萬用表是一種可以測量多種參數(shù)的儀表，例如交流(AC)或直流(DC)電壓、交流或直流電流、電阻、溫度、電容等。 現(xiàn)代化數(shù)字萬用表采用了數(shù)字和邏輯技術(shù)，體積越來越小，內(nèi)置功能越來越多。 通過引入數(shù)字技術(shù)，數(shù)字萬用表可以提供圖形顯示、數(shù)據(jù)記錄和信號數(shù)字化以及編程功能，還可與外部設(shè)備進行通信。
數(shù)字萬用表怎樣用?
如果您使用數(shù)字萬用表(DMM)進行交流電壓測量，那么必須要了解您的萬用表為您提供的是峰值、平均值、有效值(rms)值還是其他測量值。如果是“其他測量值"，那么您可能會遇到麻煩，通常麻煩出現(xiàn)在交流有效值測量中。今天我們將幫助您了解數(shù)字萬用表如何利用各種技巧來測量有效值，信號如何影響您的測量質(zhì)量，以及如何避免常見的測量錯誤。
使用數(shù)字萬用表 DMM 測量交流有效值
測量交流有效值并不像一眼看上去那么簡單。如果它十分復(fù)雜，那么我們?yōu)楹螕?dān)心呢？原因就是真有效值是與信號形狀無關(guān)的交流電壓讀數(shù)。通常，它是對實際波形最有用的測量。
有效值通常用來度量等熱值，與等效直流值驅(qū)動的電阻負(fù)載的功耗數(shù)量有關(guān)。例如，1Vpk 正弦波為電阻負(fù)載提供的功率與 0.707Vdc 信號相同。信號的有效值讀數(shù)較為可靠，將有助于您更好地了解信號在電路中產(chǎn)生的影響。
圖 1. 常見電壓參數(shù)
圖 1 顯示了 4 個常見的電壓參數(shù)。
峰值電壓(Vpk)和峰峰值電壓(Vpk-pk)非常簡單。Vavg 是指一個完整波形周期中所有瞬時值的平均值。下面我們會介紹如何計算 Vrms。如果是正弦波，波形的負(fù)半波與正半波恰好抵消，在一個周期中平均值為零。這類平均值不能提供關(guān)于信號有效幅度的深入信息，因此，大多數(shù)儀表是基于波形的絕對值來計算 Vavg。同樣是正弦波，這里可以使用 Vpk x 0.637 來計算(圖 2)。 
圖 2. 根據(jù)波形絕對值計算的 Vavg
您可以先求波形中每個點的平方值，再求它們的平均值，最后求平均值的平方根，由此計算出 Vrms。如果是純正弦波，您可以利用一些捷徑：只需用 Vpk x 0.707 或 Vavg x 1.11 即可。經(jīng)濟實惠的峰值響應(yīng)或平均值響應(yīng)儀表正是根據(jù)這些換算系數(shù)而設(shè)計的。
換算系數(shù)僅適用于純正弦波。對于其他類型的信號，使用此方法得到的答案是錯誤的。如果您使用的儀表并不是專門針對此任務(wù)設(shè)計的，那么您很可能出現(xiàn)嚴(yán)重的錯誤--取決于儀表或信號，計算值與正確值可能相差 40% 以上。
Vpk 與 Vrms 的比值(即波峰因數(shù))是決定測量精度的重要因素。波峰因數(shù)衡量的是波形峰值相對于其有效值的高度。波峰因數(shù)越高，進行準(zhǔn)確的交流測量就越難。
有兩個測量挑戰(zhàn)與高波峰因數(shù)有關(guān)。
第一個挑戰(zhàn)涉及輸入范圍。想象一個脈沖串有非常低的占空比和相對較高的峰值幅度。這樣的信號會導(dǎo)致儀表同時需要測量高峰值和非常低的有效值，這可能會在造成過載問題，并在低端造成分辨率問題。
第二個挑戰(zhàn)就是信號中的高頻能量較大。一般而言，高波峰因數(shù)意味著存在更多諧波，這會給所有儀表帶來麻煩。尤其是峰值和平均值響應(yīng)儀表，想要測量有效值會面臨重重困難。
以上就是使用臺式數(shù)字萬用表DMM測量交流有效值的方法介紹。
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