低頻電壓計算方法

⑴ 電壓測量的測量方法

測量交流電壓的方法主要有檢波法、采樣法、熱電法、測輻射熱法和補償法等。檢波法利用電子管、晶體管的檢波作用將交流電壓轉換為直流電壓進行測量。檢波式電壓表的工作頻率一般從幾十赫到一千多兆赫，量程達 100微伏～1000伏。頻率在300兆赫以下時，精確度一般約為百分之幾,頻率在1000兆赫時則可達百分之幾十。采樣法采樣實質上是頻率變換，是用一系列離散的取樣脈沖來描述一個連續變數的過程。一般是將被測高頻信號變成20千赫的低頻信號，再進行檢波測量。這種電壓表的頻率范圍為 1～1000兆赫，甚至更高；電壓范圍約300微伏～1伏(外接衰減器可測量大的電壓)，精確度從百分之一到百分之十幾。熱電法主要採用熱電轉換標准或微電位計。熱電轉換標准由熱電偶配以適當的限流電阻或衰減器組成，可測0.1～300伏或更高的電壓，頻率范圍一般為20赫～100兆赫，若採取高頻補償措施則可達1000兆赫,測量精確度約為 0.01%～1%(定標後)。利用多元熱偶特製的熱電轉換器，在低頻段的交直流轉換精度可達1×10-5或更高，當代的低頻電壓原始標准皆屬此類；微電位計主要由熱電偶和圓盤電阻組成，利用已知電流乘電阻得到標准輸出電壓，一般為0.1微伏～400毫伏，頻率范圍一般為0～1000兆赫，精確度為0.02%～5%。測輻射熱器法一般是利用測輻射熱電阻（簡稱測熱電阻）進行測量。實用的測熱電阻主要有熱敏電阻、鎮流電阻和薄膜熱變電阻。熱敏電阻的靈敏度最高（可達數萬歐/瓦），但頻率響應差；鎮流電阻的靈敏度較高（約數千歐/瓦），頻率響應也較差。薄膜熱變電阻的靈敏度較低（約1～100歐/瓦），但頻率響應好，可根據不同需要選用。測輻射熱裝置的工作原理是利用測熱電阻對電功率的敏感性，將被測高頻電壓轉換成相應的阻值變化，再根據功率替代原理，利用測熱技術以已知的直流或低頻電壓代替高頻電壓。這種裝置有功率計式（標准表式）和標准源式二種類型。前者是通過測量功率和阻抗換算出電壓，隨著功率和阻抗測量精確度的不斷提高，可以達到很高的精確度，是建立高頻電壓原始標準的方法之一；後者是直接給出標准電壓值，比較方便，可獲得較高的精確度，其典型的方案是測熱電阻電橋。高頻電壓的原始標准主要是測輻射熱裝置。它的量程約為0.1～1伏，頻率范圍約為10～1000兆赫，精確度約為0.2%～1%。中國的高頻電壓國家標准採用測熱電阻電橋方案。圖中薄膜熱變電阻作為電橋的一個臂接在迴路中，其組成部分RT1和RT2對於直流是串聯的,對於高頻則是並聯的。在電橋兩端只加直流偏壓U1，將電橋調至平衡，然後加高頻信號,電橋失衡,將直流偏壓由U1降到U2,使電橋重新平衡，由公式計算出高頻電壓Urf,式中α=(RT1/RT2)≥1。中國的高頻電壓國家標准改進了薄膜熱變電阻性能，因而減輕了電磁場擾動的影響，提高了標准精確度，並擴展了頻段上限。所達到的具體技術指標是：電壓范圍為0.1～2伏；頻率范圍為10～3000兆赫；精確度為0.2%～0.7%。補償法將被測的高頻電壓與相應的直流電壓進行比較，再根據確定的關系式求得被測電壓。這種方法的工作頻率為20赫～1000兆赫；量程為20毫伏～1000伏；精確度為千分之三到百分之十幾。測量高頻電壓一般是在同軸系統中進行。影響高頻電壓測量的精確度的主要因素有：①傳輸誤差，由於被校設備的輸入阻抗與傳輸線不匹配，在傳輸線上會有駐波存在，使被校設備的輸入面和標准電壓面的電壓不等，所引入的誤差是高頻測量時的主要誤差；②載入誤差；③接地電流引入的誤差；④干擾引入的誤差；⑤波形誤差等。