這些“眾所周知”的功率分析儀的功率測(cè)量參數(shù)，它們確切定義你真的知道嗎？

這篇內(nèi)容是對(duì)一些“眾所周知”的功率測(cè)量參數(shù)的簡(jiǎn)單描述，這些測(cè)量參數(shù)是經(jīng)常用到的，但是事實(shí)上很少的人能記住，他們來(lái)自哪里，什么是他們的確切定義。

功率分析儀的功率測(cè)量和理論背景

功率分析儀LMG671

直流DC?數(shù)值

■單純的信號(hào)

一個(gè)信號(hào)最簡(jiǎn)單的情況是一個(gè)信號(hào)，它在任何時(shí)間段都不會(huì)改變它的幅值。

直流DC信號(hào)的定義是十分簡(jiǎn)單的：

一個(gè)直流信號(hào)總是有相同的幅值。

理論上，“總是”是無(wú)限期地運(yùn)行。所以在實(shí)踐中你定義一個(gè)時(shí)間周期，然后說：

一個(gè)直流信號(hào)在一個(gè)時(shí)間周期內(nèi)具有相同的幅值。

■混合信號(hào)

這里有對(duì)直流信號(hào)的另外一個(gè)可能的定義（或是信號(hào)的直流分量）。如大家所知道的，你可以根據(jù)傅里葉變換將每個(gè)信號(hào)分解成許多不同頻率，幅值和相位偏移的正弦信號(hào)。這種“正弦信號(hào)”的一個(gè)特例是信號(hào)的直流部分（可以描述為頻率為0Hz的cos函數(shù)）。

由此可見，直流分量的定義只是一個(gè)信號(hào)的平均值。作為一個(gè)公式，可以寫成（在這個(gè)和所有其他例子中，我們使用電壓舉例，如果你想使用電流，你會(huì)得到相同的結(jié)果）：

當(dāng)然這個(gè)定義對(duì)于單純的直流信號(hào)也是有效的。根據(jù)這個(gè)定義，用戶可以選擇任何時(shí)間間隔來(lái)獲得直流值。但實(shí)際中你經(jīng)常有周期性的信號(hào)。這些信號(hào)在時(shí)間周期T之后重復(fù)。因此如果時(shí)間T被包含在公式1中的時(shí)間間隔中，那么通常認(rèn)知的公式是：

結(jié)論

■直流分量是一個(gè)信號(hào)的平均值

■?實(shí)際中你必須給直流值定義一個(gè)時(shí)間間隔

整流值

整流值通常是一個(gè)有根據(jù)的數(shù)值。今天，只有在很少的應(yīng)用中需要用到它（例如Urect與磁通量Bpk是成正比的。這在一些變壓器應(yīng)用中很重要）。

當(dāng)?shù)谝粋€(gè)AC交流信號(hào)出現(xiàn)時(shí)，整流值被創(chuàng)建了。同時(shí)有很多可移動(dòng)線圈表計(jì)被使用。但是他們只測(cè)量正弦信號(hào)的平均值（直流值）。解決這個(gè)問題的第一個(gè)方法是對(duì)信號(hào)進(jìn)行修正，并取整流后信號(hào)的平均值：

根據(jù)這個(gè)定義，用戶可以選擇任何時(shí)間間隔來(lái)獲得一個(gè)RECT值。但實(shí)際中你經(jīng)常有周期性的信號(hào)。這種信號(hào)在時(shí)間周期T之后重復(fù)出現(xiàn)。因此，如果時(shí)間T被包含在時(shí)間間隔的公式3中，通常所知道的公式如下：

整流值的缺點(diǎn)是：對(duì)于許多應(yīng)用，你需要一個(gè)與電阻吸收的功率成正比的值（參加“RMS有效值”）。為此，你可以計(jì)算信號(hào)的RECT值與信號(hào)的RMS有效值之間的比例因數(shù)。這個(gè)因數(shù)叫做波形因數(shù)：波形因數(shù)很大程度上取決于信號(hào)的波形形狀。因此，在可移動(dòng)線圈測(cè)試儀器的變比上，正弦信號(hào)的波形因數(shù)被整合生成了。對(duì)于其他波形形狀，你會(huì)得到測(cè)量誤差。

結(jié)論

■?RECT整流分量是整流信號(hào)的平均值

■?在實(shí)際中你必須為RECT整流值定義一個(gè)時(shí)間間隔

■?對(duì)應(yīng)每個(gè)波形形狀，RECT整流值有另一個(gè)比例因數(shù)來(lái)獲得RMS有效值。

波形因數(shù)

波形因數(shù)只是信號(hào)的RMS有效值與RECT直流值的比率：

RMS有效值

如果你有電壓或是電流信號(hào)，并將其應(yīng)用于一個(gè)歐姆電阻，你將有一個(gè)功率損耗。問題是每個(gè)不同的波形都會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)功率損耗，所以你必須定義長(zhǎng)期可運(yùn)行的波形，這個(gè)波形不會(huì)使電阻過載。波形的定義可能是非常復(fù)雜的：你需要畫圖或是數(shù)學(xué)計(jì)算描述。

對(duì)于一個(gè)更實(shí)際的解決方案，是可以嘗試通過用功率來(lái)描述一個(gè)波形。這是RMS有效值最普遍的定義：信號(hào)的RMS有效值是直流信號(hào)的振幅，它將在同一時(shí)間內(nèi)將相同的能量例如施加的信號(hào)傳遞到歐姆電阻中。

作為一個(gè)公式，你可以使用：

使用此定義，你可以選擇任意信號(hào)的任意時(shí)間間隔來(lái)計(jì)算RMS有效值。如果你在同一時(shí)間間隔內(nèi)應(yīng)用一個(gè)具有RMS有效值振幅的直流信號(hào)，同樣的能量就會(huì)被推送到電阻中。在此定義中，用戶可以選擇任意時(shí)間間隔來(lái)獲得RMS有效值。但在實(shí)際中你經(jīng)常有周期性的信號(hào)。這些信號(hào)在周期時(shí)間T之后重復(fù)。

因?yàn)?，如果時(shí)間T被包含在時(shí)間間隔的“公式6”中，通常所知的公式如下：

這個(gè)公式的優(yōu)點(diǎn)是，每個(gè)周期都得到相同的值。所以這足以給出一個(gè)單一的值用來(lái)描述一個(gè)關(guān)于它在歐姆電阻中的功耗的信號(hào)。這對(duì)于99%的測(cè)量應(yīng)用都是有效的。記住這是周期信號(hào)的簡(jiǎn)化定義。有時(shí)它是難以找到信號(hào)的正確時(shí)間間隔或問題所在：什么是真正的時(shí)間間隔？這個(gè)很大程度上取決于你的應(yīng)用。

結(jié)論

■RMS有效值與歐姆電阻的功耗成正比

■通常它是在信號(hào)的一個(gè)周期內(nèi)定義的

■其他時(shí)間間隔也許是可能的

TRMS真有效值

理論上，RMS有效值和TRMS真有效值是完全相同的。在實(shí)際中是有不同的測(cè)量方法。

■一些較老的模擬信號(hào)式儀器只是測(cè)量整流值，并將其與波形因數(shù)相乘，得到信號(hào)的RMS有效值。這只有當(dāng)信號(hào)是正弦時(shí)才有效。對(duì)于非正弦信號(hào)，你需要另一個(gè)波形因數(shù)。

■有些儀器只測(cè)量信號(hào)的交流部分。直流分量也會(huì)在電阻中產(chǎn)生功耗。如果直流分量存在，這些儀器可能顯示錯(cuò)誤的值。

為了表明儀器測(cè)量的RMS有效值是獨(dú)立于信號(hào)的波形的，這個(gè)儀器將它們的值稱為真有效值。

峰值

峰值的定義是簡(jiǎn)單的：

峰值是信號(hào)的最大振幅點(diǎn)

在實(shí)際中有一些進(jìn)一步的定義：

■正峰值

■負(fù)峰值

■峰值

■峰峰值

峰值對(duì)測(cè)量?jī)x器來(lái)說是重要的。如果選擇的測(cè)量量程太大，那么可能發(fā)生：

■模擬式儀器可能會(huì)飽和，這將導(dǎo)致測(cè)量誤差。

■可以達(dá)到ADC數(shù)字式儀器的滿量程。因此會(huì)切斷導(dǎo)致扭曲和測(cè)量誤差的信號(hào)。