萬(wàn)用表是一種可以測(cè)量多種參數(shù)的儀表，例如交流(AC)或直流(DC)電壓、交流或直流電流、電阻、溫度、電容等。 現(xiàn)代化數(shù)字萬(wàn)用表采用了數(shù)字和邏輯技術(shù)，體積越來(lái)越小，內(nèi)置功能越來(lái)越多。 通過(guò)引入數(shù)字技術(shù)，數(shù)字萬(wàn)用表可以提供圖形顯示、數(shù)據(jù)記錄和信號(hào)數(shù)字化以及編程功能，還可與外部設(shè)備進(jìn)行通信。

    數(shù)字萬(wàn)用表怎樣用? 　　

    如果您使用數(shù)字萬(wàn)用表(DMM)進(jìn)行交流電壓測(cè)量，那么必須要了解您的萬(wàn)用表為您提供的是峰值、平均值、有效值(rms)值還是其他測(cè)量值。如果是“其他測(cè)量值”，那么您可能會(huì)遇到麻煩，通常麻煩出現(xiàn)在交流有效值測(cè)量中。今天我們將幫助您了解數(shù)字萬(wàn)用表如何利用各種技巧來(lái)測(cè)量有效值，信號(hào)如何影響您的測(cè)量質(zhì)量，以及如何避免常見的測(cè)量錯(cuò)誤。 　　

    使用數(shù)字萬(wàn)用表 DMM 測(cè)量交流有效值　　

    測(cè)量交流有效值并不像一眼看上去那么簡(jiǎn)單。如果它十分復(fù)雜，那么我們?yōu)楹螕?dān)心呢？原因就是真有效值是與信號(hào)形狀無(wú)關(guān)的交流電壓讀數(shù)。通常，它是對(duì)實(shí)際波形最有用的測(cè)量。 　　

    有效值通常用來(lái)度量等熱值，與等效直流值驅(qū)動(dòng)的電阻負(fù)載的功耗數(shù)量有關(guān)。例如，1Vpk 正弦波為電阻負(fù)載提供的功率與 0.707Vdc 信號(hào)相同。信號(hào)的有效值讀數(shù)較為可靠，將有助于您更好地了解信號(hào)在電路中產(chǎn)生的影響。 　　 　　

圖 1. 常見電壓參數(shù) 　　

圖 1 顯示了 4 個(gè)常見的電壓參數(shù)。 　　

    峰值電壓(Vpk)和峰峰值電壓(Vpk-pk)非常簡(jiǎn)單。Vavg 是指一個(gè)完整波形周期中所有瞬時(shí)值的平均值。下面我們會(huì)介紹如何計(jì)算 Vrms。如果是正弦波，波形的負(fù)半波與正半波恰好抵消，在一個(gè)周期中平均值為零。這類平均值不能提供關(guān)于信號(hào)有效幅度的深入信息，因此，大多數(shù)儀表是基于波形的絕對(duì)值來(lái)計(jì)算 Vavg。同樣是正弦波，這里可以使用 Vpk x 0.637 來(lái)計(jì)算(圖 2)。 　　 　　

圖 2. 根據(jù)波形絕對(duì)值計(jì)算的 Vavg　　

    您可以先求波形中每個(gè)點(diǎn)的平方值，再求它們的平均值，最后求平均值的平方根，由此計(jì)算出 Vrms。如果是純正弦波，您可以利用一些捷徑：只需用 Vpk x 0.707 或 Vavg x 1.11 即可。經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的峰值響應(yīng)或平均值響應(yīng)儀表正是根據(jù)這些換算系數(shù)而設(shè)計(jì)的。 　　

    換算系數(shù)僅適用于純正弦波。對(duì)于其他類型的信號(hào)，使用此方法得到的答案是錯(cuò)誤的。如果您使用的儀表并不是專門針對(duì)此任務(wù)設(shè)計(jì)的，那么您很可能出現(xiàn)嚴(yán)重的錯(cuò)誤--取決于儀表或信號(hào)，計(jì)算值與正確值可能相差 40% 以上。 　　

Vpk 與 Vrms 的比值(即波峰因數(shù))是決定測(cè)量精度的重要因素。波峰因數(shù)衡量的是波形峰值相對(duì)于其有效值的高度。波峰因數(shù)越高，進(jìn)行準(zhǔn)確的交流測(cè)量就越難。 　　

    有兩個(gè)測(cè)量挑戰(zhàn)與高波峰因數(shù)有關(guān)。 　　

    第一個(gè)挑戰(zhàn)涉及輸入范圍。想象一個(gè)脈沖串有非常低的占空比和相對(duì)較高的峰值幅度。這樣的信號(hào)會(huì)導(dǎo)致儀表同時(shí)需要測(cè)量高峰值和非常低的有效值，這可能會(huì)在造成過(guò)載問(wèn)題，并在低端造成分辨率問(wèn)題。 　　

    第二個(gè)挑戰(zhàn)就是信號(hào)中的高頻能量較大。一般而言，高波峰因數(shù)意味著存在更多諧波，這會(huì)給所有儀表帶來(lái)麻煩。尤其是峰值和平均值響應(yīng)儀表，想要測(cè)量有效值會(huì)面臨重重困難。        

    以上就是使用臺(tái)式數(shù)字萬(wàn)用表DMM測(cè)量交流有效值的方法介紹。

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