数字万用表测量交流电压时候是使用AC耦合方式还是DC耦合方式？

时间： 2023-12-22 来源：是德科技 Keysight Technologies知乎

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数字万用表测量交流电压时候是使用AC耦合方式。

数字万用表在测量AC电压的时候是使用AC耦合方式的，也就是说DC分量被隔断了并且不包含在测量结果中。如果想要测量AC+DC分量的真有效值，需要分别测量AC和DC分量的真有效值然后用下式进行计算 ( SQRT[SQ(DCV)+SQ(ACV)] )。

分别进行AC和DC分量的测量的好处是万用表可以分别用最精确的量程来对其进行测量。这在一个分量明显大于另一个时，分别测量是很有好处的。

AC耦合和DC耦合的不同

AC耦合方式利用电容器或变压器等元器件将待测信号改为与交流源同频向相进行测量的方式。

DC耦合方式是指直接测量待测信号的电压值，但不能同时测量直流和交流电压。

真有效值万用表测量

真有效值响应万用表测量应用电压中的潜在“发热值”。电阻器耗散的功率与应用电压的平方成正比，与信号波形无关。只要波形在仪表有效带宽上包含的能量可忽略不计，此万用表就可准确地测量真有效值电压或电流。

请注意，Truevolt系列数字万用表使用相同的技术测量真有效值电压和真有效值电流。有效交流电压带宽为300kHz，而有效交流电流带宽为10kHz。

数字万用表的交流电压和交流电流功能可测量交流电耦合真有效值。

在此数字万用表中，仅测量输入波形的交流电分量的“传热值”（直流电已被阻止）。这一点在上面的图中可见；对于正弦波、三角波和方波，由于这些波形均不会产生直流电偏移，因此交流耦合与交流 + 直流的值相等。然而，对于非对称波形（如脉冲序列），KEYSIGHT的交流耦合真有效值测量会将存在的直流电压成分阻止。这可以提供很大的好处。

测量存在大直流偏移的小交流信号时，交流耦合真有效值测量非常有用。例如，测量直流电源中出现的交流电波纹时，这种情况很普遍。但是，您有时可能想要知道交流电+直流电的真有效值。

如下所示，您可以通过组合直流电测量结果和交流电测量结果来确定此值：

对于最佳交流噪声抑制，您应使用最少 10 个电源线路周期 (PLC) 的积分时间来进行直流测量。

真有效值准确度和高频信号成分

一个常见的错误概念是由于交流万用表测量的是真有效值，它的正弦波准确度指标适用于所有波形。实际上，输入信号的波形对任何万用表的测量准确度都会有明显影响，当输入信号中包含超过仪器带宽的高频分量时尤其严重。

例如，可考虑对万用表最具挑战性的波形 — 脉冲序列。波形的脉冲宽度在很大程度上决定了高频成分。单个脉冲的频谱由其傅立叶积分确定。脉冲序列的频谱是以输入脉冲重复频率 (prf) 的倍数为频率沿傅立叶积分采样所得到的傅立叶级数。

下图显示了两种完全不同的脉冲的傅立叶积分：其中一个具有宽带宽 (200µs)；另一个具有窄带宽 (6.7µs)。数字万用表中ACV路径的带宽是300kHZ；因此，300kHz以上的频率成分不能测量。

注意，窄脉冲的频谱 sin(πfT)/πfT明显超出仪器的有效带宽。因此，窄高频脉冲的最终测量结果准确度较低。相反，宽脉冲的频谱明显降低到万用表的 300 kHz（近似）带宽，因此此类脉冲的测量更为准确。

降低prf可增加傅立叶频谱中的线密度，并增加输入信号频谱能量在万用表带宽中所占的比例，这样即可提高准确度。

总之，在高于万用表带宽的频率处有较大的输入信号能量时，有效值测量中的误差就会增加。

估计高频（带外）误差

描述信号波形的一个常见方法是参考它的波形因数。波形因数是峰值与波形有效值的比。例如，对于脉冲序列，波形因数近似等于占空比倒数的平方根。

请注意波形因数是一个复合参数，取决于脉冲宽度和重复频率；波形因数本身不足以表征信号的频率成分。

通常，数字万用表会提供一个适用于所有频率的波形因数下降表。Truevolt系列数字万用表使用的测量算法具有对波形因数不敏感的固有特性，因此不需要使用此类下降表。如前面几节所述，使用此万用表的主要问题在于超过万用表带宽的高频信号成分。

对于周期性信号，波形因数和重复率的组合可对高频成分的含量以及相关测量误差给出建议。

简单脉冲的第一个零交叉发生在：

这样根据下列波形因数函数识别交叉发生的频率点位置给出高频成分的立即印象：

下表列出了不同脉冲波形作为输入脉冲频率函数的典型误差：

此表给出了每个波形的附加误差，以加到仪器的数据表的准确度表格中的值上。

假如测量电压时没有出现显著超过300 kHz带宽的信号能量，或者测量电流时没有出现显著超过10 kHz带宽的信号能量，则技术指标对于CF≤10有效。对于 CF>10或当存在显著的带外信号成分时，万用表性能指标不适用。

数字万用表测量示例

具有1 Vrms电平的脉冲序列在1 V量程上进行测量。脉冲高度为3 V（即，波形因数为 3），持续时间为111µs。

如下所示，prf的计算结果为1000 Hz：

因此，从上表中可看到，此交流波形的测量误差增加了 0.18%。

随着我们将智能融入设备中，传感器的使用不断增长，而此类设备在我们的日常生活中发挥着重要作用。例如，传感器现在被用来监测病人的重要健康指标、预防车祸、测试食品质量、帮助工厂实现自动化等等。市场上有数百种类型的传感器，您需要选择合适的数字万用表 (DMM)，使您能够设计出准确且坚固耐用的产品。

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是德科技数字万用表 34460A、34461A、34465A (6½ 位)、34470A (7½ 位) 技术资料

型号- 34465A,34460A,34470A,34461A

数据手册 - KEYSIGHT - February 4, 2014 PDF 中文下载

【产品】具有5½位分辨率的数字万用表EDU34450A，可测量11种输入信号

Keysight EDU34450A是专为台式应用设计的现代化数字万用表（DMM），可以测量各种输入信号。它具有5½位分辨率和最高110个读数/秒的测量速率，适用于快速测试。它还内置最多5000个数据存储器，可以执行长时间数据记录任务。

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数字万用表的使用方法

万用表是一种多功能、多量程的测量仪表，一般万用表可测量直流电流、直流电压、交流电压、电阻和音频电平等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数（如β）。您可以找到以下数字万用表的使用方法。

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Keysight（是德科技） 34460A/61A/65A/70A数字万用表数据手册

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KEYSIGHT数字万用表选型表

KEYSIGHT数字万用表选型，手持式数字万用表、USB 模块化数字万用表、手持式钳形表等，基本 1 年 DCV 精度0.00%-0.5%。

产品型号	品类	描述	Digits of Resolution	基本 1 年 DCV 精度	连通性	测量功能
34470A	数字万用表	数字万用表，七位半，Truevolt DMM	7 ½	0.0016%	LAN,USB,GPIB (optional)	DCV and ACV,DCI and ACI,2- and 4-wire Resistance,Frequency,Capacitance,Diode test,Continuity test,Temperature

选型表 - KEYSIGHT 立即选型

Keysight（是德科技） 34410A 和 34411A 数字万用表

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【应用】Keysight 34465A和34470A Truevolt系列数字万用表实现小电流，低噪声，高精度DMM测量

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Keysight（是德科技）数字万用表选型指南（详细版）

目录- Digital Multimeter Index Accessories Compatibility Chart Linking up your instruments to the PC BenchVue Software Handheld meter logger software GPIB and instrument

型号- U1191A,U1272A,34460A,34133A,34420A,34161A,U1210,10833F,10833G,34307A,10833A,10833B,10833C,10833D,U1232A,U1583B,3458A,U1163A,3446MEMU,U1175A,U1595A,3446SECU,U1180A,3446DIGU,U1192A,U8202A,34398A,U2741A,34172B,U1280 SERIES,34104A,U1176A,U1273A,U1164A,U1233A,34171B,3446ACCU,U1282A,U1173B,U1161A,U1173A,34470A,34131A,U1270,U1240B SERIES,U1240C SERIES,U1117A,E3600A-100,34103A,U1242C,U1185A,U1242B,U1169A,U1190 SERIES,U1271A,U1162A,3446LANU,U1230 SERIES,3446GPBU,U1280,11059A,34194A,34465A,34102A,34138A,U3606B,U1231A,U1174A,U1594A,U1186A,U1270 SERIES,U1240C,U1183A,U1240B,U5404A,U1171A,3445MEMU,82350A,11062A,U1250,34137A,U1252B,U1115A,U1212A,U1179A,U1273AX,Y1133A,82357B,U1172A,U1241C,E2308A,U1184A,U1281A,U1580A,34330A,34136A,U1241B,U1253B,M9181A,U1213A,U1168B,34191A,U1181A,U1193A,U1190,U8201A,34450A,11060A,U1230,U1210 SERIES,U1177A,M9182A,34190A,U1194A,U1251B,U1170A,U1182A,34134A,U1250 SERIES,34162A,34461A,3445GPBU,34308A,U1586B,M9183A,U1211A,U1178A

选型指南 - KEYSIGHT - August 18, 2022 PDF 英文下载