如何用示波器進(jìn)行安全的市電測量？

在使用示波器的過(guò)程中，市電測量是很多朋友都會(huì )遇到的一個(gè)測試項目，但很多朋友在測量中就產(chǎn)生了一些疑問(wèn)，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(wèn)，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(shuō)的工頻交流電（AC），有50Hz和60Hz兩種，世界上不同的國家電壓標準也不同，常見(jiàn)的是歐盟230V，日本100V，美國120V，我國使用的是220V，50Hz的標準。我們以鼎陽(yáng)科技SDS1000X-C示波器為例，在示波器通道接口處有明確標識，輸入400Vpk。

那這是不是說(shuō)明示波器可輸入電壓400遠遠大于市電220的電壓呢？
等一下，這里有一個(gè)重要的細節要搞清楚。
我們常說(shuō)的市電220V這個(gè)電壓是指有效值，完整的單位應該是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(jiǎn)單的換算。
首先，我們常說(shuō)的有效值是什么呢？
交變電流的有效值是根據電流的熱效應來(lái)定義的，讓一個(gè)交流電流和一個(gè)直流電流分別通過(guò)阻值相同的電阻，如果在相同時(shí)間內產(chǎn)生的熱量相等，那么就把這一直流電的數值叫做這一交流電的有效值。
那么我們假設，交流電流 i通過(guò)電阻 R 在一個(gè)周期內所產(chǎn)生的熱量和直流電流 I 通過(guò)同一電阻 R 在相同時(shí)間內所產(chǎn)生的熱量相等 , 則這個(gè)直流電流I 的數值叫做交流電流 i 的有效值 , 用大寫(xiě)字母U、I表示 ,最大值用Um、Im表示。
一個(gè)周期內直流電通過(guò)電阻 R 所產(chǎn)生的熱量為：

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

現在我們才可以真正拿兩個(gè)數值來(lái)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(wèn)了，示波器測量也不是直接測量啊，而是需要接入探頭??？
沒(méi)錯，上面主要是給大家講解了我們示波器上標稱(chēng)電壓和我們常說(shuō)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，我們標配的探頭是無(wú)緣探頭，型號是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不同，分別是

1X: 150V RMS CAT II
10X: 300V RMS CAT II
由數據可知，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(mǎn)足我們測量需求的，所以說(shuō)，普通標配的無(wú)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(xiàn)路由火線(xiàn)、零線(xiàn)和地線(xiàn)組成，
火線(xiàn)（L）：也被稱(chēng)之為相線(xiàn)，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；
零線(xiàn)（N）：為火線(xiàn)提供回路，一般為黑、藍色，在發(fā)電站或變電站端接地；由于是遠端接地，所以在居民樓用戶(hù)端電位不一定為零，可能帶弱電，對比于火線(xiàn)較為安全；
地線(xiàn)（E）：零電勢參考點(diǎn)，一般為黃綠雙色線(xiàn)，在居民樓用戶(hù)端接大地，零電壓，絕對安全。

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(xiàn)都是直接與市電地線(xiàn)相連接，在測試中非常容易犯的一個(gè)錯誤就是直接把示波器探頭的信號線(xiàn)接火線(xiàn)，地線(xiàn)接零線(xiàn)，或者反過(guò)來(lái)，這是絕對不允許的。
因為火線(xiàn)與地線(xiàn)短路或者是零線(xiàn)和地線(xiàn)短路，非常的危險。
在民間，也有一些偏方，可能有些朋友也想到了，地線(xiàn)會(huì )短路，那我把示波器的地線(xiàn)去掉不就行了。在這里明確的告訴大家，這種做法也不可取，因為這樣會(huì )導致測量時(shí)示波器外殼，和探頭地線(xiàn)可能帶有220V 電壓，非常危險，為了大家的生命安全，也千萬(wàn)不要這樣嘗試！

普通的探頭我們可以使用示波器先測火線(xiàn)-地線(xiàn)，再測零線(xiàn)-地線(xiàn)，由他們之間的差值，得出市電電壓，也就是我們常說(shuō)的A-B法。當然，現在我們示波器已經(jīng)不用我們自己算了，我們可以打開(kāi)示波器的運算功能，同時(shí)使用通道1測火線(xiàn)-地線(xiàn)，通道2測零線(xiàn)-地線(xiàn)，然后在數學(xué)運算中，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(jué)得這樣測量太過(guò)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。
高壓差分探頭因為兩個(gè)輸入端都不存在接地的問(wèn)題，兩路輸入信號的差分運算在探頭前端放大器完成，傳輸到示波器通道的信號是已差分后的電壓，示波器無(wú)需去掉三線(xiàn)插頭的接地端即可實(shí)現安全的浮地測量。這樣無(wú)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(guò)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?jì)热?，雖然內容比較枯燥，但是電路中的一些基礎知識還是想帶大家了解清楚，從原理上理解問(wèn)題，希望對大家在測試測量中有所幫助，謝謝大家！