電流測(cè)量方法

測(cè)量電流主要有兩種方法：一種是基于電磁學(xué)的，與早期的動(dòng)圈式（達(dá)松瓦爾）儀表有關(guān)；另一種是基于電學(xué)的，主要理論是歐姆定律。

達(dá)松瓦爾電流計(jì)/檢流計(jì)

達(dá)松瓦爾電流計(jì)是一種電流表，用于檢測(cè)和測(cè)量電流。它是一個(gè)模擬機(jī)電傳感器，當(dāng)電流經(jīng)過(guò)線圈時(shí)，指針會(huì)在有限的弧形刻度上產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。

如今，達(dá)松瓦爾電流計(jì)是用小型旋轉(zhuǎn)線圈繞在永磁體外面制成的。線圈與指向刻度盤的細(xì)指針相連。一個(gè)小型扭轉(zhuǎn)彈簧將線圈和指針拉至零位。

當(dāng)有直流電流過(guò)線圈時(shí)，線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。該磁場(chǎng)與永磁體的磁場(chǎng)方向相反。線圈發(fā)生扭曲，推動(dòng)彈簧，使指針發(fā)生移動(dòng)。指針指到顯示當(dāng)前電流值的刻度上。精心設(shè)計(jì)的磁極片確保磁場(chǎng)均勻，因此，指針偏轉(zhuǎn)的角度與電流成正比。

其他電流表

現(xiàn)在，大多數(shù)安培表都是根據(jù)電學(xué)基本理論歐姆定律設(shè)計(jì)的?，F(xiàn)代電流表本質(zhì)上是由電壓表和精密電阻組成的，利用歐姆定律，就可以進(jìn)行精確且經(jīng)濟(jì)有效的測(cè)量。

歐姆定律 – 歐姆定律指出，在電路中，流過(guò)導(dǎo)體兩點(diǎn)間的電流與兩點(diǎn)間的電勢(shì)差（又稱為壓降或電壓）成正比，與兩點(diǎn)間的電阻成反比。

描述這種關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

I = V/R

其中，I是以安培為單位的電流；V是以伏特為單位的兩點(diǎn)間的電勢(shì)差；R是電路參數(shù)，即電阻，以歐姆為單位（相當(dāng)于伏特每安培）。

電流表工作原理 – 現(xiàn)在的電流表通過(guò)一個(gè)內(nèi)部電阻來(lái)測(cè)量特定信號(hào)的電流。但是，當(dāng)內(nèi)部的電阻無(wú)法測(cè)量更大的電流時(shí)，就需要外部的配置了。

為測(cè)量更大的電流，可在電流表上并聯(lián)一個(gè)被稱為分流電阻的精密電阻。大部分電流流過(guò)分流電阻，只有一小部分電流經(jīng)過(guò)電流表。這就使得電流表可以測(cè)量更大的電流。

只要期望的最大電流乘上電阻的值不超過(guò)電流表或數(shù)據(jù)采集設(shè)備的輸入范圍，那么任意的電阻都是可以接受的。

使用該方法測(cè)量電流時(shí)，應(yīng)使用盡量小的電阻值，因?yàn)檫@對(duì)現(xiàn)有電路造成的干擾最小。但是，電阻越小，造成的電壓降越小，因此您必須在分辨率和電路干擾間合理取舍。

圖2顯示了利用分流電阻進(jìn)行電流測(cè)量的原理圖

使用這種方法，電流不會(huì)直接輸入電流表或數(shù)據(jù)采集電路板，而是經(jīng)過(guò)外部分流電阻。因此，只要分流電阻上的電壓降不超過(guò)電流表或數(shù)據(jù)采集板的工作電壓范圍，那么理論上可以測(cè)量無(wú)限大的電流值。

電流公約

常規(guī)電流

常規(guī)電流常見(jiàn)于當(dāng)今的家用電器、電子電路以及傳輸線纜中。常規(guī)電流不符合傳輸標(biāo)準(zhǔn)，且取值范圍可以從零到很大。

電流回路/4-20 mA公約

當(dāng)設(shè)備需要通過(guò)一對(duì)導(dǎo)體進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)或控制時(shí)，可使用模擬電流回路。任意時(shí)刻只可存在一個(gè)電流電平。

“4到20毫安的電流回路”，或者叫4-20 mA，是一種用于工業(yè)儀器和通信的模擬電氣傳輸標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于電流回路信號(hào)而言，4 mA表示0%的信號(hào)，20 mA表示100%的信號(hào)。mA是毫安培的縮寫，即千分之一安培。

4毫安的“帶電零位”允許接收儀器區(qū)分零信號(hào)和損壞的導(dǎo)線或儀器。［1］ 雖然開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)50年代，今天這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)仍然被廣泛用于工業(yè)。4-20 mA公約的好處包括制造商的廣泛使用、相對(duì)較低的實(shí)現(xiàn)成本以及抗電氣噪聲的能力。此外，利用帶電零位，您可以直接利用電流回路為低功耗儀器供電，節(jié)省了額外的電線成本。

精確度考慮

分流電阻在電路中的放置位置是很重要的。如果外部電路與帶有電流表或數(shù)據(jù)采集板的計(jì)算機(jī)共地，那么應(yīng)當(dāng)把分流電阻放置在盡可能接近電路地端的位置上。如果不這樣的話，由分流電阻產(chǎn)生的共模電壓可能超越電流表或數(shù)據(jù)采集板規(guī)格，這將導(dǎo)致不精確讀數(shù)，甚至可能損壞電路板。圖3顯示了分流電阻正確和不正確的放置位置。

數(shù)據(jù)采集設(shè)備測(cè)量

有三種測(cè)量模擬輸入的方法。請(qǐng)參考《如何進(jìn)行電壓測(cè)量》，獲取每種配置的詳細(xì)信息。

例如，考慮NI CompactDAQ USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。圖4顯示了一個(gè)NI cDAQ-9178機(jī)箱和一個(gè)NI 9203模擬電流輸入模塊。由于NI 9203內(nèi)部有一個(gè)精密電阻，所以不需要外接的分流電阻。

圖5演示了使用帶NI 9203模塊的NI cDAQ-9178機(jī)箱進(jìn)行參考單端（RSE）電壓測(cè)量的連線圖，以及模塊的引腳。圖中，引腳0對(duì)應(yīng)“模擬輸入0 （AI0）”通道，引腳9對(duì)應(yīng)公共地（COM）。

除了NI 9203，通用模擬輸入模塊（如NI 9205）也可以利用外部分流電阻提供電流的輸入功能。

查看您的測(cè)量結(jié)果：NI LabVIEW

一旦將傳感器同測(cè)量?jī)x器相連，就可以使用LabVIEW圖形化編程軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理及分析。

萬(wàn)用表測(cè)量電流方法

電流的測(cè)量同樣也分為直流電流的測(cè)量和交流電流的測(cè)量。

1）直流電流的測(cè)量

將黑表筆插入萬(wàn)用表的“COM”孔，若測(cè)量大于200mA的電流，則要將紅表筆插入“10A”插孔 算將旋鈕打到直流“10A”擋；若測(cè)量小于200mA的電流，則將紅表筆插入“200mA”插孔，將 旋鈕打到直流200mA以內(nèi)的合適量程。

將擋位旋鈕調(diào)到直流擋（A-）的合適位置，調(diào)整好后，開(kāi)始測(cè)量。將萬(wàn)用表串進(jìn)電路中，保持穩(wěn)定，從顯示屏上讀取測(cè)量數(shù)據(jù)，若顯示為“15．”，則表明量程太小，那么就要加大量程后再測(cè)量；如果 在數(shù)值左邊出現(xiàn)“．”，則表明電流從黑表筆流進(jìn)萬(wàn)用表。

2）交流電流的測(cè)量

測(cè)量方法與直流電流的測(cè)量方法基本相同，不過(guò)擋位應(yīng)該打到交流擋位（A～），電流測(cè)量完 畢后應(yīng)將紅表筆插回“VQ”孔。

使用萬(wàn)用表測(cè)量電流時(shí)，必須要注意最重要的一點(diǎn)，不要把測(cè)量電流方法和測(cè)量電壓方法弄混，因?yàn)楹枚嘈率职褱y(cè)量電流方法和測(cè)量電壓方法一樣，直接把表筆并聯(lián)進(jìn)電路，這樣如果你的萬(wàn)用表是雜牌表的話，保險(xiǎn)管燒了，電流擋分流器中分流電阻肯定燒了，如果是數(shù)字表的話，弄不好連7106也得掛掉，但是如果是比較好的萬(wàn)用表的話，如果用電流擋失誤測(cè)量電壓，這個(gè)電壓信號(hào)會(huì)被電流擋保護(hù)電路，雙向限幅二極管鉗位在0.7V 從而來(lái)保護(hù)電流擋分流器，我們知道，測(cè)量電壓方法是將萬(wàn)用表打到電壓擋，然后將紅表筆插入VΩ孔，黑表筆插入COM孔，然后將紅黑表筆并聯(lián)進(jìn)電路測(cè)量電壓，電流正好相反，也就是說(shuō)，如果想測(cè)量電流的話，使用萬(wàn)用表電流擋，適當(dāng)選擇好量程，如果不知道電流值大小可選擇大點(diǎn)的量程，防止萬(wàn)用表顯示“1”過(guò)量程，然后將紅表筆插入mA孔，或10A孔，黑表筆插入COM孔，（COM孔稱為公共端專門插黑表筆插孔）然后將電路斷開(kāi)一部分，把紅黑表筆串進(jìn)去測(cè)量，也就是說(shuō)測(cè)量電流的話，必須串進(jìn)線里測(cè)量。

測(cè)量電機(jī)的工作電流和電壓方法

（1）測(cè)量電流：用鉗形電流表選擇合適的量程開(kāi)關(guān)位置，將被測(cè)導(dǎo)線鉗入鉗中央，從表盤刻度上可讀出指針?biāo)谖恢玫纳闲须娏髦岛拖滦须娏?/p>

（2）測(cè)量電壓：將電壓表并聯(lián)在線路中，可讀出電壓值：將鉗形電流表量程開(kāi)關(guān)位置撥到電壓檔上，將二測(cè)試棒并聯(lián)在線路中，讀其數(shù)值。