DC測量:電壓與電流
當測試用引線較長時(長于6英尺),需要考慮以下幾點:
■ 引線電阻,會對頻率造成影響;
■ 傳輸線的影響,其中包括引線電感,其影響在高頻率下顯現(xiàn);
■ 電磁干擾(EMI),它會在低于30赫茲的極低頻(ELF)波段出現(xiàn)。
基本的DC測量電路由電源和三個電阻:傳感器輸出電阻、傳輸線(引線)電阻和儀表電阻構成。唯一將這些連接在一起的是電路中的電流。當進行測量時,您真正記錄的數(shù)值是由儀表電阻所引起的環(huán)路電流電壓降。
電壓源具有低阻抗,我們一般將“理想”的電壓源定義為零阻抗。舉例如下,熱電偶是由激勵源和傳感器電阻組成的戴維南等效電路,激勵源根據(jù)結(jié)點的熱/冷溫差產(chǎn)生與其成正比的毫伏范圍的電壓,傳感器阻抗遠低于1歐姆。激勵源對環(huán)路電流的影響起主要作用。
另外如熱敏電阻,需要外部激勵源,其內(nèi)部傳感元件阻值約為100歐姆。它的戴維南等效電路也由激勵源和傳感器電阻組成。不同的是,傳感器電阻對環(huán)路電流的影響起主要作用。
典型的測試線由#22銅導線制成,每英尺電阻值為0.019歐姆。兩根#22測試線,各長6英尺,其阻值為0.228歐姆。這與熱敏電阻的阻抗比較起來微乎其微,但又比熱電偶的阻抗值大上很多倍。如果測試線與傳感器距離接近60英尺,測試線電阻會對熱電偶的精確度產(chǎn)生重大影響(近似2%)。其中測試線與傳感器距離指信號沿導線到測試儀表的距離。
當涉及到儀表阻抗的時候,始終選用高阻抗儀表測量電壓和低阻抗儀表測量電流。這樣做有助于降低儀表阻抗對于源阻抗的干擾。而無論是測量電流或電壓,總是選用導線(傳輸線)阻抗相對其他組件小的才行。
數(shù)字多用表輸入阻抗約為100千歐,而示波器阻值比其高幾個數(shù)量級以上。當使用上述設備時,即使導線有幾百米長,其產(chǎn)生的影響也是微乎其微的。
如果你想將高阻抗儀表與熱電偶配合使用,儀表的阻抗將對環(huán)路電流的影響起主要作用。不論溫差多大,儀表阻抗將會掩蓋激勵電壓起的作用。你必須將熱電偶的測試方式當做電流測量,盡管傳感器阻抗只有約100歐姆。這意味著需要采用低阻抗的儀表,并且當心導線電阻。
這解釋了為什么電壓測量成為長距離應用中較常用的一種方式。這樣做可以有效忽略導線電阻的影響。例如,如果你想從一個單獨的控制室測量通過直流電機的電流,你需要一種將電流測量轉(zhuǎn)換為電壓測量的方法。
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