“自动量程”到底有什么用?

时间:2018-08-08 15:07来源:ZLG致远电子

摘要:工程师们在使用测试设备时都喜欢使用看似合适的量程来进行测试,如“使用300V量程测量260V电压”,但有时却出现测量不准确的情况,使用自动量程就能解决问题,到底是什么原因呢?

工程师们在使用测试设备时都喜欢使用看似合适的量程来进行测试,如“使用300V量程测量260V电压”,但有时却出现测量不准确的情况,使用自动量程就能解决问题,到底是什么原因呢?

在正式讲之前,我们来看一看什么是电压、电流的测试量程。我们以PA8000功率分析仪、5A板卡为例,其对应的电压、电流量程如下:
电压:1.5V、3V、6V、10V、15V、30V、60V、100V、150V、300V、600V、1000V、1500V;
电流:10mA、20mA、50mA、100mA、200mA、500mA、1A、2A、5A。

上面我们所看到的量程,指的都是有效值,如1000V量程档,指的是该量程下可以测试有效值1000V以内的电压信号。那么是否当有效值小于1000V就一定测的准,抑或当有效值大于1000V,是否一定就测不准呢?其实答案都是否定的。为了说明原因,下面来看一个参数——峰值因数。


 
量程不合适时,仪器界面超量程指示灯变红
 
峰值因数
峰值因数通常用CF表示,是CREST FACTOR的缩写 ,CF是指周期波形的峰值与有效值之比。正弦波的峰值因数是。振幅对称方波或直流信号的波峰因数为1。其它更复杂的波形则具有较高的波峰因数。下面我们来看几个常见波形的峰值因数。

正弦波
峰值为1的正弦波的有效值为,因此,正弦波的峰值因数为,PA功率分析仪对正弦波峰值因数测量结果如下图所示,因信号不是标准正弦波,所以峰值因数约等于


 
 
三角波峰值因数
有效值就是方均根值,根据有效值定义,不难算出,峰值为1的锯齿波的有效值为,因此,三角波的峰值因数为,PA功率分析仪对三角波峰值因数测量结果如下图所示,峰值因数约等于


 
 
方波峰值因数
对于正负峰值相等的方波,任何时候的绝对值为固定值,且数值上等于峰值,因此,其峰值因数等于1。由于峰值大于等于有效值,因此,方波的峰值因数最小,换言之,所有波形的峰值因数都大于等于1,PA功率分析仪对方波峰值因数测量结果如下图所示,峰值因数约等于1。


 
 
变频器的峰值因数
按照变频器的定义,其峰值因数通常不等于正弦波的峰值因数,以变频器输出的PWM波为例,其峰值取决于直流侧的直流电压,有效值由调制比决定,调制比越低,有效值越低,峰值因数越大。对于相同有效值的变频电压,峰值因数越高,测量所选用的量程就需要越大。如下图所示,PA功率分析仪测试截图,变频器输出电压峰值因数3.5。


 
 
通过峰值因数的概念,我们知道,即便有效值一样,不同波形,峰值因数不同,其最大峰值也必然不同。而仪器的测量量程一般都跟信号的有效值和峰值都有关,例如PA功率分析仪的量程测量范围如下,当电压、电流的测量值超过额定量程的110%或者峰值超过额定量程的330%则量程必须升档,当电压电流的测量值低于额定量程的30%并且峰值低于下档量程的300%时,量程降档。所以测量信号必须考虑其峰值,如果峰值很大,即便有效值小,也必须增大量程才能保证测试准确。很多人使用时不注意,用手动量程时以为量程合适,其实信号已经超量程,所以当你发现仪器自动量程能测试准确,而手动量程测试不准确的时候,并不是仪器的问题,可以看一看CF值,是否已经超标。
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