功率分析儀那些功率測量參數的確切定義，你知道嗎？

這篇內容是對一些“眾所周知”功率分析儀的功率測量參數的簡單描述，這些測量參數是經常用到的，但是事實上很少的人能記住，他們來自哪里，什么是他們的確切定義。

功率測量和理論背景

功率分析儀LMG671

直流DC 數值

■ 單純的信號

一個信號簡單的情況是一個信號，它在任何時間段都不會改變它的幅值。

直流DC信號的定義是十分簡單的：

一個直流信號總是有相同的幅值。

理論上，“總是”是無限期地運行。所以在實踐中你定義一個時間周期，然后說：

一個直流信號在一個時間周期內具有相同的幅值。

■ 混合信號

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

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

當然這個定義對于單純的直流信號也是有效的。根據這個定義，用戶可以選擇任何時間間隔來獲得直流值。但實際中你經常有周期性的信號。這些信號在時間周期T之后重復。因此如果時間T被包含在公式1中的時間間隔中，那么通常認知的公式是：

結論

■ 直流分量是一個信號的平均值

■ 實際中你必須給直流值定義一個時間間隔

整流值

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

當D一個AC交流信號出現時，整流值被創建了。同時有很多可移動線圈表計被使用。但是他們只測量正弦信號的平均值（直流值）。解決這個問題的D一個方法是對信號進行修正，并取整流后信號的平均值：

根據這個定義，用戶可以選擇任何時間間隔來獲得一個RECT值。但實際中你經常有周期性的信號。這種信號在時間周期T之后重復出現。因此，如果時間T被包含在時間間隔的公式3中，通常所知道的公式如下：

整流值的缺點是：對于許多應用，你需要一個與電阻吸收的功率成正比的值（參加“RMS有效值”）。為此，你可以計算信號的RECT值與信號的RMS有效值之間的比例因數。這個因數叫做波形因數：波形因數很大程度上取決于信號的波形形狀。因此，在可移動線圈測試儀器的變比上，正弦信號的波形因數被整合生成了。對于其他波形形狀，你會得到測量誤差。

結論

■ RECT整流分量是整流信號的平均值

■ 在實際中你必須為RECT整流值定義一個時間間隔

■ 對應每個波形形狀，RECT整流值有另一個比例因數來獲得RMS有效值。

波形因數

波形因數只是信號的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，并將其應用于一個歐姆電阻，你將有一個功率損耗。問題是每個不同的波形都會產生另一個功率損耗，所以你必須定義長期可運行的波形，這個波形不會使電阻過載。波形的定義可能是非常復雜的：你需要畫圖或是數學計算描述。

對于一個更實際的解決方案，是可以嘗試通過用功率來描述一個波形。這是RMS有效值普遍的定義：信號的RMS有效值是直流信號的振幅，它將在同一時間內將相同的能量例如施加的信號傳遞到歐姆電阻中。

作為一個公式，你可以使用：

使用此定義，你可以選擇任意信號的任意時間間隔來計算RMS有效值。如果你在同一時間間隔內應用一個具有RMS有效值振幅的直流信號，同樣的能量就會被推送到電阻中。在此定義中，用戶可以選擇任意時間間隔來獲得RMS有效值。但在實際中你經常有周期性的信號。這些信號在周期時間T之后重復。

因為，如果時間T被包含在時間間隔的“公式6”中，通常所知的公式如下：

這個公式的優點是，每個周期都得到相同的值。所以這足以給出一個單一的值用來描述一個關于它在歐姆電阻中的功耗的信號。這對于99%的測量應用都是有效的。記住這是周期信號的簡化定義。有時它是難以找到信號的正確時間間隔或問題所在：什么是真正的時間間隔？這個很大程度上取決于你的應用。

結論

■ RMS有效值與歐姆電阻的功耗成正比

■ 通常它是在信號的一個周期內定義的

■ 其他時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。在實際中是有不同的測量方法。

■ 一些較老的模擬信號式儀器只是測量整流值，并將其與波形因數相乘，得到信號的RMS有效值。這只有當信號是正弦時才有效。對于非正弦信號，你需要另一個波形因數。

■ 有些儀器只測量信號的交流部分。直流分量也會在電阻中產生功耗。如果直流分量存在，這些儀器可能顯示錯誤的值。

為了表明儀器測量的RMS有效值是獨立于信號的波形的，這個儀器將它們的值稱為真有效值。

峰值

峰值的定義是簡單的：

峰值是信號的Z大振幅點

在實際中有一些進一步的定義：

■ 正峰值

■ 負峰值

■ 峰值

■ 峰峰值

峰值對測量儀器來說是重要的。如果選擇的測量量程太大，那么可能發生：

■ 模擬式儀器可能會飽和，這將導致測量誤差。

■ 可以達到ADC數字式儀器的滿量程。因此會切斷導致扭曲和測量誤差的信號。

功率測試儀LMG671