如何用示波器進(jìn)行安全的市電測量？

在使用示波器的過程中，市電測量是很多朋友都會(huì)遇到的一個(gè)測試項(xiàng)目，但很多朋友在測量中就產(chǎn)生了一些疑問，示波器能測市電嗎？示波器如何測量市電？怎么測量才安全呢？等等一些疑問，在這篇文章中中，將為大家一一解答。

示波器在合理的操作下是能夠測量市電的。
市電就是我們所說的工頻交流電（AC），有50Hz和60Hz兩種，世界上不同的國家電壓標(biāo)準(zhǔn)也不同，常見的是歐盟230V，日本100V，美國120V，我國使用的是220V，50Hz的標(biāo)準(zhǔn)。我們以鼎陽科技SDS1000X-C示波器為例，在示波器通道接口處有明確標(biāo)識(shí)，輸入400Vpk。

那這是不是說明示波器可輸入電壓400遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市電220的電壓呢？
等一下，這里有一個(gè)重要的細(xì)節(jié)要搞清楚。
我們常說的市電220V這個(gè)電壓是指有效值，完整的單位應(yīng)該是220Vrms，而示波器接口的輸入電壓是400Vpk,Vpk指的是峰值電壓。

在這里我們需要進(jìn)行一下簡單的換算。
首先，我們常說的有效值是什么呢？
交變電流的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)來定義的，讓一個(gè)交流電流和一個(gè)直流電流分別通過阻值相同的電阻，如果在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相等，那么就把這一直流電的數(shù)值叫做這一交流電的有效值。
那么我們假設(shè)，交流電流 i通過電阻 R 在一個(gè)周期內(nèi)所產(chǎn)生的熱量和直流電流 I 通過同一電阻 R 在相同時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的熱量相等 , 則這個(gè)直流電流I 的數(shù)值叫做交流電流 i 的有效值 , 用大寫字母U、I表示 ,最大值用Um、Im表示。
一個(gè)周期內(nèi)直流電通過電阻 R 所產(chǎn)生的熱量為：

交流電通過同樣的電阻 R，在一個(gè)周期內(nèi)所產(chǎn)生熱量：

現(xiàn)在我們才可以真正拿兩個(gè)數(shù)值來比較，示波器允許輸入的電壓282.84Vrms是要大于我們市電220Vrms的。
在這里可能有朋友要提出疑問了，示波器測量也不是直接測量啊，而是需要接入探頭啊？
沒錯(cuò)，上面主要是給大家講解了我們示波器上標(biāo)稱電壓和我們常說市電的關(guān)系，但是真正能不能測，還是要看探頭。
同樣以SDS1000X-C為例，我們標(biāo)配的探頭是無緣探頭，型號(hào)是PP510，有1X和10X兩個(gè)檔位，在不同的檔位下，他們可允許測試的電壓等級(jí)不同，分別是

1X: 150V RMS CAT II
10X: 300V RMS CAT II
由數(shù)據(jù)可知，PP510在10X檔位下允許測試最大的電壓有效值為300V，這個(gè)是滿足我們測量需求的，所以說，普通標(biāo)配的無緣探頭是可以測量市電的，但是需要在正確的檔位下，即10X。
了解了示波器及探頭在理論上可以測量市電，那么實(shí)際上怎么操作呢？
市電線路由火線、零線和地線組成，
火線（L）：也被稱之為相線，一般為紅、黃、綠色，為由發(fā)電站或變電站提供，電壓220V，人體接觸會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)；
零線（N）：為火線提供回路，一般為黑、藍(lán)色，在發(fā)電站或變電站端接地；由于是遠(yuǎn)端接地，所以在居民樓用戶端電位不一定為零，可能帶弱電，對(duì)比于火線較為安全；
地線（E）：零電勢參考點(diǎn)，一般為黃綠雙色線，在居民樓用戶端接大地，零電壓，絕對(duì)安全。

一般的示波器都是不帶隔離的，外殼、通道外金屬還有探頭地線都是直接與市電地線相連接，在測試中非常容易犯的一個(gè)錯(cuò)誤就是直接把示波器探頭的信號(hào)線接火線，地線接零線，或者反過來，這是絕對(duì)不允許的。
因?yàn)榛鹁€與地線短路或者是零線和地線短路，非常的危險(xiǎn)。
在民間，也有一些偏方，可能有些朋友也想到了，地線會(huì)短路，那我把示波器的地線去掉不就行了。在這里明確的告訴大家，這種做法也不可取，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致測量時(shí)示波器外殼，和探頭地線可能帶有220V 電壓，非常危險(xiǎn)，為了大家的生命安全，也千萬不要這樣嘗試！

普通的探頭我們可以使用示波器先測火線-地線，再測零線-地線，由他們之間的差值，得出市電電壓，也就是我們常說的A-B法。當(dāng)然，現(xiàn)在我們示波器已經(jīng)不用我們自己算了，我們可以打開示波器的運(yùn)算功能，同時(shí)使用通道1測火線-地線，通道2測零線-地線，然后在數(shù)學(xué)運(yùn)算中，通道1減去通道2即可得到正確的市電電壓。
如果朋友們還是覺得這樣測量太過繁瑣，也有一個(gè)又安全又快速的方法，那就是使用高壓差分探頭。
高壓差分探頭因?yàn)閮蓚€(gè)輸入端都不存在接地的問題，兩路輸入信號(hào)的差分運(yùn)算在探頭前端放大器完成，傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ赖男盘?hào)是已差分后的電壓，示波器無需去掉三線插頭的接地端即可實(shí)現(xiàn)安全的浮地測量。這樣無論你怎么接，都是非常安全的。

還有一個(gè)就是使用隔離示波器或示波表，像SHS1000X這樣的帶隔離的示波表測量也會(huì)非常的安全。
不過嘛，這兩個(gè)方法也是有缺點(diǎn)的，那就是價(jià)格比較昂貴。
好了，以上就是本篇文章全部內(nèi)容，雖然內(nèi)容比較枯燥，但是電路中的一些基礎(chǔ)知識(shí)還是想帶大家了解清楚，從原理上理解問題，希望對(duì)大家在測試測量中有所幫助，謝謝大家！