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

測量范圍通常會影響功率分析儀的準確性。特別是，絕大多數制造商都是根據以下公式將電壓、電流和功率的精度定義為：

±（讀數%+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的有效值（TRMS）范圍。第二種是，峰值測量范圍。此時，分歧出現了：

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）分量關聯起來以顯示真實值。由于這些儀器的工作原理中存在一些與模擬相關的特性（例如，飽和度、元件的非線性區(qū)間），可能會出現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（波形的峰值與其均方根值的比值），以保證讀數在規(guī)格范圍內。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，現代數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轉換器（ADC）。測量范圍現在被定義為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，峰值因數約為√2 ≈ 1.414，以及一個高度失真信號，峰值因數較高，如圖2所示。

一般來說，基于RMS值量程的功率分析儀設置的測量范圍，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小于1.414。否則，如果信號的峰值因數大于1.414，將導致“削峰”現象，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（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，來自現代電力電子應用的高度失真信號經常會有超過預定義峰值因數的峰值。

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1.43的信號，也可以來自于一個有效值只有5V但峰值因數是20的信號。因此，峰值因數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，ZES ZIMMER，聲明了相關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。