数字万用表测得的交流数据通常是有效值(RMS)。RMS(均方根)是定义交流电压或电流的一种普遍数学方法,它表示在电阻上产生相同热效应的等效直流值。对于正弦波,RMS值等于峰值的0.707倍。
1. 真有效值的含义
万用表的“真有效值”是指仪表通过计算(平方-平均-开方)得出的准确有效值,能真实反映任意波形(不仅是正弦波)的发热功率。这与仅通过峰值或平均值换算的“假有效值”测量不同。
2. 交流耦合与直流偏移
Keysight Truevolt系列等数字万用表在测量交流电压或电流时,通常采用交流耦合模式。这意味着仪表会阻断输入信号中的直流分量,仅测量交流分量的“传热值”。
应用场景:这对于测量叠加在大直流偏移上的小交流信号(如电源纹波)非常有用,因为它能隔离出交流成分。
注意事项:如果需要计算包含直流成分的总有效值(交流+直流),需要分别测量直流值和交流值,然后通过公式计算得出。

3. 带宽限制与高频误差
虽然真有效值仪表能处理非正弦波,但其测量精度受带宽限制。
带宽指标:例如,Keysight数字万用表的交流电压带宽通常为300 kHz,交流电流带宽为10 kHz。
高频影响:如果输入信号包含超过仪表带宽的高频成分(如窄脉冲),这些成分会被滤除,导致测量误差。脉冲越窄(高频分量越多),误差越大。
波形因数:波形因数(峰值/RMS值)也会影响精度。一般数字万用表在波形因数过高(>3)时误差会增加。虽然Truevolt系列对波形因数不敏感,但主要限制仍在于信号的高频分量是否超出仪表带宽。

4. 总结
数字万用表测量的通常是真有效值,但需注意:
耦合方式:标准AC测量通常阻断直流,仅测交流分量。
带宽限制:高频信号成分若超出仪表带宽(如300kHz以上),会导致测量值偏低。

波形复杂性:对于包含大量高频能量的复杂波形(如窄脉冲),测量误差会随带外能量的增加而增加。
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。
波形因数反映什么?
波形因数是峰值与波形有效值的比(Kp=Up/U)。波峰因数越大波形越尖锐。 波峰因素会影响交流测量的精度。一般数字万用表都提供一张波峰因素影响表,说明较高波峰因素带来的误差。通常波峰因素高于3时,就会引入显著的误差。
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