示波器能測(cè)量220V交流電嗎？

硬件筆記本

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7 {* B2 ~. j; z1 o4 Z示波器在合理的操作下是能夠測(cè)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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那這是不是說明示波器可輸入電壓400V遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市電220V的電壓呢？
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8 Q; u. D- X* x  H" P這里有一個(gè)重要的細(xì)節(jié)要搞清楚。

我們常說的市電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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6 `$ C. T3 X7 a( h  在這里我們需要進(jìn)行一下?lián)Q算：
有效值
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(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。

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。
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( q9 p' I3 b$ p( l" j一個(gè)周期內(nèi)直流電通過電阻 R 所產(chǎn)生的熱量為：

) E2 M$ ^8 V9 f# N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：
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那么



, @# F7 N# @) k/ Z1 |9 l% l4 B由于

經(jīng)過推導(dǎo)我們可得
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6 O4 k  j' S2 q+ g0 B7 u: d- M即
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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(cè)量并不是直接測(cè)量，難道不是要接入探頭嗎？

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
% U8 @7 Z+ X( O$ g; T5 H1X: 150V RMS CAT II
10X: 300V RMS CAT II
! {  l3 e0 Z" w/ B( O5 H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，普通標(biāo)配的無源探頭是可以測(cè)量市電的，但是需要在正確的檔位下即10X。
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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？

市電線路由火線、零線和地線組成。

* X1 {' o- t8 g6 T' s, R) w6 J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)。
9 f, D2 O0 R( Y+ P8 _零線（N）
- K2 ^: V  M% i  M  Z7 i7 H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。
注：當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)零線帶弱電時(shí)，有可能也是正常的。
( Z4 @( t8 K1 ?" s& \地線（E）
  W! A& |$ L- s1 @8 P* h$ t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。


) F( u- T" f+ D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��！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，也千萬不要這樣嘗試！

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" [9 Q8 d) H# g+ g: Y0 s5 H那么我們?cè)撛趺礈y(cè)量呢？
7 Q+ V5 D# f! d4 F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。

  J8 _7 w% z" y; r' {' Z0 L2 X5 y( N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。這樣無論你怎么接，都是非常安全的。


還有一個(gè)就是使用隔離示波器或示波表。
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. C' d: b& d5 n* O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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  J, }& ?# }) t# r聲明：
8 @0 q9 u1 [% q聲明：文章轉(zhuǎn)載自“鼎陽硬件智庫”，僅供學(xué)習(xí)使用。本號(hào)對(duì)所有原創(chuàng)、轉(zhuǎn)載文章的陳述與觀點(diǎn)均保持中立，推送文章僅供讀者學(xué)習(xí)和交流。文章、圖片等版權(quán)歸原作者享有，如有侵權(quán)，聯(lián)系刪除。投稿/招聘/推廣/宣傳 請(qǐng)加微信：woniu26a推薦閱讀▼
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