如何进行电压测量-NationalInstruments.PDF

如何进行电压测量 发布日期: 八月 20, 2013 概览 本文档属于《常规测 量指南》的一部分。 目录 1. 电压测量概述 2. 如何进行直流电压测 量 3. 软硬件推荐 4. 电压在线研讨会、指 南和其它学习资源 1. 电压测量概述 电压是电气或电子电 路两点间的电势差， 单位为伏特。用以测 量电场在导电体中形 成电流的势能。 大多数测量设备都能 够测量或读取电压。 两种常用的电压测量 为直流（DC）和交 流（AC）。 虽然电压测量是各种 模拟测量形式中最简 单的，但是噪音因素 对电压测量提出了独 特的挑战。     2. 如何进行直流 电压测量 虽然许多传感器可以 输出数据采集设备测 量的直流电压，但本 白皮书的初衷是研究 其中不包括中间传感 器设置的一般直流电 压测量。 电压测量基础 为了理解如何测量电 压，了解采取测量方 式的背景知识是必不 可缺的。本质上，电 压是电路中两个感兴 趣的点之间的电势 差。然而，一个经常 混淆的地方是确定测 量参考点。测量参考 点是测量时以为参考 的电平。 参考点方法 本质上有两种测量电 压的方法：对地参考 和差分 对地参考电压测量 一种方法是以公共点 或者“地”作为测量 电压的参考。通常， 这些“地”是稳定不 变的，而且一般在 0V左右。“地”这 个术语源于通过将信 号直接同大地连接以 确保电势为0V的历 史惯例应用。 当通道遇到以下情况 时，您可以使用对地 参考输入连接： 输入信号电平较高 （大于1V） 信号和设备之间连接 导线的长度小于10 英寸（3m） 输入信号同其他信号 共用一个参考点 对地参考由测量设备 或者被测外部信号提 供。当设备提供地 时，这种设置被称为 对地参照单端模式 （RSE）。当由信 号提供地时，这种设 置被称为非参考单端 模式（NRSE）。 大部分仪器都为模拟 输入测量提供相似的 管脚排列。下例显示 的就是这类方法，测 量中使用了NI CompactDAQ 机箱和NI 9205 模拟输入模块（见图 1）。   图1. NI CompactDAQ 机箱和NI 9205模拟输入模块  图2所示了使用NI 9205和NI cDAQ- 9172的RSE电 压测量接线图，和该 模块的管脚定义。图 2中管脚1对应“模 拟输入0 （AI0）”通道， 管脚17对应公共地 （COM）。 1/5 图2. 对地参照单端模式  图3所示了使用NI 9205和cDAQ- 9172的NRSE 电压测量接线图。图 中，管脚1对应“模 拟输入0 （AI0）”通道， 管脚35对应“模拟 输入感应 （AISENSE）” 通道。这个通道专门 为NRSE测量设 计，可以侦测到由信 号提供的对地电压。   图3. 非参考单端模式   差分电压测量 另一种测量电压的方 式是确定电路中两个 独立点之间的差分电 压。例如，测量单个 电阻两端的电压就需 要在电阻两端进行测 量。电压差值就是通 过电阻的端电压。通 常差分电压测量在确 定通过电路独立元件 的电压或者信号源很 嘈杂的情况下是很有 用的。 当通道遇到以下情况 时，可以使用差分输 入连接： 输入信号电平较低 （小于1V） 信号和设备之间连接 导线大于10英尺 （3米） 输入信号需要一个隔 离的地参考点或者回 授信号 信号导线经过嘈杂的 环境 图4所示为使用安装 了NI 9205的 cDAQ-9172 的差分电压测量接线 图。在图中，管脚1 对应“模拟输入0 （AI0）”通道， 管脚19对应“模拟 输入8（AI8）” 通道。 在差分模式中，负端 信号直接连接到一个 模拟输入管脚，此管 脚与正端信号连接的 模拟通道相配对。例 如，“模拟输入0” 连接到正端，而“模 拟输入8”连接到负 端信号；“模拟输入 1”连