1.均值檢波技術

均值檢波法主要應用于交直流轉換電路中，其主要實現方法是將交流信號進行半波或者全波整流，再對整流輸出的電脈動直流信號進行積分得到較為平緩的直流信號，最后再根據被測信號的半波整流平均值或全波整流平均值與有效值的關系即可計算出被測信號的有效值。

圖為用于電流的交直流轉換電路，圖中二極管D1和D2構成半波整流電路，二極管D2用于保持被測回路電流的連續性，并非轉換電路本身需要。

當用于測量電壓信號時，二極管D2可以省略。

當輸入處于正半周時，二極管D1導通，向電容C充電，微安表得到的是經電容平滑濾波之后的直流電，當輸入處于負半周時，電流從D2流過，二極管D1截止，電容電荷通過微安表內阻放電，電容電壓下降。

電容兩端的電壓波形如下圖所示，流過微安表的電波波形與下圖電壓波形相同，課件，只要輸入交流電流幅值不變，流過電流表的波形非常接近一條直線。

充放電電路的時間常數越大或信號頻率越高，輸出波形越接近直線。

充放電電路的時間常數越大，當輸入電流幅值發生變化時，輸出響應越慢。

因此，均值檢波電路較適合于幅值相對穩定或變化緩慢，而頻率較高的交流電測量。

均值檢波電路通常采用電容充放電電路作為平均值電路，由于輸出為整流平均值，要求電容充放電時間常數相等。

為了使充放電速度相同，因此，只有在微安表內阻與電容符合特定關系時，才能使充放電速度相同。

對于數字采樣的儀表，圖中微安表可用取樣電阻替代。

并且一般會先將電流信號轉變為電壓信號再作轉換，電壓半波整流的均值檢波電路如圖所示。

但是，上圖存在一些問題：

1.由于二極管存在壓降，當測量電壓較小時，二極管壓降帶來的影響不能忽略。

2.這是電阻電容串聯電路，并不是嚴格的平均電路。

因此，上圖電路不能實現嚴格的整流平均值，我們可以采用基礎精密整流的絕對值電路來解決第一個問題。

下圖為實用的均值檢波電路，圖中只要去除C1，就是全波精密整流電路，本電路在A2構成反相加法器上增加積分電容，將其變為反相加法及積分電路，圖中R3=2R4。

2.峰值檢波技術

峰值檢波構建的交直流轉換電路對交流信號進行半波或全波整流，再用充電電容保持整流輸出的脈動直流信號的峰值，得到較平緩的直流信號，直流信號的幅值就是被測交流信號的峰值，在利用被測信號的峰值與有效值的關系即可計算出被測信號的有效值。

與均值檢波技術不同的是，它利用的是被測信號的峰值而不是均值來計算有效值。

峰值因數是指信號的峰值與有效值的比值。

因此，峰值檢波法交直流轉換電路得到的測量結果需要除以峰值因數才是被測信號的有效值。

峰值檢波的最簡電路模型可以采用和交流電壓檢波電路一樣的模型：

但是實際上，峰值檢波和均值檢波還是有很多差別的，它們的最大差別在于：

1.峰值檢波電路要求充電時間足夠短，用于窄脈沖測試的峰值檢波電路，要求在很短的時間之內，電容可以快速充電至峰值。

而放電時間相對長，否則，輸出波形不夠平滑。

對于正負對稱并且幅值相對穩定的交流電而言，只要放電速度遠遠低于充電速度，即使充電速度較慢，也能使輸出非常接近峰值。

2.均值檢波電路要求充放電時間相等，否則，得到的不是整流平均值，均值檢波電路適用于正負對稱并且幅值相對穩定的交流電的測量。

與均值檢波類似，在被測電壓較小時，需要消除二極管的壓降帶來的誤差，同樣對電路進行改進，得到如圖所示電路：

當Vi大于V0時，A1輸出正電源電壓，變容二極管D1截止，D2導通，電容C迅速充電至Vi。

當Vi小于V0時，A1輸出負電源電壓，變容二極管D1導通，D2截止，電容C通過電阻Rc緩慢放電。

3.均方根值檢波技術

均方根值檢波技術可以用硬件方法或者軟件算法來實現，如果要用硬件實現的話，可以采用專用的真有效值轉換芯片來實現。

常用真有效值轉換芯片有AD536、AD637、LTC1966、LTC1967、LTC1968等。

其用法可以參考芯片的datasheet，這里不再贅述。

我們來詳細探討下軟件算法的實現。

均方根值，顧名思義，就是在輸入信號的整數周期內，對輸入信號進行平方，相加平均再開方。

我們采用均方根值算有效值的流程通常是將輸入信號轉化為電壓信號，再根據信號的頻率選用高速AD對信號進行采樣，最后，我們將采樣值輸入EPGA或者單片機中進行算法處理，得到信號的有效值。

這里有兩點要特別注意：

1.對于頻率較高的信號，我們最好選用采樣頻率足夠高的AD和主頻足夠高的EPGA來進行處理，否則的話，算出來的有效值誤差會非常大。

2.在采樣時，最好是按照周期的整數倍來進行采樣和數據處理，如果數據處理時不是按照整數個周期來處理的話，得到的值將會是一個跳動的數字。

流程圖如下：