能測量電壓、 電流、功率的設備有很多,有的價值幾百元,有的則價值十幾萬乃至幾十萬元,同樣是測量功率,為何價格相差那么遠,他們之間有什么區別?本文基于同步為大家揭曉答案!
在講正式內容之前,先講一個寓言故事——刻舟求劍。楚國有個渡江的人,船開到了河中間,他的劍從船里掉到水中,他立即在船邊上刻了個記號,說:“這兒是我的劍掉下去的地方。”等船靠岸停了,從他刻記號的地方下水尋找劍。船已經前進了,但是劍不會隨船前進,這樣找劍,又怎么可能找得到呢?
楚人必須在劍掉入水中的地方及時下河尋找,才能找到他的劍,而一旦船移動的位置,想要通過船身標記來尋找劍那肯定是找不到的。寓言本身是比喻人的眼光未與客觀世界的發展變化同步,不懂得根據實際情況處理問題。但如果將這個寓言結合我們的話題來看,假設那艘船就是向前走一刻不停的時間,楚人用劍掉落時的電壓和停船時的電流求電功率,那么結果可想而知會是多么的錯誤,大部分幾百元的測試設備基本也是這種做法。
要想準確計算電功率,就必須保證電壓、電流在同一時刻同時測量。
致遠電子推出的PA系列高精度功率分析儀,其中最關鍵的一點就是保證功率測量的準確,而功率的準確測量則必須保證電壓電流的同步性。下面我們就看看PA系列功率分析儀是如何實現電壓電流的同步測量的。
上圖是PA系列功率分析儀的系統架構圖,從圖中可以看到一個非常關鍵的內容——100MHz同步時鐘。與萬用表不同,功率分析儀需要同時測試電壓、電流信號,并且可能同時測試多達7通道電壓、電流以計算得到7路電功率。要實現電功率的準確測量,則必須保證測量電壓、電流的同步性,即電壓和電流信號經過ADC數字化過程中每一個采樣點都必須發生在同一時刻,否則就無法保證測量精度。為了保證測試精度,PA系列功率分析儀采用了業界最高的同步時鐘——高穩定性溫度補償的100MHz同步時鐘,嚴格保證ADC對各通道電壓、電流的同步采樣,從而保證功率精度!
100MHz同步時鐘具體是一個什么概念,我們可以通過一組數據來反映。100MHz的同步時鐘引起的最大時間誤差為10ns,對于50Hz工頻信號(周期20ms)而言,10ns的時鐘誤差引起的相位測量誤差為:
以上數據可能很多人看了并沒有感覺,下面我們做一個對比,用業內常用的10M同步時鐘與PA系列100M同步時鐘對不同相位角下測量的誤差做一個比對,相信大家看完之后就會明白同步時鐘的重要性。(以下表格是基于被測信號為正弦波的情況下做的對比)
表1 100M同步時鐘引起的測量誤差
表2 10M同步時鐘引起的測量誤差
通過上表對比我們可以知道用了100M同步時鐘的PA系列功率分析儀,即使在極低的功率因素下,甚至在功率因素低于0.01°時,依然能保證很高的功率測量精度,而使用10M同步時鐘的儀器,其相應的功率精度則會差很多。
通過以上分析,我們可以知道同步時鐘越高越能保證功率分析儀電壓、電流的測量準確,從而保證功率的準確測量。特別是在高頻低功率因數的情況下,其準確性會更加明顯和重要。
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原文標題:電壓、電流同步測試的秘密
文章出處:【微信號:ZLG_zhiyuan,微信公眾號:ZLG致遠電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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