在工程师的日常测验中,有时会发现用万用表测验的成果与许多高精度的仪器测验的成果并不共同,工程师往往会堕入苍茫,究竟哪个值才是正确的?本来,挑选不同的丈量形式,会导致成果截然不同,本文将对最常见的4种丈量形式进行解析,咱们莫要傻傻分不清。
测验相同一个信号,不同的核算方法与丈量形式将会得出彻底不同的成果,最常用的4种丈量形式包含:RMS(真有效值也称有效值或均方根值)、MEAN(校准到有效值的整流平均值也称校对平均值)、DC(简略平均值也称直流重量)、RMEAN(整流平均值也称平均值)。每一种丈量形式是怎样核算的,怎么运用,本文将进行具体阐明。
RMS(真有效值)
真有效值简略而言即代表一沟通电相当于多大数值的直流电在单位时刻内所做的功,真有效值为10V的沟通电与10V的直流电对相同的负载在相同的时刻下所做的功相同。举个比方来说有一组100伏的电池组,每次供电10分钟之后停10分钟(模仿出沟通信号),假设这组电池带动的是10Ω电阻,供电的10分钟内,发生的电流I=U/R=10A,功率P=U*I=1000W的功率,停电时电流和功率为零,那么在20分钟的其平均功率为500W。这相当于多少V的直流电向10Ω电阻供电所发生的功率呢?经过公式P=U2/R推导,得出电压U等于70.71V,这个电压便是咱们模仿的沟通信号的真有效值。
真有效值的理论核算公式为
,在仪器丈量中,核算值是根据采样点核算得到,因而仪器中的真有效值的核算公式为:,因其核算进程为先平方,再求和,最终开根号,所以又称均方根值。由公式可知采样点数N会直接影响成果的准确性。平常咱们用万用表、功率剖析仪测验电压都选用RMS形式,关于工频情况下的规矩正弦波而言,万用表与功率剖析仪测验成果几乎没有差异,可是假设电压信号不是规矩的正弦波或频率比较高时,万用表受限于其采样点数,其测验成果会呈现显着差错,这也是现在变频职业万用表测禁绝的原因地点。
DC(简略平均值-直流偏置)
关于DC值,了解起来就比较简略,那便是被测信号中所含有的直流重量,比方咱们日常日子中的单相工频电,理论上其DC值为0,DC值的核算公式为:,在测验进程中能够切换到Udc形式,检查信号的直流重量。
RMEAN(整流平均值)
整流平均值简略而言即代表此一沟通电在全波整流后相同时刻内波形围出的面积与多大数值直流信号围出的面积相同。假设有一周期为T的沟通电压,经过整流后,在一周期内围出的面积为:,而同一时刻的直流信号围出的面积为:S2=U*T,S1=S2,故Urmn值理论上为可得到:
相同在测验仪器中,核算值是根据采样点核算,能够得到Urmn值为:。整流平均值在平常测验时运用的较少,但其存在有很大的意义,为什么呢?咱们接下来看。
MEAN(校对平均值)
校对平均值一般用于替代正弦沟通电的有效值。根据是正弦波的波形因数是一个常数,丈量出整流平均值之后,乘以波形因数就得到校准平均值,而这个校对平均值在数值上等于正弦信号的有效值。正弦波的波形因数为,因而,校准平均值=*整流平均值,即,由公式可知波形因数固定为,所以校对平均值等于有效值只要在被测信号为正弦波时才建立,反之也能够以为校对平均值反映的是基波有效值,因而在必定程度上Umn值能够作为基波有效值,特别是在变频器等场合经常被用到。可是需求着重的是,跟着技能的开展,调制信号并非正弦,PWM波往往是脉冲或方波,所以只用Umn值来替代基波有效值仍是存在差错,最好的方法是经过功率剖析仪的FFT运算后,列出各次谐波含量,直接检查基波数据。
看到这儿,现已论述了4种电压形式的基本概念了,下面咱们用两个实践测验数据来比照各种电压形式。
事例一,测验电网电压,为了得到更规范的正弦波消除谐波的影响,咱们在测验时加了100Hz的线路滤波器,如下图所示:
测验得到各个形式数据如下:
从数据中能够看到,由于是正弦波Urms和Umn十分挨近,Udc≈0,Umn和Urmn比较等于1.1107≈,图中Cff1便是波形要素,Cff1=1.110,也验证了被测信号是十分规矩的正弦波。
事例二,测验一个直流信号,检查各个形式下电压的数据,如下图所示:
由于是直流信号,所以测验得到的Urms、Udc、Urmn值持平,而Umn是经过Urmn核算得到,所以Umn值不等于Urms。从图中能够看到Uff=1.000,阐明直流信号的波形要素为1。
经过以上剖析,咱们知道了不同形式下的数据意义,以及在不同场合怎么挑选适宜的形式来检查自己所需的数据。以上的事例数据是经过致远电子的PA系列功率剖析仪测验所得,PA系列功率剖析仪供给多种电压形式以满意不同客户运用需求,适用于各种功率场合丈量测验,在国内外得到了用户的广泛认可。