[科普中國(guó)]-峰值電壓表

測(cè)量電壓峰值的表計(jì)?？煞譃闇y(cè)量交直流電壓的峰值電壓表和測(cè)量沖擊電壓的峰值電壓表兩類，也有即可測(cè)量交直流電壓又可測(cè)量沖擊電壓的多用峰值電壓表。一般都是數(shù)字式儀表。

廣義來(lái)講，峰值電壓表是指測(cè)量周期性波形及一次過(guò)程波形峰值的電壓表。國(guó)內(nèi)外早已有兼能測(cè)量上述兩大類波形峰值的1．6 kV峰值電壓表。其標(biāo)準(zhǔn)要求能接到分壓器低壓臂的峰值電壓表的測(cè)量不確定度不大于1%。

簡(jiǎn)介廣義來(lái)講，峰值電壓表是指測(cè)量周期性波形及一次過(guò)程波形峰值的電壓表。國(guó)內(nèi)外早已有兼能測(cè)量上述兩大類波形峰值的1．6 kV峰值電壓表。其標(biāo)準(zhǔn)要求能接到分壓器低壓臂的峰值電壓表的測(cè)量不確定度不大于1%。測(cè)量高電壓時(shí)需和分壓器配合使用，即將它和分壓器低壓臂并聯(lián)。由于測(cè)量球隙和高壓示波器測(cè)量沖擊電壓峰值較費(fèi)時(shí)且準(zhǔn)確率不高，故可用分壓器配合峰值電壓表來(lái)測(cè)量沖擊電壓的峰值?，F(xiàn)今圖形化界面的數(shù)字儀表已趨于廣泛應(yīng)用，這類儀表在測(cè)量波形的同時(shí)，在屏幕上可同時(shí)顯示出峰值。例如，某些型號(hào)的變頻功率分析儀可直接測(cè)量的峰值電壓可達(dá)30kV。相比之下，峰值電壓表的功能已大為下降。1

工作原理

如圖是峰值電壓表的原理電路，對(duì)a圖而言，只要時(shí)間常數(shù)RC大于被測(cè)周期性電壓Ux基波成分的周期T，R上的電壓的平均值或流過(guò)它的電流的平均值就正比于Ux的峰值。2

峰—峰值（Vp-p）電壓表的基本原理如圖所示，輸入信號(hào)通過(guò)電容器C1隔離直流信號(hào)，取出有效交流輸入信號(hào)，由二極管VD2整流后儲(chǔ)存在電容器C2之中，再用一個(gè)高輸入阻抗的放大器對(duì)整流后的信號(hào)進(jìn)行放大，并在一定的時(shí)間范圍內(nèi)將峰值保持，通過(guò)表頭M指示出Vp-p。3

定度系數(shù)和波形誤差1．定度系數(shù)

經(jīng)過(guò)同樣的分析，如果峰值電壓表測(cè)量被測(cè)電壓的峰值為Up。按正弦有效值定度，則示值α為

即用峰值交流電壓表測(cè)量非正弦交流電壓時(shí)，電壓表仍然可以反映出被測(cè)電壓的峰值。但由于電壓表刻度是以正弦波有效值定度的，它是正弦波峰值的/倍。因此，必須把指示值乘以倍才能表示被測(cè)電壓的峰值，而要知道被測(cè)電壓的有效值時(shí)，必須根據(jù)其波形的性質(zhì)，按波形換算表算出被測(cè)電壓的有效值。

2．波形誤差

同均值電壓表測(cè)量產(chǎn)生波形誤差一樣，用峰值電壓表測(cè)量非正弦波或失真的正弦波電壓時(shí)，若將讀數(shù)當(dāng)成輸入電壓的有效值，也會(huì)產(chǎn)生波形誤差。而且，峰值電壓表的波形失真較大。但用峰值電壓表測(cè)量正弦電壓時(shí)，讀數(shù)就是該正弦電壓有效值。

3．誤差分析

除了上面講到的波形誤差外，峰值電壓表還會(huì)產(chǎn)生如下誤差。

1)理論誤差

從峰值檢波器的工作波形可以看出，檢波器輸出電壓的平均值總是略小于被測(cè)電壓的峰值。而在討論過(guò)程中，忽略了這個(gè)小的誤差，此時(shí)產(chǎn)生的誤差即為理論誤差。

2)低頻誤差

峰值電壓表通常用來(lái)測(cè)量高頻電壓。如果用來(lái)測(cè)量低頻信號(hào)，則由于被測(cè)信號(hào)的周期大。放電時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)造成低頻誤差。

3)高頻誤差

高頻誤差是由于檢波器的高頻特性以及電路中各種高頻參數(shù)的影響而引起的誤差。

4)非線性誤差

當(dāng)輸入信號(hào)幅度較小時(shí)，檢波器工作于特性曲線的非線性區(qū)域，出現(xiàn)明顯的非線性，導(dǎo)致測(cè)量誤差。4

與其他電子電壓表的比較峰值電壓表、均值電壓表和有效值電壓表各有特點(diǎn)，測(cè)量時(shí)應(yīng)結(jié)合被測(cè)信號(hào)特點(diǎn)合理選用，以獲得最佳測(cè)量效果。

1．峰值電壓表

(1)輸入阻抗高，可達(dá)數(shù)兆歐姆；工作頻率寬，高頻可達(dá)數(shù)百兆赫茲以上；低頻小于10 kHz。

(2)讀數(shù)按正弦有效值刻度讀取，只有測(cè)量正弦電壓時(shí)，其有效值才是被測(cè)波形電壓的真正有效值。測(cè)量非正弦電壓時(shí)，其有效值必須通過(guò)波形換算得到。

(3)波形誤差大。

(4)讀數(shù)刻度不均勻，因?yàn)樗窃谛⌒盘?hào)時(shí)進(jìn)行檢波的。

2．均值電壓表

(1)均值檢波器的輸入阻抗低，必須通過(guò)阻抗變換來(lái)提高電壓表的輸入阻抗。工作頻率范圍一般為20 Hz～l MHz。

(2)讀數(shù)按正弦波有效值刻度，只有測(cè)量正弦電壓時(shí)，讀數(shù)才正確。若測(cè)量非正弦電壓，則要進(jìn)行波形換算。

(3)波形誤差相對(duì)不大。

(4)對(duì)大信號(hào)進(jìn)行檢波，讀數(shù)刻度均勻。

3．有效值電壓表

(1)讀數(shù)按正弦電壓有效值刻度，測(cè)量正弦或非正弦電壓的有效值，可直接從表上讀數(shù)，無(wú)須換算。

(2)輸入阻抗高，工作頻率在峰值與均值電壓表之間。高頻可達(dá)幾十兆赫茲，低頻小于50 Hz。4

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

方正 - 副教授 - 江南大學(xué)