆。兩根#22測試線,各長6英尺,其阻值為0.228歐姆。這與熱敏電阻的阻抗比較起來微乎其微,但又比熱電偶的阻抗值大上很多倍。如果測試線與傳感器距離接近60英尺,測試線電阻會(huì)對(duì)熱電偶的精確度產(chǎn)生重大影響(近似2%)。其中測試線與傳感器距離指信號(hào)沿導(dǎo)線到測試儀表的距離。
  當(dāng)涉及到儀表阻抗的時(shí)候,始終選用高阻抗儀表測量電壓和低阻抗儀表測量電流。這樣做有助于降低儀表阻抗對(duì)于源阻抗的干擾。而無論是測量電流或電壓,總是選用導(dǎo)線(傳輸線)阻抗相對(duì)其他組件小的才行。
  數(shù)字多用表輸入阻抗約為100千歐,而示波器阻值比其高幾個(gè)數(shù)量級(jí)以上。當(dāng)使用上述設(shè)備時(shí),即使導(dǎo)線有幾百米長,其產(chǎn)生的影響也是微乎其微的。
  如果你想將高阻抗儀表與熱電偶配合使用,儀表的阻抗將對(duì)環(huán)路電流的影響起主要作用。不論溫差多大,儀表阻抗將會(huì)掩蓋激勵(lì)電壓起的作用。你必須將熱電偶的測試方式當(dāng)做電流測量,盡管傳感器阻抗只有約100歐姆。這意味著需要采用低阻抗的儀表,并且當(dāng)心導(dǎo)線電阻。
  這解釋了為什么電壓測量成為長距離應(yīng)用中較常用的一種方式。這樣做可以有效忽略導(dǎo)線電阻的影響。例如,如果你想從一個(gè)單獨(dú)的控制室測量通過直流電機(jī)的電流,你需要一種將電流測量轉(zhuǎn)換為電壓測量的方法。


 

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