知識鏈接四 模擬交流電壓表的結構原理

測量交流電壓主要是通過交-直流轉換器將被測的交流電壓轉換為與之成比例的直流電壓后，再進行直流電壓的測量。

目前在模擬交流電壓表中，大都采用各種形式的檢波器（整流）將交流信號轉換為直流信號，再以其平均值驅動指示器，給出有效值讀數。

另外還有熱電轉換法和公式法，熱電轉換法是通過熱電偶將交流電壓有效值轉換成直流電壓；公式法是根據有效值公式，經過模擬平方器、積分器、開方器等環節得到直流電壓。

檢波的原理有平均值型、有效值型和峰值型，模擬交流電壓表分為平均值電壓表、峰值電壓表和有效值電壓表。

一、平均值電壓表

平均值電壓表的讀數與被測電壓的平均值成正比。但電壓表刻度盤是以正弦波的有效值定度的，這就是說，一個有效值為U的正弦電壓加到平均值電壓表時指示值為U而不是U。由式（1-1）可知，只有將指示值Uα除以正弦信號的波形系數KF（KF=1.11）才能得到被測正弦電壓的平均值U。

如果被測信號是非正弦波，則必須進行“波形換算”，由指示值Uα 通過計算可得被測信號的平均值。

再根據被測信號的波形系數得到被測電壓的有效值Urms。

顯然，如果被測信號是非正弦波時，直接將電壓表的指示值作為被測電壓的有效值，必將帶來較大的誤差，通常稱為“波形誤差”或“指示值誤差”，由上式可得，波形誤差的計算公式為

[例1-1] 用全波均值型電壓表測量正弦波、方波、三角波，電表指示值都為1V，問被測電壓的有效值分別為多少？波形誤差分別為多少？

解：根據式（1-7），正弦波、方波、三角波的平均值為

查表1-1，K F～=1.11，K FΔ=1.15，KF=1

根據式（1-9）計算波形誤差。

測量正弦波時

γ=（1-0.9×1.11）×100%=0.1%

測量三角波時

γ=（1-0.9×1.15）×100%=-4%

測量方波時

γ=（1-0.9）×100%=10%

可見，用均值型電壓表測量正弦交流電壓是準確的，測量其他波形電壓時有較大波形誤差，需換算。

二、峰值電壓表

峰值電壓表的讀數與被測電壓的峰值成正比。電壓表刻度盤同樣是以正弦波的有效值定度的，這就是說，一個有效值為U的正弦電壓加到峰值電壓表上時指示值為U而不是UP。由式（1-2）可知，只有將指示值Uα乘以正弦信號的波峰系數才能得到被測正弦電壓的峰值UP。

如果被測信號是非正弦波，則必須進行“波形換算”，由指示值Uα 通過計算得出被測信號的峰值為

再根據被測信號的波峰系數得到被測電壓的有效值Urms。

顯然，如果被測信號是非正弦波時，直接將峰值電壓表的指示值作為被測電壓的有效值帶來的波形誤差為

[例1-2] 用峰值電壓表分別測量方波及三角波電壓，電表指示值為1V，問被測電壓的峰值、有效值各為多少？波形誤差各為多少？

解：由式（1-10）計算方波、三角波的峰值為

查表1-1得，，KP=1。

方波的有效值為

三角波的有效值為

由式（1-12）計算波形誤差。

測量三角波時的波形誤差為

測量方波時的波形誤差為

可見，用峰值電壓表測量非正弦波時，波形誤差比平均值電壓表的波形誤差更大。

三、有效值電壓表

有效值電壓表測量交流電壓時，指示值就是被測交流信號的有效值。