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實(shí)現(xiàn)電壓非接觸穩(wěn)定測量電路設(shè)計(jì)

作者： 時(shí)間：2017-02-06 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
　　在復(fù)合材料特性檢測、電路電氣特性檢測、人體心電檢測、核磁共振等方面需要對(duì)物體表面電壓進(jìn)行精確測量。傳統(tǒng)上電壓的檢測都需要與物體直接接觸，通過傳導(dǎo)電流來完成。該種電壓測量方法無法測量空中電壓的變化，即使測量物體表面電壓，這種接觸測量方式也有許多缺點(diǎn)。例如，接觸測量心電信號(hào)時(shí)，電極需要利用導(dǎo)電膏與皮膚直接接觸，容易引起皮膚過敏，造成皮膚不適；接觸測量電路時(shí)延特性時(shí)，由于測量電路的接人，改變了原有電路的傳輸特性，從而改變了時(shí)延，使測量不準(zhǔn)確。接觸測量物體表面的電壓不僅操作麻煩而且有一定的危險(xiǎn)性。為了克服接觸電壓測量的這些缺點(diǎn)，滿足對(duì)物體表面電壓非接觸測量的需要，文中設(shè)計(jì)了一種新型便攜式電壓檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于電容耦合原理，前端前置電路通過運(yùn)用保護(hù)、自舉、有源屏蔽等反饋技術(shù)，有效地提高了其輸入阻抗，從而使該系統(tǒng)對(duì)物體表面電壓測量時(shí)相當(dāng)于一個(gè)理想的電壓表，不需要與物體表面直接電氣接觸，利用位移電流即可完成電壓的有效測量。

　　非接觸電壓測量原理

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201702/338248.htm

　　非接觸電壓測量的原理類似于磁力儀測量磁場，不需要直接電氣連接，通過電容耦合，利用位移電流來測量物體表面或自由空間的電壓。將傳感器電極放在電場中，感應(yīng)電極與信號(hào)源之間將形成耦合電容，通過耦合電容信號(hào)源經(jīng)過測量系統(tǒng)與地之間將構(gòu)成一個(gè)分壓電路，如圖1所示。

　　

　　圖1非接觸電壓鍘量原理圖

　　設(shè)信號(hào)源的電壓為Vs由分壓公式可得，在運(yùn)放輸入端的電壓可表示為：

　　

　　如果傳感器前置放大電路的放大倍數(shù)為Av，輸入電阻和輸入電容分別為Rin和Cin則傳感器的輸出可表示為：

　　

　　由式（2）可知，當(dāng)耦合阻抗與系統(tǒng)輸入阻抗相比可忽略不計(jì)時(shí)，系統(tǒng)相當(dāng)于一個(gè)具有理想特性的電壓計(jì)，可有效測量電壓信號(hào)。因此，為了提高系統(tǒng)的靈敏度，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)該采用反饋等技術(shù)提高系統(tǒng)前端傳感器的輸入電阻，降低輸入電容。通過測量空中兩點(diǎn)電壓的大小，根據(jù)電壓與電場的關(guān)系，可以推導(dǎo)出空中電場的情況。

關(guān)鍵詞： 電壓非接觸穩(wěn)定測

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