浅谈交流测量几个基础概念

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1、交流测量几个基础概念在一些数字万用表的交流测量经常会发现有：“止弦波输入，平均值响应,校正读数至与有效值一致”说明。本文对其中的平均值、有效值做简单介绍。1.平均值(AverageValue)通常是幅值在时间上的平均（积分），本质上就是去除交流成分的意思。如果是单纯的正弦波（如图1）,在一个完整周期内由于其正负幅值完全对称,平均值是零。这种平均值对于我们研究电能的意义不大。而对于一个烧水的电炉来说，电流无论从那个方向流过都会将电能转化为热能，也就是不管是在正弦波的正半周还是是负半周都是有用的。实际上我们平常所说正弦波平均值是绝对值的平均值，也就是整流后的平均值

2、（如图2）。图1・正弦波图2.正弦波的整流后波形采用精密整流器或平均响应方法把正弦波变为直流脉动信号，術对幅值进行时间上的平均，这样所得到的平均值跟电功率有密切的关系。因此我们需要清楚绝对意义上的平均值与通常测量交流电平均值本质上的区别。2•有效值(VirtualValue)有效值通常用来定义交流电压和交流电流的强度（大小），是对交流信号幅度的基本量度，从实用角度定义是：一个交流信号的有效值等于在同一负载上产生同等热量所需的直流量。简单地说，如果不考虑损耗的话，一个复杂波形的交流电通过一个电炉，把一壶水烧开，与该电炉由一个直流电供电，在相同时间内把同样的一壶水

3、烧开，我们就可以认为这个交流电与直流电的强度是相同的，有效值的幅度是相等的。计算有效值最好的办法是将一个交流电流波形和它所对应的热效应联系起来（如图3）。幅度、\时间热效应、XX平均值N/+间图3.电流波形和对应的热效应波形。电流流过一个电阻在任一时刻所产生的热效应为：Wav二T2R热效应的平均值(功率)为:Wav=(TrR+I22R+I32R+…+I』R)/n=I2R因此:I2=(L2+I22+I32+…+IQ/nI=7(L2+I22+I32+・・・+In2)/n也就是说，电流有效值等于各时刻电流的平方之和的平均值的平方根。该电流有效值等同于在相同电阻上

4、产生相同的热效应的直流电流。3.均方根值（RMSrootmeamsquare）:最早是针对正弦波，从有效值的定义出发，由数学角度推导出来的计算方法，但实际上对所有的波形都适用。电路上的计算基本过程是先平方再平均（积分）最后开方，其中开始时还有绝对值整流的过程，这是数学上一种重要计算方法。因此，均方根值与有效值两者等效，所以就通常以RMS表示有效值。理论上，利用热转换来测量交流电有效值是最简单的方法，但在实际测量应用上，它却是最难以实现、成本最高的方法。而利用均方根值计算方法建立的电路，实现对交流有效值测量和分析是非常接近实际应用。4•真有效值（True-RMS

5、）:对于规则波形的有效值测量相对比较容易实现，而实际上绝对规则波形是不存在的。为了测量一些复杂波形的有效值就出现真有效值测量技术，它是一种测量交流信号有效值的特殊方法，无论信号波形有多么复杂，它均能精确测量器有效值。就像3G手机仍然是手机，只是它能传送更复杂信号。True-RMS测量方法也是RMS测量，只是它对复杂波形也能精确测量出有效值，是专门针对复杂波形的一种有效值测量方法。5.正弦波的平均值与有效值:对于纯正弦波，峰值是有效值的1.414倍。换句话说，有效值为1安培的纯正弦波电流的峰值电流为1.414安培。如果波形值仅仅被简单的平均（对半个负波形取反），

6、平均值就是峰值的0.636倍，或是有效值的0.9倍。在测量一个纯正弦波有效值时，简单的测出平均值（0.636倍峰值），再乘以波形因数1.111（即0.707倍峰值）所得到的数值是完全正确的。这种只适用于纯正弦波的测量方法被广泛用于数字万用表上，而在现实的电气装置中根本不存在纯正弦波，用这种方法测量一些平均值与有效值不是1.111倍波形的读数会造成很大误差，对于复杂波形来说问题就更为严重。因此通常需要在说明书中注明“正弦波输入，平均值响应，校正读数至与有效值一致”，用于告诉用户该仪器使用的测量方法，并引起用户在测量中注意。本文为简单说明，文中一些公式推导、图形及

7、举例并不十分严谨，敬请原访^O