示波器能測(cè)量220V交流電嗎？

硬件筆記本

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示波器在合理的操作下是能夠測(cè)量市電的。

9 O# F# e) O1 J- G' M4 m. n市電就是我們所說(shuō)的工頻交流電（AC），有50Hz和60Hz兩種，世界上不同的國(guó)家電壓標(biāo)準(zhǔn)也不同，常見的是歐盟230V，日本100V，美國(guó)120V，我國(guó)使用的是220V，50Hz的標(biāo)準(zhǔn)。我們以某示波器為例，在示波器通道接口處有明確標(biāo)識(shí)，輸入400Vpk。
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那這是不是說(shuō)明示波器可輸入電壓400V遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市電220V的電壓呢？

這里有一個(gè)重要的細(xì)節(jié)要搞清楚。

0 e/ X) S  i+ j* o我們常說(shuō)的市電220V這個(gè)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。
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" P) Q" v7 J9 F! V+ b' |3 A* ?
  在這里我們需要進(jìn)行一下?lián)Q算：
2 f) c' X- s) D/ E有效值
交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)定義的，讓一個(gè)交流電流和一個(gè)直流電流分別通過阻值相同的電阻，如果在相同時(shí)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。
3 L0 d1 y6 o9 B  P
那么我們假設(shè)，交流電流 i通過電阻 R 在一個(gè)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(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等 , 則這個(gè)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。

* f( Q9 S3 k) x  q5 E# Z  p( E一個(gè)周期內(nèi)直流電通過電阻 R 所產(chǎn)生的熱量為：
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2 ?- ]" p7 j3 }! g: U交流電通過同樣的電阻 R，在一個(gè)周期內(nèi)所產(chǎn)生熱量：


那么
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0 O7 e2 Z, a# D1 X1 P1 U9 h
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由于

: w( M7 ]" F$ }; h8 D. W% g經(jīng)過推導(dǎo)我們可得
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那么我們的示波器可測(cè)量的有效值為：
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現(xiàn)在我們才可以真正拿兩個(gè)數(shù)值來(lái)比較，示波器允許輸入的電壓282.84Vrms是要大于我們市電220Vrms的。
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3 C  M8 l7 I# S在這里可能有朋友要提出疑問了，示波器測(cè)量并不是直接測(cè)量，難道不是要接入探頭嗎？

- b7 A) n$ J  Z: \0 w; y. @沒錯(cuò)，以上主要是講解了示波器上標(biāo)稱電壓和我們常說(shuō)市電的關(guān)系，但是真正能不能測(cè)，還是要看探頭。
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同樣以SDS1000X-C為例，我們標(biāo)配的探頭是無(wú)源探頭，型號(hào)是PP510，有1X和10X兩個(gè)檔位，在不同的檔位下，他們可允許測(cè)試的電壓等級(jí)不同，分別是
1X: 150V RMS CAT II
. }: ]2 D- z2 k- v/ e! y10X: 300V RMS CAT II
由數(shù)據(jù)可知，PP510在10X檔位下允許測(cè)試最大的電壓有效值為300V，這個(gè)是滿足我們測(cè)量需求的，所以說(shuō)，普通標(biāo)配的無(wú)源探頭是可以測(cè)量市電的，但是需要在正確的檔位下即10X。
7 a5 ?! y5 X% T5 C# @* b
了解了示波器及探頭在理論上可以測(cè)量市電，那么怎么操作呢？
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市電線路由火線、零線和地線組成。
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- ?5 X% Y1 W6 a7 P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(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。
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(duì)比于火線較為安全。
. R& q$ x1 |# @6 \+ ^注：當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)零線帶弱電時(shí)，有可能也是正常的。
% v- B, U" R/ I7 Q地線（E）
% g4 \4 i5 `" g5 c* W; d零電勢(shì)參考點(diǎn)，一般為黃綠雙色線，在居民樓用戶端接大地，零電壓，絕對(duì)安全。

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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(cè)試中非常容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是直接把示波器探頭的信號(hào)線接火線，地線接零線，這是絕對(duì)不允許的，因?yàn)榛鹁�與地線短路或者是零線和地線短路，都非常危險(xiǎn)！
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在民間，也有一些偏方，可能有些朋友也想到了，地線會(huì)短路，那我把示波器的地線去掉不就行了。在這里明確地告訴大家，這種做法也不可取！因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)示波器外殼和探頭地線可能帶有220V 電壓，非常危險(xiǎn)！為了大家的生命安全，也千萬(wàn)不要這樣嘗試！
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那么我們?cè)撛趺礈y(cè)量呢？
) Q! l* p" o" I$ M普通的探頭我們可以使用示波器先測(cè)火線-地線，再測(cè)零線-地線，得出市電電壓，也就是我們常說(shuō)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(yùn)算功能，同時(shí)使用通道1測(cè)火線-地線，通道2測(cè)零線-地線，然后通道1減去通道2即可得到正確的市電電壓。
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) V# |4 Z5 b# b! |如果朋友們還是覺得這樣測(cè)量太過繁瑣，也有一個(gè)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?yàn)閮蓚�(gè)輸入端都不存在接地的問題，兩路輸入信號(hào)的差分運(yùn)算在探頭前端放大器完成，傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ赖男盘?hào)是已差分后的電壓，示波器無(wú)需去掉三線插頭的接地端即可實(shí)現(xiàn)安全的浮地測(cè)量。這樣無(wú)論你怎么接，都是非常安全的。
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" y+ n" Y0 n8 |& M; u5 N& L" M/ A還有一個(gè)就是使用隔離示波器或示波表。
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0 l; S4 d& A) W6 N* I不過這樣的方式也是有缺點(diǎn)的，那就是價(jià)格比較昂貴。
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聲明：
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