功率分析儀精度計(jì)算詳解之量程誤差：

來(lái)自不同制造商的數(shù)字功率分析儀大多基于相同的基本原理。然而，對(duì)比精度時(shí)，有時(shí)很難識(shí)別它們之間的重要差異。圖1顯示了影響設(shè)備測(cè)量精度的重要因素。本文將帶您深入了解這些因素，并將重點(diǎn)放在那些容易被大家忽略的使用縮小字體陳述的細(xì)則上。

測(cè)量范圍和峰值因數(shù)

測(cè)量范圍通常會(huì)影響功率分析儀的準(zhǔn)確性。特別是，絕大多數(shù)制造商都是根據(jù)以下公式將電壓、電流和功率的精度定義為：

±（讀數(shù)%+量程%）

而后者“量程”有兩種不同的定義。第一種是，帶有指定的峰值因數(shù)的有效值（TRMS）范圍。第二種是，峰值測(cè)量范圍。此時(shí)，分歧出現(xiàn)了：

基于峰值還是基于有效值的測(cè)量范圍定義，哪種方式更科學(xué)，它如何影響整體精度？

傳統(tǒng)的模擬儀器將信號(hào)的直流或均方根（RMS）分量關(guān)聯(lián)起來(lái)以顯示真實(shí)值。由于這些儀器的工作原理中存在一些與模擬相關(guān)的特性（例如，飽和度、元件的非線性區(qū)間），可能會(huì)出現(xiàn)將遠(yuǎn)高于均方根值的峰值信號(hào)截?cái)嗟那闆r。因此，這些儀器必須指定一個(gè)最大允許峰值因數(shù)（波形的峰值與其均方根值的比值），以保證讀數(shù)在規(guī)格范圍內(nèi)。然而，并沒(méi)有對(duì)最大可測(cè)量峰值的具體限制。因此，用于誤差計(jì)算的量程是正弦波信號(hào)的有效值（均方根值）量程。

然而，現(xiàn)代數(shù)字功率分析儀處理的是采樣信號(hào)，因此在其測(cè)量路徑中使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。測(cè)量范圍現(xiàn)在被定義為ADC能夠采樣的最大值。RMS可以大到這個(gè)最大值（例如，在DC的情況下），也可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于這個(gè)值（例如，在浪涌電流的情況下）。由于這個(gè)原因，W一有物理依據(jù)的用于誤差計(jì)算的量程值是峰值，即ADC的量程。

為了更好地理解上述內(nèi)容，讓我們對(duì)比兩個(gè)具有相同RMS值的不同信號(hào)：一個(gè)正弦波信號(hào)，峰值因數(shù)約為√2 ≈ 1.414，以及一個(gè)高度失真信號(hào)，峰值因數(shù)較高，如圖2所示。

一般來(lái)說(shuō)，基于RMS值量程的功率分析儀設(shè)置的測(cè)量范圍，可以完整測(cè)量RMS值的1.414倍的峰值，前提是信號(hào)是正弦波或峰值因數(shù)小于1.414。否則，如果信號(hào)的峰值因數(shù)大于1.414，將導(dǎo)致“削峰”現(xiàn)象，因?yàn)椴ㄐ蔚姆逯祵⒊^(guò)測(cè)量范圍的最大能力。

一些基于RMS量程范圍的制造商可以選擇儀器的峰值因數(shù)（通常為3或6），以減少因削峰導(dǎo)致的測(cè)量誤差的可能性。然而，來(lái)自現(xiàn)代電力電子應(yīng)用的高度失真信號(hào)經(jīng)常會(huì)有超過(guò)預(yù)定義峰值因數(shù)的峰值。

另外，打個(gè)比方，對(duì)于一個(gè)100V峰值的信號(hào)，它可以來(lái)自于一個(gè)有效值70V峰值因數(shù)1.43的信號(hào)，也可以來(lái)自于一個(gè)有效值只有5V但峰值因數(shù)是20的信號(hào)。因此，峰值因數(shù)對(duì)于信號(hào)而言有一定的意義，因?yàn)樗梢杂糜谂袛嘈盘?hào)的峰值并選擇合適的量程，但對(duì)于測(cè)量?jī)x器而言并沒(méi)有意義。

總體而言，對(duì)于具有ADC采樣的現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器，指定基于均方根值的測(cè)量范圍用于誤差計(jì)算是沒(méi)有意義的。因此，為了向用戶提供可信且有意義的規(guī)格參數(shù)，ZES ZIMMER，聲明了相關(guān)的測(cè)量范圍的峰值用于誤差計(jì)算，因?yàn)樗砹薃DC的真實(shí)上限。