普通探頭能否用于浮地電壓測(cè)試？風(fēng)險(xiǎn)與替代方案解析

　　在探討普通探頭能否浮地測(cè)試電壓前，需要先了解什么是浮地。浮地是指信號(hào)系統(tǒng)的任何一點(diǎn)都與參考點(diǎn)(通常為大地)沒(méi)有電聯(lián)系 。浮地測(cè)試在電氣工程里是常用的測(cè)試手段，主要用于檢測(cè)電氣設(shè)備和電路中的接地故障。它利用特殊測(cè)試電源，向被測(cè)電氣設(shè)備和電路提供高阻抗電源，由于接地?zé)o法形成完整回路，測(cè)試電源向接地提供的電流極小，此時(shí)可將接地處的電壓近似視為測(cè)量值，通過(guò)測(cè)量接地電壓計(jì)算接地電阻大小，從而判斷接地是否正常。

　　普通探頭的工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單，通常由一個(gè)金屬探頭和一個(gè)接地夾組成。測(cè)量時(shí)，將探頭前端接觸待測(cè)信號(hào)，通過(guò)引線連接到示波器的輸入通道，以參考地電平作為基準(zhǔn)來(lái)測(cè)量電壓 。所有的電壓測(cè)量本質(zhì)上都是差分測(cè)量，即測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的電壓差。接地信號(hào)的參考端接地，測(cè)試接地信號(hào)時(shí)，可使用簡(jiǎn)單的單端探頭(普通探頭)進(jìn)行測(cè)量;而浮地信號(hào)的參考端沒(méi)有接地，存在共模電壓。

　　從理論上來(lái)說(shuō)，普通探頭可以進(jìn)行浮地測(cè)試電壓，但這種做法存在諸多風(fēng)險(xiǎn)與問(wèn)題，嚴(yán)重不推薦。傳統(tǒng)示波器會(huì)把 “信號(hào)參考” 端子連接到保護(hù)接地系統(tǒng)上(通常稱為 “接地”) ，通過(guò)這種方式，所有應(yīng)用到示波器的信號(hào)或示波器提供的信號(hào)都會(huì)有一個(gè)公共連接點(diǎn)，這個(gè)公共連接點(diǎn)通常是示波器機(jī)箱，通過(guò) AC 供電設(shè)備電源線中的第三條線 “接地” 線接地，來(lái)保持在 0V。當(dāng)使用普通探頭測(cè)試浮地信號(hào)時(shí)，如果示波器輸入 BNC 連接器件上的接地電位與被測(cè)電路中的接地不同，這種電位差可能有幾 uV 或幾百 mV，可能會(huì)導(dǎo)致流經(jīng)參考引線的電流過(guò)大。當(dāng)電流過(guò)大時(shí)，會(huì)使無(wú)源探頭開(kāi)始發(fā)熱，在電流足夠高時(shí)，有可能會(huì)熔化損壞設(shè)備，甚至導(dǎo)致人員傷亡。

　　一些工程師嘗試在不去除示波器地線的情況下，用兩個(gè)通道分別接通浮地信號(hào)的正負(fù)極，再使用 math 數(shù)學(xué)運(yùn)算功能 CH1 - CH2 來(lái)獲得差分浮地信號(hào)波形。這種方法僅適用于具有低共模信號(hào)的低頻測(cè)量，而且示波器也有過(guò)載風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槠胀ㄌ筋^的共模抑制比(CMRR)低于差分探頭，在處理浮地信號(hào)的共模電壓時(shí)能力不足，容易受到干擾，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。

　　此外，未接地的設(shè)備(如使用普通探頭進(jìn)行浮地測(cè)試時(shí)的情況)可能會(huì)受到外部電磁場(chǎng)的影響，導(dǎo)致信號(hào)失真;由于缺乏參考點(diǎn)，設(shè)備內(nèi)部的電壓可能隨環(huán)境變化而波動(dòng);在故障情況下，浮地設(shè)備可能無(wú)法有效泄放漏電流，增加觸電風(fēng)險(xiǎn)。

　　若要進(jìn)行浮地測(cè)試電壓，使用差分探頭是更好的選擇。差分探頭利用電子原理來(lái)測(cè)量電壓之間的差異，其采用雙通道測(cè)量方式，一個(gè)通道連接到待測(cè)信號(hào)的高端(正端)，另一個(gè)通道連接到待測(cè)信號(hào)的低端(負(fù)端或地端)，通過(guò)同時(shí)測(cè)量這兩個(gè)點(diǎn)的電壓并計(jì)算其差值，得到差分信號(hào)的幅度和相位信息。差分探頭通常用于高頻電路和信號(hào)處理，具有更高的共模抑制比，能夠準(zhǔn)確測(cè)量也容易區(qū)分微弱的微分信號(hào)，可將浮動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為參考地電平的低壓信號(hào)，任何參考地電平的示波器都可以安全且簡(jiǎn)便地顯示 。在電源測(cè)試中，大多數(shù)電壓測(cè)試是浮地測(cè)試，需要用差分探頭測(cè)試。因?yàn)槭静ㄆ魈筋^之間是共地的，在同時(shí)測(cè)量電源原邊和副邊的時(shí)候，如果用普通探頭，一根接原邊的地，另一根接副邊的地，相當(dāng)于把電源的原邊和副邊的地短路在一起，這樣短路后的大電流就會(huì)燒壞電源產(chǎn)品和探頭，甚至損壞示波器。

　　普通探頭雖理論上可嘗試浮地測(cè)試電壓，但由于存在安全風(fēng)險(xiǎn)、測(cè)量不準(zhǔn)確、易受干擾等諸多問(wèn)題，實(shí)際應(yīng)用中不建議采用這種方式。如果需要進(jìn)行浮地測(cè)試電壓，應(yīng)優(yōu)先選擇差分探頭等專門為浮地測(cè)量設(shè)計(jì)的工具 。在進(jìn)行電氣測(cè)量工作時(shí)，安全與準(zhǔn)確是首要考慮因素，正確選擇合適的測(cè)量工具和方法至關(guān)重要。

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