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2019年12月16日 | 怎么用示波器测功率
2019-12-16 来源：elecfans
首先我们看看用示波器测功率应该有哪些要注意的。
1、尽量扩大测量动态范围
1）通过计算平均值提高测量分辨率
2）利用高分辨率采集提高测量分辨率
3）使用交流耦合去除直流偏置
4）使用示波器和探头限制带宽
2、选择优化信号完整性的探测方法
5）使用差分探头进行安全且精确的浮置测量
6）不要选择耦合辐射功率的探测附件
7）选择避开示波器最灵敏设置的探头
3、巧用示波器计算功率
介绍了如何在TeledyneLeCroyHDO6000示波器上使用功率分析软件包获得功率值，不再需要费劲地做正确的数学计算。
不管是模拟还是数字示波器都是电压响应仪器。电流是用合适的变换电路测量得到的，通常是用电流探针或阻性分流电路。示波器显示器上显示的是电压或电流对时间的瞬时函数。这两个数值的乘积就是瞬时功率。
图1显示的是一个基本的线路功率测量。
图1：在配置有功率分析功能的HDO6000示波器上显示的功率测量组件（瞬时电压、电流和功率）。有功功率和视在功率是自动计算和显示的。
瞬时电压（通道1）和电流（通道2）的乘积就是瞬时功率，如图底部的线路功率轨迹所示。注意，功率波形中包含一个两倍于电流或电压频率的波形，并且有一个直流偏移量。这个直流偏移量代表了向负载提供的平均功率。平均功率或有功功率用符号P表示，测量单位是瓦特（W）。在图1中，有功功率通过判断瞬时功率波形的平均值自动确定。在这个例子中，有功功率显示为参数rpwr，其值为25.11W。
有效（rms）电流和有效（rms）电压的乘积被称为视在功率。视在功率用符号S表示，测量单位是伏安（VA）。在上述这个例子中，视在功率等于：
S=120.59*0.328=39.6VA
视在功率是自动计算和显示的，参数为apwr。对于阻性负载来说，视在功率和平均功率是相等的。
平均功率与视在功率之比就是功率因数。在正弦波信号的情况下，功率因数等于电流与电压波形之间相位角的余弦值。功率因数的计算更常见的是有功功率与视在功率的比值。在本例中，功率因数也是自动计算和显示的，使用参数pf。功率因数值为0.633。
Icrest是电流波形的振幅因数。振幅因数是电流峰峰值与有效值的比值。
无功功率N可以使用以下公式代入有功功率和视在功率计算得到：
N=（S2-P2）1/2
无功功率的单位是伏安无功或VAR。大多数用户对有功功率和功率因数感兴趣，因此无功功率没有自动计算。
4、使用示波器执行功率测量的七大秘诀
秘诀一：通过计算平均值提高测量分辨率
在某些功率测量应用中，您需要测量大动态范围的值，同时还需要精细的分辨率，以测量参数的微小变化。除了借助高分辨率数字转换器之外，您也可以使用其他采集方法来降低随机噪声并增加测量的有效动态范围，例如求平均值法和高分辨率采集法。
求平均值法要求被测信号必须是重复信号。该算法对每段时间内多次采集的点求平均值。这样可以降低随机噪声，为您提供更高的垂直分辨率。垂直分辨率每增加一位，需要计算多少平均值？答案是每计算4个采样平均值，便可将垂直分辨率增加1位。原理如下：
–增加的位数=0.5log2N
–N=计算平均值的采样数
–例如，对16个采样求平均值，垂直分辨率将增加：
–位数=0.5log216=2
–因此，有效垂直分辨率为8+2=10位。
这种算法最高可将垂直分辨率提高到12位，因为再继续下去，其他因数（例如示波器的垂直增益或偏置精度）将起到决定性作用。平均值模式的优点是，对示波器的实时带宽没有任何限制。缺点是仅适用于重复信号，并且会降低波形更新速率。
图1.正常采集模式下捕获的开关电源Vds
图2.正常平均模式下捕获的Vds
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