【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 表時(shí)應(yīng)用.5. 熱電系儀表在測(cè)量交流高頻電路的有關(guān)電參數(shù)時(shí)，由于一般儀表本身具有一定的R、L和C，測(cè)量機(jī)構(gòu)如直接接入被測(cè)電路中，會(huì)引起電抗的很大變化，影響被測(cè)電路的工作狀態(tài)。因此，一般儀表均有一定頻率響應(yīng)范圍，通常不能應(yīng)用于交流高頻條件下的電參數(shù)測(cè)量。對(duì)于交流高頻條件下的電參數(shù)測(cè)量 ，熱電系儀表是可以應(yīng)用的儀表之一。(1) 原理熱電系儀表實(shí)際上是磁電系儀表的一個(gè)特例，即在磁電系儀表中加一個(gè)稱為熱電變換器的附件。熱電變換器由兩部分組成：加熱器和熱電偶。加熱器是把被測(cè)電參數(shù)變換成熱量的元件，即一個(gè)加熱元件；熱電偶就是測(cè)量加熱器的溫度變化的元件，即將溫升變換成熱電勢(shì)。加熱器是一個(gè)微小的導(dǎo)體，阻抗很小，在高頻電流作用下，加熱器被加熱升溫，對(duì)高頻電流的測(cè)量就被變換成對(duì)溫度的測(cè)量。而對(duì)高頻電壓的測(cè)量，則可以變換成對(duì)高頻電流的測(cè)量。測(cè)量溫度的方法很多，最常用且方便的手段是采用熱電偶，熱電偶將對(duì)溫度的測(cè)量變換成對(duì)熱電勢(shì)的測(cè)量；由于熱電勢(shì)很小，通常采用高靈敏度的磁電系儀表來(lái)測(cè)量熱電勢(shì)。熱電系儀表的組成可用圖108表示。圖108 熱電系儀表的組成(2) 特點(diǎn)和犄應(yīng)用熱電系儀表是測(cè)量溫度的儀表，所以受環(huán)境影響較大，導(dǎo)致測(cè)量的準(zhǔn)確度不高。為了克服環(huán)境溫度的影響和提高準(zhǔn)確度等級(jí)，熱電系儀表變得十分復(fù)雜，而且制作工藝要求也十分高，因而，目前應(yīng)用的高頻電流表只能測(cè)量較大的高頻電流，且準(zhǔn)確度也不夠理想。第三節(jié) 常用電子測(cè)量?jī)x器由于無(wú)線電電子學(xué)的誕生和發(fā)展，使經(jīng)典的測(cè)量學(xué)有了新的發(fā)展，出現(xiàn)了電子測(cè)量這一新的技術(shù)，并且已成為一門獨(dú)立的學(xué)科。電子測(cè)量就是以電子技術(shù)為手段進(jìn)行的測(cè)量，電子測(cè)量的內(nèi)容也大大超過(guò)電氣測(cè)量指示儀表的測(cè)量?jī)?nèi)容范圍。應(yīng)用電子測(cè)量技術(shù)離不開(kāi)電子測(cè)量?jī)x器；電子測(cè)量?jī)x器作為新一代的測(cè)量設(shè)備正在發(fā)展之中。在電光源與光源電器的研制和測(cè)量過(guò)程中，正在逐步應(yīng)用電子測(cè)量?jī)x器。本節(jié)主要介紹在光源電路中應(yīng)用的部分電子測(cè)量?jī)x器和應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。1031示波器示波器是電子測(cè)量?jī)x器中最常用一種，其特點(diǎn)是能顯示電參數(shù)隨時(shí)間的變化情況。在光源電路中應(yīng)用示波器主要是為了觀察光源或附件的電壓或電流的波形，了解對(duì)應(yīng)的相位關(guān)系等。常用的示波器有以下幾種：1． 雙蹤或多蹤示波器雙蹤或多蹤示波器在一個(gè)水平軸(即時(shí)間軸)上可同時(shí)顯示兩個(gè)或多個(gè)信號(hào)。在光源電路中應(yīng)用這樣的儀器可同時(shí)觀察了解兩個(gè)電參數(shù)或多個(gè)電參數(shù)之間的相互關(guān)系，如光源的工作電流與端電壓之間的關(guān)系，光源的電參數(shù)與附加電器電參數(shù)之間的關(guān)系等。在具體使用雙蹤或多蹤示波器進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程，必須十分注意示波器，電源與光源電路之間的電位關(guān)系，要防止發(fā)生短路事故。通常待測(cè)的光源電路要由隔離變壓器供電。如果需要將被測(cè)波形記錄下來(lái)，可應(yīng)用照相技術(shù)將示波屏上的波形拍攝沖印后留作資料。2． 記憶示波器測(cè)量一定頻率下重復(fù)出現(xiàn)的電信號(hào)，可用一般示波器，但是在測(cè)量某些光源電路的電參數(shù)時(shí)，其電參數(shù)的持續(xù)時(shí)間很短，僅僅是一瞬間(不重復(fù)出現(xiàn))，如脈沖燈的峰值電流，峰值電壓、放電曲線等，又如氣體放電光源的啟動(dòng)著火過(guò)程，燈電壓或燈電流的變化情況等，對(duì)這些單次的、瞬間即逝的電信號(hào)就要用記憶示波器顯示，以便觀察和測(cè)量。記憶示波器又稱存貯示波器，有兩種存貯信息的方式(即有兩種類型的記憶示波器)；一種是利用存貯示波管的記憶示波器；另一種是利用數(shù)字存貯器的記憶示波器。由于記憶示波器價(jià)格昂貴，使用程序復(fù)雜，耐過(guò)載能力差。目前應(yīng)用尚不普遍.3． 光線示波器這是一種利用電磁作用原理，以感光的方式實(shí)現(xiàn)觀察和記錄電信號(hào)的一種儀器。有以下特點(diǎn)：(1) 可以記錄從低頻到較高頻率的輸入電信號(hào)(可以是正弦或非正弦信號(hào)，也可以是周期或非周期信號(hào)，甚至是單次信號(hào))，頻率的上限并不很高(約數(shù)十千赫茲)，但在一般的光源電路中應(yīng)用，能滿足要求。(2) 靈敏度比較高。因?yàn)殡娫聪到y(tǒng)本身有一定放大作用，所以使測(cè)量機(jī)構(gòu)的靈敏度大大提高。(3) 可同時(shí)記錄多個(gè)被測(cè)電信號(hào)(如16個(gè))。目前在光源電路的測(cè)試中，已逐步應(yīng)用光線示波器測(cè)量某些電參數(shù)。如電影放映用整流器(短孤氙燈配用)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，已規(guī)定光線示波器作為測(cè)量某些電參數(shù)必須使用的儀器。1032 頻譜分析儀頻譜分析儀是一種比較大型的精密測(cè)量?jī)x器。主要用途是對(duì)非正弦的周期或非周期電信號(hào)波形進(jìn)行頻譜分析。在光源電路中，有許多電參數(shù)是屬于非正弦的參數(shù)，如氣體放電光源的電流和電壓，在交流50HZ電源供電的條件下都是非正弦的周期電信號(hào)。為了深入研究光源及相應(yīng)電路的特性，也為了作精密測(cè)量，有必要應(yīng)用頻譜分析儀進(jìn)行分析和測(cè)量。目前已生產(chǎn)和應(yīng)用的頻譜分析儀是兩種：1． 外差式頻譜分析儀這種儀器又稱為模擬式頻譜分析儀，主要的工作特性有：(1) 頻率特性：包括輸入電信號(hào)的頻率上、下限等。(2) 幅度特性：包括量程、動(dòng)態(tài)范圍等。(3) 掃頻特性：包括掃頻寬度、分析時(shí)間等。2． 快速傅立葉變換頻譜分析儀這是一種數(shù)字式頻譜分析儀，簡(jiǎn)稱FFT，配用計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算。既可以對(duì)周期電信號(hào)進(jìn)行分析，也可對(duì)單次“瞬時(shí)信號(hào)”進(jìn)行分析(包括隨機(jī)信號(hào))。在光源電路的電氣測(cè)量中，應(yīng)用頻譜分析儀工作僅僅才開(kāi)始，并只對(duì)光源的電流波形、電壓波形進(jìn)行分析，目的是精確測(cè)量各項(xiàng)有關(guān)的電參數(shù)。1033數(shù)字式電表在光源電路的電氣參數(shù)測(cè)量中，應(yīng)用數(shù)字式電表的越來(lái)越多了，它比電氣測(cè)量指示儀表有許多優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用最多的是數(shù)字式電壓表，還有數(shù)字式多用表等；多數(shù)用來(lái)測(cè)量直流電壓和交流電壓。當(dāng)然，直流電流和交流電流也可以測(cè)量，但最基本的是電壓測(cè)量，因?yàn)闇y(cè)量電流時(shí)也是通過(guò)取樣電阻(內(nèi)接或外接)測(cè)量電壓換算得到。由于數(shù)字電壓表輸入阻抗高，靈敏度也高，所以在測(cè)量直流電壓時(shí)，一般都能獲得滿意的結(jié)果，對(duì)被測(cè)量電路影響也是極小的。當(dāng)測(cè)量交流電壓時(shí)(包括交流電流)，儀表內(nèi)裝有一定的交流–––直流轉(zhuǎn)換器，將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓再進(jìn)行測(cè)量。這樣，數(shù)字電壓表測(cè)量交流電壓的性能如何，就由轉(zhuǎn)換器的質(zhì)量性能決定了。應(yīng)用轉(zhuǎn)換器的目的，是為了使儀器的測(cè)量指示值能表示被測(cè)的交流電壓值，而交流值一般以有效值來(lái)表示。在數(shù)字電壓中應(yīng)用的轉(zhuǎn)換器有三種：平均值轉(zhuǎn)換器、有效值轉(zhuǎn)換器和峰值轉(zhuǎn)換器。1． 平均值轉(zhuǎn)換器這是把交流電壓經(jīng)過(guò)整流(半波或全波)變成直流電壓，實(shí)際上是交流電壓的平均值，但按交流有效值刻度指示。對(duì)于正弦交流電壓，這種轉(zhuǎn)換器能測(cè)量指示相應(yīng)的有效值。2． 有效值轉(zhuǎn)換器這是直接測(cè)量交流電壓，并以直流電壓形式表示出相應(yīng)的交流電壓有效值，具體又析分為兩種：(1) 熱電式有效值轉(zhuǎn)換器：將交流電壓經(jīng)過(guò)加熱元件，再將熱能變換成直流電壓進(jìn)行測(cè)量。這個(gè)測(cè)量結(jié)果，不僅對(duì)正弦交流電壓能反映出有效值，就是對(duì)非正弦交流電壓，也能反映相應(yīng)的有效值，又稱真有效值。對(duì)于非正弦交流電壓的有效值，以真有效值表示，并有嚴(yán)格的定義。由于非正弦交流電壓不是單一的頻率成分，即有許多高次諧波成分，即有許多高次諧波成分，所以用均方根值表示其真有效值。(2) 全電子式有效值轉(zhuǎn)換器：這是按有效值定義，通過(guò)對(duì)被測(cè)交流電壓的運(yùn)算，而得到的相應(yīng)的有效值。(3) 峰值轉(zhuǎn)換器是將交流電壓進(jìn)行峰值檢波等處理得到直流電壓，同樣按交流有效值刻度。對(duì)于正弦交流電壓，一樣能測(cè)量指示相應(yīng)的有效值。因此，轉(zhuǎn)換器類型雖然不同，但對(duì)于被測(cè)量的正弦交流電壓，都可以得到同樣的結(jié)果–––––指示出相應(yīng)的有效值，但對(duì)于非正弦交流電壓，尤其當(dāng)波形相對(duì)于正弦波有較大的失真時(shí)，平均值轉(zhuǎn)換器與峰值轉(zhuǎn)換器就不能正確測(cè)量指示出相應(yīng)的真有效值了，而用有效值轉(zhuǎn)換器。所以，在應(yīng)用數(shù)字電壓表測(cè)量非正弦交流電壓時(shí)，必須先了解電壓表內(nèi)轉(zhuǎn)換器的類型。如果不是有效值轉(zhuǎn)換器就不能進(jìn)行測(cè)量。1034數(shù)字式功率計(jì)數(shù)字式功率計(jì)是一種測(cè)量電器功率損耗的電子測(cè)量?jī)x器。以前，在光源電路中，是用電氣測(cè)量指示儀來(lái)測(cè)量光源或鎮(zhèn)流器的功率損耗的。由于這類儀表本身有一定的損耗，所以在作比較精確的測(cè)量或測(cè)量較小的功率損耗時(shí)，誤差較大，有時(shí)不僅不能修正測(cè)量結(jié)果，還會(huì)影響被測(cè)電路的工作狀態(tài)。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于光源電路測(cè)量的數(shù)字式功率計(jì)都是采用時(shí)分割乘法器，最后輸出數(shù)字顯示。它的特點(diǎn)是：電壓輸入部分輸入阻抗大，電流輸入部分輸入阻抗小，儀器本身總的功率損耗極小，不僅可以測(cè)量正弦交流電信號(hào)，也適用于各種非正弦交流電信號(hào)，精度高，動(dòng)態(tài)范圍大。國(guó)內(nèi)正研究另一種數(shù)字式功率計(jì)，即將相應(yīng)的電流電壓電信號(hào)，同樣同步取樣并作模數(shù)轉(zhuǎn)換，在存貯到存貯器以后，再按一定程序?qū)?shù)字化了的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，最后得到平均功率數(shù)，以數(shù)字顯示。從原理上講，這是完全可行的：這本質(zhì)上是一臺(tái)專用的微機(jī)測(cè)量?jī)x器。1035失真度儀這是一種測(cè)量光源電路中電流或電壓波形失真度的儀器，為了敘述方便，先簡(jiǎn)單介紹失真度的定義。失真度又稱非線性失真系數(shù)，簡(jiǎn)稱失真系數(shù)，是表示一個(gè)非正弦波形與正弦波形的差別程度。失真系數(shù)Kf為： 目前應(yīng)用的失真度儀就是按此定義設(shè)計(jì)生產(chǎn)的。儀器分別對(duì)原信號(hào)及將基波成分濾掉的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，再進(jìn)行計(jì)算，儀器可測(cè)得：它與Kf的關(guān)系是： 當(dāng)K1時(shí)，Kf≈K,一般如失真系數(shù)在30%以下，則可認(rèn)為K近似等于Kf. 應(yīng)用失真度儀測(cè)量光源電路中電流或電壓波形的失真度，可以分析光源及有關(guān)電器的性能，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并作改進(jìn)。 根據(jù)定義，有一臺(tái)譜分析儀也可對(duì)電壓或電流波形的失真度進(jìn)行測(cè)量，但不如失真度儀簡(jiǎn)單方便。第四節(jié) 光源電路中部分電參數(shù)測(cè)