怎么用示波器測功率

首先我們看看用示波器測功率應(yīng)該有哪些要注意的。

1、盡量擴(kuò)大測量動(dòng)態(tài)范圍

1）通過計(jì)算平均值提高測量分辨率

2）利用高分辨率采集提高測量分辨率

3）使用交流耦合去除直流偏置

4）使用示波器和探頭限制帶寬

2、選擇優(yōu)化信號完整性的探測方法

5）使用差分探頭進(jìn)行安全且精確的浮置測量

6）不要選擇耦合輻射功率的探測附件

7）選擇避開示波器最靈敏設(shè)置的探頭

3、巧用示波器計(jì)算功率

介紹了如何在TeledyneLeCroyHDO6000示波器上使用功率分析軟件包獲得功率值，不再需要費(fèi)勁地做正確的數(shù)學(xué)計(jì)算。

不管是模擬還是數(shù)字示波器都是電壓響應(yīng)儀器。電流是用合適的變換電路測量得到的，通常是用電流探針或阻性分流電路。示波器顯示器上顯示的是電壓或電流對時(shí)間的瞬時(shí)函數(shù)。這兩個(gè)數(shù)值的乘積就是瞬時(shí)功率。

圖1顯示的是一個(gè)基本的線路功率測量。

圖1：在配置有功率分析功能的HDO6000示波器上顯示的功率測量組件（瞬時(shí)電壓、電流和功率）。有功功率和視在功率是自動(dòng)計(jì)算和顯示的。

瞬時(shí)電壓（通道1）和電流（通道2）的乘積就是瞬時(shí)功率，如圖底部的線路功率軌跡所示。注意，功率波形中包含一個(gè)兩倍于電流或電壓頻率的波形，并且有一個(gè)直流偏移量。這個(gè)直流偏移量代表了向負(fù)載提供的平均功率。平均功率或有功功率用符號P表示，測量單位是瓦特（W）。在圖1中，有功功率通過判斷瞬時(shí)功率波形的平均值自動(dòng)確定。在這個(gè)例子中，有功功率顯示為參數(shù)rpwr，其值為25.11W。

有效（rms）電流和有效（rms）電壓的乘積被稱為視在功率。視在功率用符號S表示，測量單位是伏安（VA）。在上述這個(gè)例子中，視在功率等于：

S=120.59*0.328=39.6VA

視在功率是自動(dòng)計(jì)算和顯示的，參數(shù)為apwr。對于阻性負(fù)載來說，視在功率和平均功率是相等的。

平均功率與視在功率之比就是功率因數(shù)。在正弦波信號的情況下，功率因數(shù)等于電流與電壓波形之間相位角的余弦值。功率因數(shù)的計(jì)算更常見的是有功功率與視在功率的比值。在本例中，功率因數(shù)也是自動(dòng)計(jì)算和顯示的，使用參數(shù)pf。功率因數(shù)值為0.633。

Icrest是電流波形的振幅因數(shù)。振幅因數(shù)是電流峰峰值與有效值的比值。

無功功率N可以使用以下公式代入有功功率和視在功率計(jì)算得到：

N=（S2-P2）1/2

無功功率的單位是伏安無功或VAR。大多數(shù)用戶對有功功率和功率因數(shù)感興趣，因此無功功率沒有自動(dòng)計(jì)算。

4、使用示波器執(zhí)行功率測量的七大秘訣

秘訣一：通過計(jì)算平均值提高測量分辨率

在某些功率測量應(yīng)用中，您需要測量大動(dòng)態(tài)范圍的值，同時(shí)還需要精細(xì)的分辨率，以測量參數(shù)的微小變化。除了借助高分辨率數(shù)字轉(zhuǎn)換器之外，您也可以使用其他采集方法來降低隨機(jī)噪聲并增加測量的有效動(dòng)態(tài)范圍，例如求平均值法和高分辨率采集法。

求平均值法要求被測信號必須是重復(fù)信號。該算法對每段時(shí)間內(nèi)多次采集的點(diǎn)求平均值。這樣可以降低隨機(jī)噪聲，為您提供更高的垂直分辨率。垂直分辨率每增加一位，需要計(jì)算多少平均值？答案是每計(jì)算4個(gè)采樣平均值，便可將垂直分辨率增加1位。原理如下：

–增加的位數(shù)=0.5log2N

–N=計(jì)算平均值的采樣數(shù)

–例如，對16個(gè)采樣求平均值，垂直分辨率將增加：

–位數(shù)=0.5log216=2

–因此，有效垂直分辨率為8+2=10位。

這種算法最高可將垂直分辨率提高到12位，因?yàn)樵倮^續(xù)下去，其他因數(shù)（例如示波器的垂直增益或偏置精度）將起到?jīng)Q定性作用。平均值模式的優(yōu)點(diǎn)是，對示波器的實(shí)時(shí)帶寬沒有任何限制。缺點(diǎn)是僅適用于重復(fù)信號，并且會(huì)降低波形更新速率。

圖1.正常采集模式下捕獲的開關(guān)電源Vds

圖2.正常平均模式下捕獲的Vds