在工程師的日常測試中,有時會發現用萬用表測試的結果與許多高精度的儀器測試的結果并不一緻,工程師往往會陷入迷茫,到底哪個值才是正确的?原來,選擇不同的測量模式,會導緻結果大相徑庭,自動化展小編将對常見的4種測量模式進行解析,莫要傻傻分不清。
測試同樣一個信号,不同的計算方式與測量模式将會得出完全不同的結果,常用的4種測量模式包括:RMS(真有效值也稱有效值或均方根值)、MEAN(校準到有效值的整流平均值也稱校正平均值)、DC(簡單平均值也稱直流分量)、RMEAN(整流平均值也稱平均值)。每一種測量模式是怎麼計算的,如何應用,本文将進行詳細說明。
RMS(真有效值)
真有效值是基本的也是重要的測量方式,大多測試設備都是默認以真有效值為基礎進行測量的。
真有效值簡單而言即代表一交流電相當于直流電在單位時間内所做的功。也就是真有效值為10V的交流電與10V的直流電對相同的負載在相同的時間下所做的功相同。舉個例子來說有一組100伏的電池組,每次供電10分鐘之後停10分鐘(模拟出交流信号),如果這組電池帶動的是10Ω電阻,供電的10分鐘内,産生的電流I=U/R=10A,功率P=U*I=1000W的功率,停電時電流和功率為零,那麼在20分鐘的其平均功率為500W。這相當于多少V的直流電向10Ω電阻供電所産生的功率呢?通過公式P=U^2/R推導,得出電壓U等于70.71V,這個電壓就是我們模拟的交流信号的真有效值。
因其計算過程為先平方,再求和,後開根号,所以又稱均方根值。由公式可知采樣點數N會直接影響結果的準确性。平時我們用萬用表、功率分析儀測試電壓都采用RMS模式,對于工頻情況下的規則正弦波而言,萬用表與功率分析儀測試結果幾乎沒有區别,但是假如電壓信号不是規則的正弦波或頻率比較高時,萬用表受限于其采樣點數,其測試結果會出現明顯偏差,這也是現在變頻行業萬用表測不準的原因所在。
DC(簡單平均值-直流偏置)
對于DC值,理解起來就比較簡單,那就是被測信号中所含有的直流分量,比如我們日常生活中的單相工頻電,理論上其DC值為0,DC值的計算公式為:
在測試過程中可以切換到Udc模式,查看信号的直流分量。
RMEAN(整流平均值)
整流平均值簡單而言即代表此一交流電在全波整流後相同時間内波形圍出的面積與多大數值直流信号圍出的面積相同。
整流平均值在平時測試時使用的較少,但其存在有很大的意義,為什麼呢?我們接下來看。
MEAN(校正平均值)
校正平均值一般用于替代正弦交流電的有效值。依據是正弦波的波形因數是一個常數,測量出整流平均值之後,乘以波形因數就得到校準平均值,而這個校正平均值在數值上等于正弦信号的有效值。我們可以得出如下結論
所以校正平均值等于有效值隻有在被測信号為正弦波時才成立,反之也可以認為校正平均值反映的是基波有效值,因此在一定程度上Umn值可以作為基波有效值,特别是在變頻器等場合經常被用到。但是需要強調的是,随着技術的發展,調制信号并非正弦,PWM波往往是脈沖或方波,所以隻用Umn值來代替基波有效值還是存在誤差,較好的方式是通過功率分析儀的FFT運算後,列出各次諧波含量,直接查看基波數據。
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