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如何全面评估功率分析仪的精度指标!一文详解
上传时间:24-02-19

发布时间:2022年5月25日                作者:德国GMC-I高美测仪(上海电励士)

如何阅读精度规格:功率精度——这是我们的指导方针!

功率分析仪是一种主要用于电信号(尤其是功率)精确测量的仪器,自然测量精度就是该类产品的核心指标之一 。

作为用户,在选购功率分析仪时,需要读懂市场上不同品牌产品所标称的精度规格,从而选出最合适自身需要的产品

作为制造商,也理应清晰准确地向市场宣称自家的产品指标,并尽可能简化指标的标称形式,便于用户根据自身应用作评估选择。

高精度功率分析仪

目前市场上功率分析仪在精度指标表达形式上基本形成了统一,即:±(%*读数 + %*量程) 

但任何确切的定义方式都必然有其前提条件,这些前提条件在产品的技术参数表或样册中通常以带“*”的小字出现

读懂精度指标考验的是用户的功力,而如何标称指标则反应的是制造商对自家产品的信心和制造产品的态度。

当然,各家对精度指标的标称方式只是类别上的不同,无高下之分,用户根据自身应用,选择合适自己的,才是最好的。

除了通过“±(%*读数 + %*量程) ”这样的表达式来比较交直流功率分析仪的精度高低之外,还需考量影响测量精度的各项因子,以下几项是影响测量精度的几个因子:

功率分析仪测量因子

“±(%*读数 + %*量程) ”,量程会影响测量精度这已经是一个常识。语言的妙处在于她表情达意时,既可以如月轮,明亮而确实;也可如轮外圆晕,晕外霞光,其浓淡大小随人随时随地而各各不同。拿“量程”来说,在功率分析仪的精度表述上,其定义也不统一,主要分两种:

☆ 指量程的TRMS(真有效值),同时标出crest factor(峰值因子)

☆ 指可以测量到的峰值

那么争论来了:那种定义更好呢?它们又是如何影响功率测量精度呢?

基于模拟式测量技术的仪器,在测量的信号峰值远高于其RMS值的时候,可能会出现信号被截断的情况,因此,这些仪器在用RMS值标称其量程时,也会标出所允许的峰值因子,只有峰值因子在标称范围内的信号,其测量结果才是有保证的。这时,用于测量结果误差计算的量程值,是RMS值。

然而,现在的功率分析仪多属于数字式,通过测量路径中的ADC获取采样点,并进行处理来显示结果。这时,测量量程就定义为ADC的最大测量值,即峰值。被测信号的RMS值既可能和峰值一样大(如直流),也可能显著小于峰值(如浪涌电流)。因此,量程峰值,即ADC的量程,才应该是用于误差计算的那个有意义的数值。

为了更好的表述以上内容,我们可以来考虑以下两种不同的信号,其RMS值是相同的:

☆ 红色曲线信号代表标准的正弦波,其峰值因子约等于1.414

☆ 蓝色曲线信号代表峰值因子更高的失真信号

功率测量信号RMS值

通常,基于RMS值来进行自动量程设定的功率分析仪,会自动选择一个档位来测量信号,这个档位可以覆盖RMS值的1.414倍,这样整个波形在测量时都会被抓取。

而当信号峰值因子高于1.414时,就是出现信号被“剪断”的现象,因为波形的峰值已经超过了该档位的最大能力

有的制造商的标称精度选择基于RMS值,并选择性地提供不同峰值因子的选定(如3或6),这样会使得计算出的测量误差小,但前提是使用者得事先知道被测信号的峰值因子。然而,在现代电力电子应用中,高失真信号,其峰值超过预选定峰值因子的情况并不少见。

总的来说,对于使用ADC采样的现代测量仪器来说,在误差计算方面选用RMS值作为量程是没有意义的。为了给用户提供一个可信和有意义的规范,ZES ZIMMER宣称的精度指标是基于量程峰值,因为它代表了真正的ADC上限。

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