当测量交流电压时,在某些场合使用普通指针式电压表 (如电磁系、电动系或整流系)是不能满足测量要求的。例如当被测电压数量级较小时,由于灵敏度低,往往不能使指针偏转或偏转很小而无法读数。当被测电路的阻抗较大时,由于普通电压表的内阻相对较低,在一定程度上将被测电路分流,从而破坏电路工作状态,使仪表示数不是实际值,影响测量精度。如果被测电压频率较高,由于普通电压表工作频率低,仪表的读数小于真实值,产生了测量误差。在上述情况下为了满足测量要求,就要使用晶体管毫伏表。
DA 16型晶体管毫伏表是现场和实验室常用的一种仪表,其测量过程是,首先将被测交流电压经交流放大器放大后,再加到检波器进行检波变成直流,最后用磁电系表头指示读数。所以是一种“放大检波”式电压表。由于采用了高阻分压器、射极输出器和低阻分压器组成的复合衰减器,从而获得了低噪声电平及高输入阻抗。同时放大器使用负反馈,有效地提高了电压表的频率响应、刻度特性与温度稳定性。
(一) 主要技术指标
(1)测量电压范围为0~300V。
量限挡位为1m V、3m V、10m V、30m V、0.1V、0.3V、1V、3V、10V、30V、300V共11挡。
(2)频率范围为20Hz~1MHz。
(3)输入阻抗:在1k Hz时输入电阻大于1MΩ。输入电容:1m V~0.3V各挡约70p F。
1~300V各挡约50p F。
(4)固有误差:小于各挡量限满度值的±6%。
(5)工作误差:(各量限满度值之误差)20 Hz~1MHz≤±8%。
(二) 使用方法
1.面板控制作用及表头标尺刻度介绍
(1)量限选择开关。量限选择开关是仪器分压电路中的分压选择开关,共有11挡位置。量限下面的分贝数供仪表电平使用。
(2)输入线。采用同轴电缆作为被测电压的输入引线。在接入被测电压时,被测电路的地端应与毫伏表输入端同轴电缆的屏蔽线相连。
(3)零点调整旋钮。零点调整旋钮是仪表检波电路中的一个电位器,当仪表输入端信号电压为零时(即两输入端短路时),表头指示应为零,否则需调节该旋钮。
(4)表头标尺刻度。表头上有三条刻度线,供测量时读数之用。第一条是0~10刻度线,为1m V、10m V、0.1V、1V、10V五挡量限时的读数刻度。第二条是0~3刻度线,为3m V、30m V、0.3V、30V、300V六挡量限时的读数刻度。第三条是-12~+12dB刻度线,作电平测量时的分贝(dB)读数刻度。
(5)电源开关和指示灯。电源开关控制电源的通断,接通后指示灯亮,说明电源开始工作。
图1-55 DA 16型晶体管毫伏表的面板图
图1-55为DA 16型晶体管毫伏表的面板图。
2.使用方法
(1)将电压表垂直放置后,先将输入端短接,接通电源,待仪表指针摆动数次约1min后观察是否指示为零。若不为零,应调整表头的调零电位器,将指针调整为零。
(2)根据被测电压的大小,将量限开关置合适的量限上。若事先不知道被测电压的大小,可先选大量限进行测试,然后根据电表的示值再选择合适的量限进一步测试,以减小测量误差。
(3)当被测信号频率小于100k Hz,其幅值大于几十毫伏时,可使用普通测量导线进行测量,当被测电压大于100k Hz,幅值小于10m V时,必须使用屏蔽线。
(4)根据量限选择开关的位置读相应的标尺刻度。当DA 16型晶体管毫伏表测电平时,被测点的实际电平分贝数为表头指示分贝数与量限选择开关所示电平分贝数的代数和。(www.daowen.com)
(5)当使用较高灵敏度挡时(毫伏级挡),应先接地端,后接高压端。测量完毕拆线时,应按相反的顺序进行,应先断开高压端,后拆去地线,以免外界感应信号使指针偏转超过量限而打坏指针。
3.注意事项
(1)被测交流电压中的直流分量不得大于300V,否则会损坏仪表。
(2)输入端短路时,在低量限挡允许指针稍有偏转,但应在厂家说明书中规定的正常范围 (1m V挡不大于满度值的2%)。
(3)当使用高灵敏度挡 (100m V以下挡)时,应尽量避免输入端开路,以免仪表过载。
(4)测量市电时,有可能使机壳带电,故必须使相线接高压端,中线接地端,切勿接反,以免发生危险。测量36V电压以上时,应注意机壳是否带电,保证人身安全。
(5)由于仪器灵敏度提高,使用时必须正确选择良好的接地点,以免造成测试错误。
(三) 使用举例
1.测量正弦波形电压
DA 16毫伏表的表盘刻度是按正弦波的有效值刻度的,所以用它来测量正弦波形的电压时,可以由表盘直接读取电压有效值。
2.测量非正弦波电压的有效值
第一步,按 “平均值相等示数也相等”的原则将示值Uα折算成被测电压的平均值则有
不同波形的信号具有不同的波形因数KF,常用的波形因数有:正弦波KF=1.11;全波整流KF=1.11;半波整流KF=1.57;方波KF=1;三角波KF=1.15。
综上可知,在用模拟式表计测量交变电压时,对非正弦波要进行波形换算。换算方法为:在测量任意波形电压时,先将刻度盘上的示数读取的示值除以定度系数,折算成正弦波电压的平均值;然后按平均值相等、示值也相等的原则用波形系数换算出被测的非正弦电压有效值。
【例1-1】 用模拟式万用表 (全波整流式)分别测量正弦波、方波及三角波电压,电压表示值为10V,问被测电压的有效值分别是多少伏?
解:(1)对于正弦波,示值就是有效值,故正弦波的有效值U=10V。
(2)对于方波,因为方波的波形系数KF=1,示值Uα=10V,所以方波电压的有效值为
(3)对于三角波,因为三角波的波形系数KF=1.15,示值Uα=10V,所以三角波电压的有效值为
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