使用萬用表測量可程控雙向直流電源的紋波電壓時，需結合電源的工作模式（源模式或載模式）和輸出特性，通過合理選擇測量方法、萬用表功能及輔助設備，確保測量結果的準確性。以下是詳細步驟和注意事項：

一、測量原理

紋波電壓是直流電源輸出中疊加的交流成分，通常用有效值（RMS）或峰峰值（Vpp）表示。萬用表可通過以下方式測量：

• 真有效值萬用表：直接測量紋波的有效值（適用于正弦波或復雜波形）。
• 峰值檢測萬用表：測量紋波的峰峰值（需結合示波器確認波形）。
• 帶濾波功能的萬用表：通過內置濾波器分離直流和交流成分。

二、測量前準備

1. 選擇萬用表

• 真有效值萬用表：推薦Fluke 87V、Fluke 289等，支持AC+DC耦合模式，可同時測量直流和交流成分。
• 峰值檢測萬用表：如Fluke 17B+，需配合示波器確認波形是否為正弦波（否則峰值測量可能不準確）。
• 分辨率要求：紋波電壓通常較小（如<100mV），萬用表直流電壓檔分辨率需≥0.1mV。

2. 了解電源特性

• 源模式：電源輸出能量，紋波主要來自內部電路和外部負載。
• 載模式：電源吸收能量，紋波可能來自能量源或內部回饋電路。
• 程控功能：確認電源支持通過面板或軟件調整輸出參數(shù)（如電壓、電流），并讀取實際輸出值。

3. 輔助設備

• 低通濾波器：若萬用表無AC+DC耦合功能，需外接RC濾波器（如R=1kΩ，C=10μF）分離紋波。
• 示波器：用于驗證紋波波形（非必需，但推薦用于復雜波形分析）。
• 同軸電纜或屏蔽線：減少外部干擾對測量結果的影響。

4. 安全防護

• 斷電操作：連接測量線路前關閉電源輸出，避免觸電。
• 限流設置：將電源輸出電流限制設置為安全值（如≤1A），防止過流損壞。
• 絕緣工具：使用絕緣手套和防靜電手環(huán)，防止靜電或短路。

三、分模式測量方法

方法1：源模式下的紋波電壓測量

步驟1：設置電源為恒壓源（CV模式）

• 通過電源控制界面（如面板或軟件）設置輸出電壓為固定值（如Vset=12V），電流限制為適當值（如Ilimit=1A）。

步驟2：連接負載和萬用表

• 串聯(lián)一個可變負載（如電子負載或電阻箱）至電源輸出端。
• 將萬用表設置為AC+DC耦合模式（若支持），或僅AC耦合模式（需確認電源輸出無直流偏置）。
• 連接方式：
  • 直接測量：萬用表紅表筆接電源正極，黑表筆接負極。
  • 帶濾波器測量：若萬用表無AC耦合功能，在電源輸出端并聯(lián)RC濾波器（如R=1kΩ，C=10μF），萬用表測量濾波器輸出端電壓。

步驟3：讀取紋波電壓

• 若萬用表支持AC+DC耦合，直接讀取交流成分有效值（如Vrms=5mV）。
• 若僅支持AC耦合，需手動計算紋波有效值（假設直流分量為Vdc，交流分量為Vac，則總輸出為Vdc+Vac）。
• 示例：若萬用表顯示AC電壓為5mV，則紋波有效值為5mV。

步驟4：驗證波形（可選）

• 使用示波器連接電源輸出端，觀察紋波波形是否為正弦波。若為非正弦波（如三角波或方波），真有效值萬用表結果更準確，峰值檢測萬用表需乘以波形系數(shù)（如方波系數(shù)為1）。

優(yōu)化建議：

• 使用短而粗的導線減少引線電感。
• 避免將萬用表與電源共地，防止地環(huán)路干擾。

方法2：載模式下的紋波電壓測量

步驟1：設置電源為恒流源（CC模式）或能量回饋模式

• 通過控制界面設置電源為載模式，并指定吸收電流值（如Iset=?1A，負號表示吸收能量）。

步驟2：連接能量源和萬用表

• 將電源輸出端連接至能量源（如電池或其他直流電源），設置能量源電壓為固定值（如Vsource=24V）。
• 將萬用表設置為AC+DC耦合模式，連接至電源輸入端（即能量源與電源的連接點）。

步驟3：讀取紋波電壓

• 開啟電源輸出，讀取萬用表顯示的交流成分有效值（如Vrms=3mV）。
• 注意事項：
  • 載模式下紋波可能來自能量源或電源內部回饋電路，需確認干擾來源。
  • 若能量源紋波較大，需先測量能量源單獨輸出時的紋波，再與載模式結果對比。

步驟4：驗證波形（可選）

• 使用示波器觀察電源輸入端紋波波形，確認是否為電源內部產生。

四、替代方法：利用示波器輔助測量

若萬用表分辨率不足或需分析紋波波形，可結合示波器測量：

1. 連接示波器
   • 使用同軸電纜或屏蔽線連接示波器探頭至電源輸出端。
   • 探頭接地端接電源負極，信號端接正極。
2. 設置示波器參數(shù)
   • 耦合方式：AC耦合（隔離直流分量）。
   • 垂直刻度：根據(jù)預期紋波大小調整（如10mV/格）。
   • 水平刻度：觀察1-2個周期紋波（如5ms/格）。
3. 測量紋波參數(shù)
   • 峰峰值（Vpp）：示波器自動測量或手動讀取波峰波谷差值。
   • 有效值（Vrms）：示波器“MEASURE”功能選擇“AC RMS”。
4. 與萬用表結果對比
   • 若示波器顯示Vpp=20mV，則Vrms≈Vpp/2√2≈7.07mV（正弦波假設）。
   • 與萬用表AC耦合模式結果對比，驗證測量一致性。

五、常見問題與解決方案

1. 問題1：測量值遠大于電源規(guī)格
   • 原因：外部干擾（如開關電源噪聲）或測量方法錯誤。
   • 解決：
     • 使用屏蔽線或同軸電纜減少干擾。
     • 縮短測量引線長度。
     • 確認萬用表耦合模式正確（AC或AC+DC）。
2. 問題2：萬用表顯示“OL”或超量程
   • 原因：紋波電壓超出萬用表AC檔量程。
   • 解決：
     • 降低電源輸出電壓或電流，減少紋波幅度。
     • 切換至更高量程（如從200mV檔切換至2V檔）。
3. 問題3：載模式下無紋波顯示
   • 原因：電源未正確切換至載模式，或能量源紋波被電源濾除。
   • 解決：
     • 檢查控制界面模式設置，確認載模式已啟用。
     • 使用示波器直接觀察能量源輸出紋波，確認干擾來源。

六、安全與效率優(yōu)化建議

1. 使用真有效值萬用表
   • 對于非正弦波紋波（如開關電源產生的三角波），真有效值萬用表結果更準確。
2. 自動化測量系統(tǒng)
   • 結合可編程電子負載（如Chroma 6314A）和萬用表，通過LabVIEW或Python編寫自動化測試程序，實現(xiàn)連續(xù)測量和數(shù)據(jù)記錄。
3. 定期校準設備
   • 每6個月校準萬用表和示波器，確保測量精度。校準可聯(lián)系計量機構（如Fluke授權服務中心）或使用標準源自行校準。