(1) 设骞为正弦规律变化,频率为u,磁通密度B方向与A恧的夹角为0,则感应的噪声电压为 (2) ‰=jcoBAcos0 由(2)式不难计算出,当在非屏蔽的电压表接线外围存在变化的磁场:就会在被测电路中感应 出噪声电压,增加测量误差。 l+一L———叫·一D— TP国 被测电路 口DⅧI H申ll LTJ 产生低飙鼬埔的电流强度,A 幽I位于通流导线磁场中的测量电路 图2低频磁场造成的电压测量误差 +收稿日期:2004.04.12 80 测试技术学报 2004年6月 如图1所示,设由数字电压表(DVM)接线围成的闭合回路边缘与通流电源导线之间的距离为 D,平均高度为H,环路宽L,0=90。,产生交变磁场的电源线上电流为 sinrot I=Io (3) 则在测量电路中产生的干扰电压幅度为 ‰=譬(-n等)L “) 值随干扰源电流l。的变化关系如图2所示。分析可知,由这种【:频低频磁场干扰造成的误差电压一 般情况在几毫伏lI]JL十毫伏。 降低低频磁场产生噪声电压的方法是:(1)减小测试线围成的环路面积,测量低频交流电压或直 流电压时可以将两条测试笔接线绞绕在一起。(2)尽量远离磁场和通有大电流的导线。(3)改变夹 角口,使穿过测试线围成环路面的磁通保持最小。 2共模干扰引起的电压误差 在使用示波器等测量仪器测量高频率小信号交流电压时,由外围辐射电场造成的地环路共模干 扰电压是引起测量误差的一个原因。图3表示被测电路和示波器之间构成的地环路,示波器的探头 及其引线起着接收天线的作用。 示畦墨 图3示波器弓杖测电路构成的地环路 固4辐射电场产生的共模十扰吨压 如果仪器处于辐射场强为E、波K=为^的环境中,被测电路距地的高度为H,仪器与被测电路的 距离为L,则当辐射电场的波长^>>H。^>>L时,在该环路中形成的感应电压为 ‰=2EL·cosO·sin(;,rH/2cosa) (5) 臼一环路平面与电场传播方向夹角 口一L方向与E方向的夹角 100 E、x 的关系如图4所示。从幽4可以看山,产生的干扰电压的幅度在数卣毫伏量级。 辐射性电场E干扰多为来自如广播、通讯设备等产生的连续波干扰。分析(5)式可知,抑制 电场辐射性共模干扰的有效方法是将仪器与地隔离,如果环路在测量中必须保持则可以:(1)减小 !丛壁土垫兰垡!丛堡萎重送董蝗坌近!王塑塑簦2 §! 仪器探头连接线长度。(2)减小仪器探头连接线距地面的平均高度。(3)同时减小仪器探头连接线 和距地的平均高度。 3热电电压造成的测量误差 如图5所示。两种不同材料的导体A和B,两端联接在一起,一端温度为To,另一端为T(设 证明,同路总的热电势为 %p,瓦)=喜』:ln确NA)出(6) NA(f)、ⅣB(,),分别为导体A、B温度t时的自由电子密度; k=1.38X 10"23j./K,玻耳兹曼常数; e=1.602X1 o.”C,单位电荷。 (6)式表明,如果两种导体的材料相同,两接点的温度虽不同也不会产生电势;如果两种导体 的材料不同,但两接点的温度相同,也不产生电势:但是当两种导体材料不同,且两接点存在温度 差时,则会产生热电势。这也说明测量直流电压时,当连接的被测量电路由不同温度、不同材料构 成时,电路中则产生热电电压误差。表1给出了铜与不同金属连接产生的热电电压,供测量时参考。 A A R T TO F B G1 豳5两种材料导体构成的同路 图6具有多个接地参考点的I也路 表l铜与不同金属连接产生的热I乜也压 (Copper-to-) 铜一 温差电压近似值(uV,℃) Cadmium.n11 镉.锡焊接物 Solder 0.2 锡.铅焊接物 Tin-LcadSolder 5 金Gold 0.5 银Silver 0.5 铝Aluminum 5 硅Silicon 500 氧化铜 Copper-Oxide 1000 4接地参考点电位差增加的测量误差 在实际电路中,两个接地点的电位很少完全相同的,并且电路中的接地点、接地线位置往往有 多处,如图6所示。在测量直流电压时,测量仪器和被测电路使用共同的参考地线,则会在测量中 增加接地参考点之间的电位差。 路,产生测量误差。该误差电压的大小主要取决于流过地线中的真流电流、连地线长度、电路温度 等因素,在实际电路中通常连接各接地点的地线睦度最氏。设两接地点造线长度为L,通过的电流 82 测试技术学报 2004年6门为i,线路温度为t,线路截面积为S,则增加的直流电压误筹为 %=Po(1+倒)等‘7) D 风一地线连接线0"C时的电阻率;d一地线连接线的电阻温度系数。分析(7)式可知,图6中 测点A、B’之间的电压与测点A、B之间并不具有相同的电位芳。消除接地参考点电位著引起的 测鼙误著的方法是使测量仪器(例如数字LH压表)的输入接线直接接到被测电路两端,而不要把测 龄仪器输入接线随意接在地线上。 5注入电流引入的测量误差 在使川交流L乜源的数字LH压表中,电源变压器的分布电容C是I乜流通过电压表的VLo端子流向 地线的通路。该通路电流的频率是电源的频率或电源的渚波频率。在图7测量连接方式中,注入电 流经过R、VLo端子和地线形成同路,增加的误差电压是注入电流i和电阻R的乘积。避免由注入 电流而造成测量电压误羞的办法是按照幽8方式连接测量电路。在圈8中注入电流从电路的地线流 到VLO端子,没有增加由此干扰造成的电压误差。 幽7有注入Ib流的测量lU路幽8无注入IU流的测量1b路 6小结 分析了电磁干扰造成电压测量误著的常见情况,对前三种难以避免的干扰的情况,即磁场导致的 测颦误著、辐射性共模干扰电压误著和热电电压导致的测龄误差。分析了产生误著的原网,给山了 一般误差数据值,提出了减少干扰,提高测量精度的措施和方法。对于后两种情况,即接地参考点 电位差引起的测量误差和注入电流产生的测量误差,则分析了产生误差的原因,提出了消除干扰的 止确操作方法。 参考文献; in Mu[timeterMeasurementErrors ErrorsandDC MeasurementErrors 【1]Digital Series.SystemCabling Voltage Digital NoteAN1389·1 Multimeters.Application MultimeterMeasurementErrorsSeries.AC MeasurementErrorsin f2】Digiml Voltage Digital NoteAN1389-3 of measurementerrorscaused Analysisvoltage by interference electromagnetic 1,2 Liu Shengxuan WangHaimingZheng Feng’ I SchoolofIntbrmationScienceand University,Qinhuangdao066004,China Engineering,Yanshan Scienceand DepartmentofComputer !丛缝±丝亡生!丛垃型量送差煎坌堑!:!二盘型笠!——苎王 measurementfor and of dataare in designing, precisionvoltage requiredvoltage Abstract:Accuracy electronic discussessources and circuitsof paper pertaining diagnosingtesting precision equipments.This toEMIthatcontributionto measurement measurementerrorsduetomagnetic voltage errogs:1)voltage mode measurementerrors measurementerrorscreatedcommon field,2)voltage by coupling,3)voltage between measurementerrorswith difference potential ground generatedbythermoelectricity,4)voltage oreliminatethe errorscaused current.Themethodstoreduce measurement byinjected points,5)voltage thediscussion and measurementerrorsare forward ofanalysisexperiment. voltage put following interference,voltagemeasurement,error,analysis Keywords:electromagnetic