如何用示波器進(jìn)行安全的市電測量？

在使用示波器的過程中，市電測量是很多朋友都會遇到的一個測試項目，但很多朋友在測量中就產(chǎn)生了一些疑問，示波器能測市電嗎？示波器如何測量市電？怎么測量才安全呢？等等一些疑問，在這篇文章中中，將為大家一一解答。

示波器在合理的操作下是能夠測量市電的。
市電就是我們所說的工頻交流電（AC），有50Hz和60Hz兩種，世界上不同的國家電壓標(biāo)準(zhǔn)也不同，常見的是歐盟230V，日本100V，美國120V，我國使用的是220V，50Hz的標(biāo)準(zhǔn)。我們以鼎陽科技SDS1000X-C示波器為例，在示波器通道接口處有明確標(biāo)識，輸入400Vpk。

那這是不是說明示波器可輸入電壓400遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市電220的電壓呢？
等一下，這里有一個重要的細(xì)節(jié)要搞清楚。
我們常說的市電220V這個電壓是指有效值，完整的單位應(yīng)該是220Vrms，而示波器接口的輸入電壓是400Vpk,Vpk指的是峰值電壓。

在這里我們需要進(jìn)行一下簡單的換算。
首先，我們常說的有效值是什么呢？
交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的，讓一個交流電流和一個直流電流分別通過阻值相同的電阻，如果在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，那么就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。
那么我們假設(shè)，交流電流 i通過電阻 R 在一個周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量和直流電流 I 通過同一電阻 R 在相同時間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等 , 則這個直流電流I 的數(shù)值叫做交流電流 i 的有效值 , 用大寫字母U、I表示 ,最大值用Um、Im表示。
一個周期內(nèi)直流電通過電阻 R 所產(chǎn)生的熱量為：

交流電通過同樣的電阻 R，在一個周期內(nèi)所產(chǎn)生熱量：

現(xiàn)在我們才可以真正拿兩個數(shù)值來比較，示波器允許輸入的電壓282.84Vrms是要大于我們市電220Vrms的。
在這里可能有朋友要提出疑問了，示波器測量也不是直接測量啊，而是需要接入探頭??？
沒錯，上面主要是給大家講解了我們示波器上標(biāo)稱電壓和我們常說市電的關(guān)系，但是真正能不能測，還是要看探頭。
同樣以SDS1000X-C為例，我們標(biāo)配的探頭是無緣探頭，型號是PP510，有1X和10X兩個檔位，在不同的檔位下，他們可允許測試的電壓等級不同，分別是

1X: 150V RMS CAT II
10X: 300V RMS CAT II
由數(shù)據(jù)可知，PP510在10X檔位下允許測試最大的電壓有效值為300V，這個是滿足我們測量需求的，所以說，普通標(biāo)配的無緣探頭是可以測量市電的，但是需要在正確的檔位下，即10X。
了解了示波器及探頭在理論上可以測量市電，那么實際上怎么操作呢？
市電線路由火線、零線和地線組成，
火線（L）：也被稱之為相線，一般為紅、黃、綠色，為由發(fā)電站或變電站提供，電壓220V，人體接觸會發(fā)生危險；
零線（N）：為火線提供回路，一般為黑、藍(lán)色，在發(fā)電站或變電站端接地；由于是遠(yuǎn)端接地，所以在居民樓用戶端電位不一定為零，可能帶弱電，對比于火線較為安全；
地線（E）：零電勢參考點，一般為黃綠雙色線，在居民樓用戶端接大地，零電壓，絕對安全。

一般的示波器都是不帶隔離的，外殼、通道外金屬還有探頭地線都是直接與市電地線相連接，在測試中非常容易犯的一個錯誤就是直接把示波器探頭的信號線接火線，地線接零線，或者反過來，這是絕對不允許的。
因為火線與地線短路或者是零線和地線短路，非常的危險。
在民間，也有一些偏方，可能有些朋友也想到了，地線會短路，那我把示波器的地線去掉不就行了。在這里明確的告訴大家，這種做法也不可取，因為這樣會導(dǎo)致測量時示波器外殼，和探頭地線可能帶有220V 電壓，非常危險，為了大家的生命安全，也千萬不要這樣嘗試！

普通的探頭我們可以使用示波器先測火線-地線，再測零線-地線，由他們之間的差值，得出市電電壓，也就是我們常說的A-B法。當(dāng)然，現(xiàn)在我們示波器已經(jīng)不用我們自己算了，我們可以打開示波器的運算功能，同時使用通道1測火線-地線，通道2測零線-地線，然后在數(shù)學(xué)運算中，通道1減去通道2即可得到正確的市電電壓。
如果朋友們還是覺得這樣測量太過繁瑣，也有一個又安全又快速的方法，那就是使用高壓差分探頭。
高壓差分探頭因為兩個輸入端都不存在接地的問題，兩路輸入信號的差分運算在探頭前端放大器完成，傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ赖男盘柺且巡罘趾蟮碾妷?，示波器無需去掉三線插頭的接地端即可實現(xiàn)安全的浮地測量。這樣無論你怎么接，都是非常安全的。

還有一個就是使用隔離示波器或示波表，像SHS1000X這樣的帶隔離的示波表測量也會非常的安全。
不過嘛，這兩個方法也是有缺點的，那就是價格比較昂貴。
好了，以上就是本篇文章全部內(nèi)容，雖然內(nèi)容比較枯燥，但是電路中的一些基礎(chǔ)知識還是想帶大家了解清楚，從原理上理解問題，希望對大家在測試測量中有所幫助，謝謝大家！