功率分析儀精度計算詳解之量程誤差：

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

測量范圍和峰值因數(shù)

測量范圍通常會影響功率分析儀的準確性。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，峰值測量范圍。此時，分歧出現(xiàn)了：

基于峰值還是基于有效值的測量范圍定義，哪種方式更科學，它如何影響整體精度？

傳統(tǒng)的模擬儀器將信號的直流或均方根（RMS）分量關(guān)聯(lián)起來以顯示真實值。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），可能會出現(xiàn)將遠高于均方根值的峰值信號截斷的情況。因此，這些儀器必須指定一個最大允許峰值因數(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，并沒有對最大可測量峰值的具體限制。因此，用于誤差計算的量程是正弦波信號的有效值（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，因此在其測量路徑中使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）。測量范圍現(xiàn)在被定義為ADC能夠采樣的最大值。RMS可以大到這個最大值（例如，在DC的情況下），也可以遠遠小于這個值（例如，在浪涌電流的情況下）。由于這個原因，W一有物理依據(jù)的用于誤差計算的量程值是峰值，即ADC的量程。

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

一般來說，基于RMS值量程的功率分析儀設(shè)置的測量范圍，可以完整測量RMS值的1.414倍的峰值，前提是信號是正弦波或峰值因數(shù)小于1.414。否則，如果信號的峰值因數(shù)大于1.414，將導致“削峰”現(xiàn)象，因為波形的峰值將超過測量范圍的最大能力。

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），以減少因削峰導致的測量誤差的可能性。然而，來自現(xiàn)代電力電子應(yīng)用的高度失真信號經(jīng)常會有超過預定義峰值因數(shù)的峰值。

另外，打個比方，對于一個100V峰值的信號，它可以來自于一個有效值70V峰值因數(shù)1.43的信號，也可以來自于一個有效值只有5V但峰值因數(shù)是20的信號。因此，峰值因數(shù)對于信號而言有一定的意義，因為它可以用于判斷信號的峰值并選擇合適的量程，但對于測量儀器而言并沒有意義。

總體而言，對于具有ADC采樣的現(xiàn)代測量儀器，指定基于均方根值的測量范圍用于誤差計算是沒有意義的。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)的測量范圍的峰值用于誤差計算，因為它代表了ADC的真實上限。