: 为什么万用表和功率分析仪测量出来的结果不同?究竟谁对谁错?

2019-06-02 10:04:00 来源:OFweek电子工程网
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如果要选择电气工程师最常用的仪器仪表,相信中选的一定会是万用表。作为最常用的仪器仪表,万用表在用户心里有着不可替代的地位,也使用户对其产生了极大的信任。但是,各种测试环境下,万用表真的不会出错吗?
 
有时会收到用户反?。?ldquo;这个功率分析仪的显示跟万用表(手持)不一样啊,我们万用表进口的啊,国产还是不行啊”……
 
然而,在万用表和功率分析仪之间有多少可以对比的空间呢?出现差异的时候又是孰是孰非呢?
 
图1
 
首先我们要清楚,万用表和功率分析仪的参数区别具体有哪些。
 
1
带宽
带宽是被测信号能否被准确测量的关键参考值,大部分常见万用表的测试带宽主要在40-70Hz左右,部分台式及少量手持式万用表可以测量到400Hz的中频信号,而五位半、六位半及以上的台式万用表也可以测试到几百kHz的信号。功率分析仪在带宽上会占有优势,比如PA5000H的带宽参数为5M,国内外对于功率分析仪的带宽参数也多设在1M、2M等级别上。
 
2
采样率
测试时采样率也是一个比较关键的参数,万用表的采样率并不是很高,台式的较好一些的在几百k左右,而功率分析仪的采样率所设置在2M左右。
 
3
精度
精度的区别主要显示在手持万用表上,我们最常用的万用表使用的ADC位数相对偏低,测试的精度也会有一些限制;当然,对于台式万用表来说,六位半的万用表已经在使用24位ADC,功率分析仪即使0.01%精度的型号也只是18位的ADC。
 
4
同步性
用户使用万用表多是测量1项指标,电压、电流或者电阻,如果测试功率需要单独测试电压,再测试电流做计算;功率分析仪的通道是可以同时进行电压电流的测试,进而计算功率等参数。
 
图2
 
从以上4个区别点我们不难看出,万用表与功率分析仪的应用存在本质的区别。
 
当被测是较为稳定的直流信号或者低频信号时,普通万用表定性测量没有任何问题,高精度的万用表定量测量更是非常合适,此时功率分析仪与万用表的对比意义不大, 两者的差值也会微乎其微。但是,当信号并不稳定,或者出现高频信号,那么万用表是很难做出定性分析的。
 
图3
 
例如,被测信号是pwm波,其中有较多的高频含量,此时普通万用表与功率分析仪的对比差值就会比较大。根本原因也就在于功率分析仪的带宽较大,能够测试到实际的pwm各高频信号,而普通万用表能测试到的只有部分接近工频的信号,两者的有效值差距会比较大。
 
再举个例子,当测试需要功率值时,如果被测信号是交流变频,那么在有功功率计算时P=UIcosφ(φ为电压电流夹角),如果只使用万用表做测量,再手动计算,也会有很大可能有较大的误差。
 
图4
 
讲到这里,相信用户也不会轻易用万用表去判定功率分析仪的测试值了,术业有专攻,是时候给功率分析仪足够的信任了。上文中也提到,PA5000H配有5M带宽,同时采样率达到2M,精度0.05%,对于电机、电源、变频器等行业是一个非常高性价比的选择。
 
 
 
 
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