電子測量技術(shù)（第2版）第4章

電流的測量

第4章電子測量技術(shù)內(nèi)容提要：

介紹直流電流和交流電流測量的一般方法：對常用的模擬直流電流表、交流電流表、數(shù)字萬用表的構(gòu)成和工作原理進行分析；給出了直流和交流電流的測量方案。重點：

掌握直流電流和交流電流測量的一般方法：了解常用的模擬直流電流表、交流電流表、數(shù)字萬用表的構(gòu)成和工作原理。難點：電流表的量程擴展和接入電阻內(nèi)阻變化對測量結(jié)果的影響。

本章主要使用儀器(直流電流表)本章主要使用儀器(交直流電流表)

電流按電路頻率可分為直流、工頻、低頻、高頻和超頻電流。測量電流時，除要注意其大小量值外，還要注意其頻率的高低。4．2概述4．2直流電流的測量

4．2．1直流電流測量的一般方法直流電流的測量一般可采用直接測量法和間接測量法兩種方法。測量直流電流可采用模擬直流電流表、模擬萬用表、數(shù)字多用表等儀表。

（1）模擬式電流表的阻抗不能做到很小，更不可能接近于零。所以，將電流表串入被測量電路測量電流時，電流表本身的內(nèi)阻將給電路帶來一定的影響。

（2）電流的直接測量必須將電流表串聯(lián)在電路中，這樣，為了測定電流，必須斷開電路，給測量帶來麻煩。采用間接測量的原因主要有兩個：

4．2．2模擬直流電流表的工作原理

1．磁電式儀表測量直流電流的工作原理

磁電式表頭主要由可動線圈、游絲和永久磁鐵組成。線圈框架的轉(zhuǎn)軸上固定了讀數(shù)指針，當線圈中流過電流時，在磁場的作用下，可動線圈發(fā)生偏轉(zhuǎn)，上面固定的讀數(shù)指針也偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)的角度為（4-1）式中——指針偏轉(zhuǎn)角；

——電流靈敏度；

——線圈中流過的電流。

2．磁電式儀表的量程擴展圖4.1電流表的量程擴展電路圖(a)單量限電流表的示意圖(b)多量限電流表的示意圖AIxBRRgI0測量大電流，需要加接分流器SAB312R1R2R3Rg3．整流式表頭的工作原理

采用整流電路把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。常用的整流電路有半波整流和全波整流，如圖4.2(a)(b)所示。圖4.2整流式表頭原理圖(a)半波整流式表頭

V2RgV1RgV1V2V3V4(b)全波整流式表頭4．2．3數(shù)字式萬用表測量直流的原理測量過程如圖4.3所示。圖4.3數(shù)字式萬用表的測量過程轉(zhuǎn)換電路被測信號模擬電壓

A/D轉(zhuǎn)換器電子計數(shù)器譯碼顯示器數(shù)字量數(shù)字式萬用表直流電流檔的基礎(chǔ)是數(shù)字式電壓表。它通過電流—電壓轉(zhuǎn)換電路，使被測電流流過標準電阻，將標準電阻上的電流轉(zhuǎn)換成電壓來進行測量。測量原理：電流—電壓轉(zhuǎn)換電路如圖4.4所示圖4.4電流-電壓轉(zhuǎn)換電路Ix2ARN3RN1RN2RN4RN5１23450K1K2K3K4K5200mA20mA2mA5A4．2．4直流電流的測量方案1.用模擬式萬用表測量測量過程如圖4.5所示。

圖4.5模擬式萬用表的測量過程轉(zhuǎn)換電路被測信號電流信號微安表頭直流電流的測量方案2.用數(shù)字式萬用表測量與模擬式萬用表測量直流電流一樣，同樣是將數(shù)字表串聯(lián)在被測電路中的。3.用間接測量法測量直流電流如果被測支路內(nèi)有一定電阻R可以利用時，測量該電阻兩端的直流電壓U，然后根據(jù)歐姆定律求出被測電流I=U/R。4．3交流電流的測量

交流或工頻（50Hz）的電流測量，一般用于電力系統(tǒng)及電工技術(shù)領(lǐng)域。主要特點是測量直流值很大，可達數(shù)千安培。

高頻或低頻電流的測量，一般用于電子技術(shù)領(lǐng)域，其測量數(shù)值為毫安或數(shù)安培。4．3．1交流電流測量的一般方法

在電子電路中，交流電流的測量可采用直接測量法和間接測量法兩種方法。

一般情況下，采用間接測量法。

交流電流測量特有的性質(zhì)：

（1）模擬式電流表在交流狀態(tài)下呈現(xiàn)一個阻抗，電流表在高頻運用狀態(tài)下的等效電路，如圖4.6所示。

圖4.6電流表的等效電路C0L0R0ABC1C2

交流電流測量特有的性質(zhì)：

（2）在超高頻段，電路或元件受分布參數(shù)的影響，電流的分布也是不均勻的，無法用電流表來測量各處的電流值。

（3）利用取樣電阻的間接測量法，可將交流電流的測量轉(zhuǎn)換成交流電壓的測量，一切測量交流電壓的方法都可用來完成交流電流的測量。但當電路工作頻率在20kHz以上時，不能選用普通線繞電阻作為取樣電阻，高頻時應(yīng)采用薄膜電阻。4．3．2模擬交流電流表的工作原理

普通磁電式萬用表的內(nèi)部測量電路中加入了一個二極管整流電路，它將交流變成了單方向的脈動電流，因而磁電式測量機構(gòu)的指針能夠偏轉(zhuǎn)，可以測量低頻（45～500Hz）交流電流。

1．磁電式電流表測量交流的工作原理2．電磁式電流表測量交流的工作原理

電磁式儀表由可動軟磁片（鐵芯）與固定線圈組成。當線圈中通過被測電流I時，帶動指針偏轉(zhuǎn)。（4-2）式中——指針偏轉(zhuǎn)角；

L——線圈自感；

I——線圈中流過的電流；

W——與結(jié)構(gòu)相關(guān)的常系數(shù)。

3．電磁式電流表的量程擴展當要擴大量程時，可以采用加粗線徑和減少匝數(shù)的辦法。如圖4.7所示。圖4.7多量限電流表的線路I2I4I4．3．2熱電式電流表1．熱電式電流表的工作原理通過熱電現(xiàn)象，先把高頻電流轉(zhuǎn)為直流電，再測量直流電（常用磁電式電流表）的大小，從而間接地反映出被測高頻電流的量值。熱電式電流表，如圖4.8所示。圖4.8熱電偶電表原理圖AR0BDEC2．熱電式電流表的量程擴展

①分流法

從原理講可分為電阻、電容和電感等三種分流法。

②變流法

采用變流器進行分流的方法。如圖4.9所示。圖4.9變流法擴大量程FABR