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利用波形换算判断交流电压表的检波方式
来源:本站整理  作者:佚名  2011-07-26 15:21:05



    摘要:为了确定某一未知交流电压表的检波方式,根据交流电压表测量电压时的波形换算方法及其适用范围,提出了一种判断交流电压表检波方式的新方法:将正弦波信号和方波信号分别接到所用电压表上,调节信号幅度,使电压表的示值相等,保持这两种信号不变,根据示值得出两种信号的有效值、平均值和峰值并比较其大小。若两者峰值相等,则可判断检波方式为峰值检波;若两者平均值相等,则可判断为均值检波;若两者有效值相等,则可判断为有效值检波。通过实验实例证实了该方法简单可行,进而提供了一种判断交流电压表检波方式的有效方法。
    关键词:波形换算;定度系数;交流电压表;检波方式

    用交流电压表测某信号时,其值并不总是信号的有效值,它的读数的含义与所测波形及所用交流电压表的检波方式都有关系。交流电压表检波方式的确定在测量交流电压时非常关键,对于如何判断交流电压表的检波方式,文献给出了一种利用非定度系数波形换算的判断方法,但该方法中非定度系数波形换算法的提法欠妥,因为定度系数这个概念对于理解交流电压表的原理很重要,故不可忽视。本文中的波形换算法由定度系数这个概念引出,并利用该波形换算法得出了一种判断交流电压表检波方式的新方法,经检验该方法比文献提供的方法更为简单有效。

    1 利用波形换算判断交流电压表检波方式的相关知识
    1.1 交流电压表检波方式的分类
    交流电压的测量方法很多,依据的原理也不同,但一般都是利用交流/直流转换电路将交流电压转换成直流电压,然后再接到直流电压表上进行测量。交流/直流(AC/DC)转换电路将交流电压转换成直流电压,可通过检波法得到。交流电压常见的三个表征量是峰值、平均值、有效值,那么交流电压应转换成代表该交流电压的峰值、平均值或有效值的直流电压。相应地,交流电压表的检波方式有峰值检波、平均值检波、有效值检波。
    1.2 波形换算
    电压量值可以用峰值、平均值、有效值来表征,但基于功率的概念,国际上一直以有效值作为交流电压的表征量。对于电压表,除特殊情况外,几乎都是按正弦波的有效值来定度的。当用以正弦波的有效值定度的交流电压表测量电压时,如果被测电压是正弦波,电压表读数即其有效值,由波峰系数定义式KP=UP/U及波形系数定义式f.JPG可求得其峰值和平均值(对于不同的波形,KP和KF不同,但它们的数值是可查的);如果被测电压是非正弦波,那么须根据电压表读数和电压表所采用的检波方式,进行必要的波形换算,才能得到有关参数,若直接将电压表示值作为被测电压的有效值,必将带来较大误差,通常也称为“波形误差”。因此,对于非正弦波,从电压表中直接读到的示值无实际物理意义,即该读数既不代表其有效值,也不代表其峰值或平均值,但可通过波形换算得到其有关的参数。下面以单峰值电压表测交流电压说明上述的“波形换算”理论。电压表示值Ua与单峰值检波器输出UP间满足:
    a.JPG
    式中:Ka为定度系数;UP为被测电压Ux的峰值。又由于电压表是以正弦波的有效值来定度的,所以对于正弦波,Ua即其有效值,故Ka根据下式可求得:
    b.JPG
    由式(1)知,只要电压表示值Ua相等,则峰值UP相等,因此可得任意波形电压的峰值:
    c.JPG
    再利用波峰系数定义式KP=UP/U得到任意波形电压的有效值:
    d.JPG
    最后,利用波形系数定义式f.JPG得到任意波形电压的平均值:
    e.JPG

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