电子管电压表使用法

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测量电压要用直流或交流电压表,这是大家所熟悉的。在爱好者和无线电小组业余实验活动中,我们经常接触的是磁电式或电磁式电压表。这类电压表一般内阻不高,测量结果不精确,而且测量交流电压时,输入电容很大,对于频率较高的电压就不能应用了。这些缺点在某些情况下是严重的,例如图1,电路两端电压为3伏,现在我们要测量其中电阻R\(_{2}\)上的电压。从图上可以看出,R1和R\(_{2}\)各为100千欧,串联成为一个等值分压器。所以不待测量,也可知道R2两端电压应为1.5伏。可是假如我们所用的电压表内阻为100千欧,那么测量的结果却是1伏。因为在测量时,电表的内阻与R\(_{2}\)成并联,使电路成为R1相当于和一只50千欧电阻串联,所以R\(_{2}\)上的电压就从1.5伏降为1伏了。由此可见,测量结果不仅读数有很大的误差,而且还影响了被测电路的工作状态。又如图2,在这个LC并联谐振回路中,我们要测量它的高频电压,其中RCB代表测量电表的输入电阻,C\(_{CB}\)代表电表的输入电容。按照谐振电路原理,并联在回路两端的电阻r'会对回路引入衰减,衰减量的大小为

r'=\(\frac{(ωL)}{^{2}}\)R\(_{CB}\),

图1
图1 🔍原图 (420×250)

从而可以看出,R\(_{CB}\)愈小,引入衰减量r'就愈大。又按谐振电路原理,回路的有效Q值为

Q\(_{有效}\)=\(\frac{ωL}{r+r'}\),

r'值愈大,有效Q值愈低,r'为甚大时,Q则变为很小,此时谐振电路就被R\(_{CB}\)短路,量得的高频电压没有什么意义。再从输入电容CCB来看,它对电路的影响更为明显。从图2可见,测量时C\(_{CB}\)直接与回路电容C并联,相加后改变了回路的谐振频率,即产生了失谐。CCB愈大,失谐愈严重。在回路失谐的情况下,测得的高频电压值当然也就没有意义了。

由于以上缺点,所以在许多无线电测量工作中,特别是对某些高频交流电路的测量,必须使用电子管式的电压表。这种电压表的种类很多:有测直流的,有测交流的。交流电压表中又有低频、视频和超高频之分。根据量测电压范围不同,它们又分为伏特表、毫伏表、微伏表等。另外,除了经常用到的测量正弦电压有效值的有效值电压表之外,还有用来量测脉冲电压幅度的峰值电压表。也还有用外差接收机的原理构成的所谓外差微伏表。它可以从杂乱的电压中选择出某一频率的电压值,譬如用它量测电视机高频头输出的中频电压值,检查振荡器的基波和谐波幅度等等。

简单的电子管电压表,基本结构是一只包括一级或多极电压放大电路的宽频带电压放大器,它的输入端接有由不同的电容和电阻构成的输入分压电路,输出端接有检波指示器,其方框图如图3。这里以国产GB—2型电子管毫伏表为例,介绍这类电压表的使用要点。GB—2型电子管毫伏表是一种最通用的低频电压表,其电路结构如图4,面板布置如图5。它适用于测量自50赫至50千赫小功率正弦形交流电压的有效值,共分10档,即10毫伏、30毫伏、100毫伏、300毫伏、1伏、3伏、10伏、30伏、100伏、300伏。每档的示度便是电表满度时的读数。其输入阻抗大于150千欧,输入电容不大于100微微法。

图2
图2 🔍原图 (510×202)
图3
图3 🔍原图 (1025×894)
图4
图4 🔍原图 (843×455)

下面扼要谈谈使用方法:

1.使用前的准备工作,注意电表应与地面成垂直放置,并调整表头上机械零点调整螺丝,使指针指示为零。仪器不可仰起或倾斜放置,以免增 大读数误差。还应将毫伏表的外壳或 接地端子与大地接通。在实验室没有专用地线(一般是用一块铜皮埋入地下,由导线引出作为专用地线)的情况下,可接交流电源线三线插头的中线,或接在水暖管道上。良好接地可以免除人体电位或其他仪表引起寄生耦合,影响读数精度。接中线时应当用试电笔测试判断准确,不要接到火线上。

2.接通电源应等待15~20分钟后再使用,使表内电子管充分预热到达稳定的工作状态,然后将输入端子接地,利用“零点调整”旋钮调零。一般情况下还应将被测设备的外壳与毫伏表的外壳接连,免除寄生耦合。

3.如果事先不了解被测电压的大小,应将换档开关K\(_{1}\)放在高量程位置,然后逐档下降,以免超量程打弯表针。为提高测量精确度,使用量程愈低愈好。例如量9伏电压时,选择开关应放在10伏档上。在毫伏表未接上被测设备时,输入端子最好先接地,并应放在高量程位置。否则偶尔用手触及输入端子时,人体感应电压也会将表针打弯。

4.测量市电电源时,电表应放在300伏档,必须首先接好地线,否则会将电源短路,烧断保险。

5. 使用小量程时(1伏档以下),应先接上地线,然后接输入端子。拆除时则应先断开输入端子,后拆地线,避免当人手触及输入端子时,交流市电通过电表的输入电阻(输入端到地的电阻)及人体构成回路,打弯表针。

6. 测量毫伏级电压时接线不宜太长,以减小外来感应,提高精确度。

7.GB—2型毫伏表的输入端为一端接地的不平衡输入式,一般不能测平衡设备。如果要勉强使用,应去掉地线,但测量精确度不能保证。这种毫伏表还不能用来测100千欧以上高值电阻上的电压,也不宜用来测中高频谐振回路上的电压,一则会破坏被测设备的工作状态,同时测量结果误差很大,更谈不上精确了。

8.50赫以下或50千赫以上频率的电压不宜用GB—2型电压表测量,原因是机内放大器的带宽不够。非正弦脉冲电压CB—2型电压表也不能测量,这种电表面盘刻度是按正弦波刻值。

以上八点,前三点是这类电压表的一般用法,后五点是使用中注意事项,以及电压表在规定技术条件之外使用时应考虑的问题。(苏川)