
在日常测试中,工程师首先想到的是选择一台合适的测试设备,然后开始工作。他们经常不测量时不要太注意接线细节。事实上,为了达到测量数据的准确性,测试测量的接线方法不容小觑。让让我们看一看。
一般测试对象主要是电流和电压。仪器测得的电压和电流是ADC直接采样的结果,功率、效率、谐波等测试项目都是基于电压和电流的测量,是通过运算得到的,所以电压和电流测量的准确性非常重要。
导体的电阻率会随着温度、器件的老化、线路的共模/串模干扰、测量接线的连接方式、电路的连接方式等而变化。这些都会影响测量结果。本文重点介绍了测量接线方式和电路接线方式。
一、测量接线模式
1、不规则连接3354最差连接方法
图1、图2两条测量线散开,形成一个大的环。当回路中存在变化的磁通量时,根据电磁感应原理,回路中会产生与磁通量变化相同的噪声电压,仪器测得的值并不真实。
图1不规则电压连接模式
图2电流的不规则连接方式
2、通用接线模式——并联接线
图3、图4与分散连接方式相比,测量导线形成的回路很小,仅在连接线之间。
图3电压并联接线的连接方式
图4电流并联接线的连接方式
3、更好的连接方法3354双绞线
图3使用双绞线连接被测信号。与并联布线相比,双绞线将环路细分为每个扭环,相邻的扭环产生与外部磁场相反的噪声电压,从而将其抵消。
图5双绞线电压的接线方式
图6双绞线电流的连接方式
4、 3354同轴电缆的理想连接方法
图7、图8对称同轴电缆的外导体中心与内导体重合,等效面积为0,具有良好的磁场屏蔽效果。
图7电压同轴电缆的连接方式
图8当前同轴电缆的连接方式
二、电路连接接线模式
功耗的影响
与负载相匹配的连接方式可以减少功率损耗对测量精度的影响。以下是考虑电源和负载电阻的情况。参考之前微信文件《功率测量仪器的“特征阻抗”》中电表损耗的定义:
电压表的损耗定义:
电压表和电流表内阻乘积平方根暂称为功率特性阻抗乐器的声音。
当负载电阻RL & gtRP,电压表损耗较大,推荐电流表内部连接方式;当负载电阻RL & ltRP,电流表损耗大,推荐电流表外接方式。
以PA5000为例,电压输入阻抗Rv约为2M,电流输入阻抗Ri约为100m,电流范围为1A,电压范围为300V,电压-电流功耗函数如图9所示。此时Rp=2005447.2。当负载电阻RL大于447.2时,建议电流表内部连接,否则建议外部连接,如图10所示。
图9电压电流表的功率损耗功能图
图10内外连接判断标准图
1、安培计接——测量大电流。
将电压测量电路连接到靠近负载的一侧。电流测量电路测量流过负载的电流IL和流过电压测量电路的电流IU之和。由于测量回路电流为IL,误差仅为IU,对测量精度的影响为IU/IL。
图11电流表外部图
2、电流表接——测量小电流。
将电流测量电路连接到近负载端。电压测量电路测量的电压等于负载电压eL和电流表两端的电压eI之和。因为测量回路电压为eL,所以误差为eI。对测量精度的影响是RI/RL。
图12
在这种情况下,可以考虑两种电流。负载电流IL和通过杂散电容的电流ICs如图15中虚线所示。IL从电流测量电路流经负载,然后流回电源。如虚线所示,ICs从电流测量电路流经杂散电容,外部机箱接地至电源。
因此,即使在电流测量环路中只测量IL,结果也是IL和ICs之和(矢量和),误差只有ICs。假设施加于Cs的电压为VCs(共模电压),则ICs可由下式获得。由于ICs的相位超前电压90,功率因数越小,ICs对测量精度的影响越大。
ICs=VCs 2f Cs
图14电流输入端连接到靠近电源的高端。
图15杂散电容的影响
如果电流输入端连接到靠近电源地电位的一端,如图11所示,电流测量电路的低端(LO)靠近地电位,VCs约为零,ICs几乎不流动。这减少了对测量精度的影响。
电压正负连接的影响
1、电压反接
接地信号源的电压被施加到屏蔽外壳对地的电容Cs,从而产生额外的漏电流ICs,这导致信号源内部和LO测试线路阻抗上的电压降。
图16电压反向连接
2、电压正极连接
信号源对屏蔽电容对地施加的电压非常小,ICs为零,没有额外的漏电流。
图17电压正极连接
综上所述,要实现精确测量,测量路线应采用双绞线或同轴电缆,并根据实际情况选择合适的接线方式,做到高低端电压保证不接反。









