實(shí)現精確測量?jì)纱蠓椒?/h1>
為實(shí)現測量數據的準確性,選對合適的儀器外,測試測量方法選擇也不容小覷。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201607/294363.htm
PA功率分析儀功率單元有兩路輸入:電流和電壓。FPGA和DSP等運算直接獲得的測量數據只有電壓和電流的ADC直接測量的結果,功率、效率、諧波等均以電壓電流測量為基礎,通過(guò)運算獲得的結果,如功率就是使用電壓和電流直接測量結果進(jìn)行的運算。所以電壓電流測量的準確性就顯得至關(guān)重要,導體的電阻率會(huì )隨溫度變化、器件老化、線(xiàn)路共模/串模干擾、測量走線(xiàn)接線(xiàn)方式、電路接線(xiàn)方式等都會(huì )影響測量結果,本文重點(diǎn)講解測量接線(xiàn)方式、電路接線(xiàn)。
1.測量走線(xiàn)接線(xiàn)方式
1)不規則連接--最差的接線(xiàn)方式
圖 1、圖 2兩條測量線(xiàn)比較分散,形成很大的環(huán)路,當環(huán)路中有變化的磁通通過(guò)時(shí),根據電磁感應原理,將在環(huán)路中產(chǎn)生與磁通同樣變化的噪聲電壓,儀器測到的值不真實(shí)。

圖 1 電壓不規則接線(xiàn)方式

圖 2 電流不規則接線(xiàn)方式
2)一般接線(xiàn)方式—平行走線(xiàn)
圖 3、圖 4相比分散的連接方式,測量線(xiàn)形成的環(huán)路很小,僅限于連根線(xiàn)之間。

圖 3 電壓平行走線(xiàn)接線(xiàn)方式

圖 4 電流平行走線(xiàn)接線(xiàn)方式
3)較好的連接方式—雙絞線(xiàn)
圖 5使用雙絞線(xiàn)連接被測信號,與平行走線(xiàn)相比,雙絞線(xiàn)把環(huán)路細分到每個(gè)絞合環(huán),相鄰的絞合環(huán)對外部磁場(chǎng)產(chǎn)生相反的噪聲電壓從而抵消掉。

圖 5 電壓雙絞線(xiàn)接線(xiàn)方式

圖 6 電流雙絞線(xiàn)接線(xiàn)方式
4)理想的接線(xiàn)方式—同軸電纜
圖 7、圖 8對稱(chēng)的同軸電纜外層導體中心與內導體重合,等效面積為0,因此有很好的磁場(chǎng)屏蔽效果。

圖 7 電壓同軸電纜接線(xiàn)方式

圖 8 電流同軸電纜接線(xiàn)方式
2.電路連接接線(xiàn)方式
功率耗損影響
使用和負載匹配的接線(xiàn)方式可以降低功率損耗對測量精度的影響,以下是考慮電源和負載電阻的情況。參考前期微信文檔《功率測量?jì)x器的“特征阻抗”》中電流表?yè)p耗定義
P=I2Ri
電壓表?yè)p耗定義
P=U2/RV
,電壓表和電流表內阻乘積平方根暫且稱(chēng)為儀器的“功率特征阻抗”,當負載電阻RL>RP時(shí),電壓表?yè)p耗大,推薦電流表內接法, 當負載電阻RL
舉例PA5000,電壓輸入阻抗Rv約2MΩ,電流輸入阻抗Ri約100mΩ,電流量程選擇1A,電壓量程選擇300V,電壓電流功耗函數圖 9,此時(shí)Rp=200,當負載電阻RL約大于447.2Ω時(shí),推薦電流表內接,反之外接,示意圖圖 10。

圖 9 電壓電流表功率損耗函數圖

圖 10 內外接判定標準圖
1)電流表外接---測量較大電流
將電壓測量回路連到近負載一側。電流測量回路測得流經(jīng)負載的電流IL和流經(jīng)電壓測量回路的電流IU之和。因為測量回路電流為IL,所以誤差僅為IU,對測量精度的影響為IU/IL。

圖 11 電流表外接圖
2)電流表內接--測量小電流
將電流測量回路接到近負載端。電壓測量回路測得的電壓等于負載電壓eL和電流表兩端的電壓eI之和。因為測量回路電壓為eL,誤差為eI。對測量精度的影響為RI/RL 。

圖 12 電流表內接
為實(shí)現測量數據的準確性,選對合適的儀器外,測試測量方法選擇也不容小覷。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201607/294363.htmPA功率分析儀功率單元有兩路輸入:電流和電壓。FPGA和DSP等運算直接獲得的測量數據只有電壓和電流的ADC直接測量的結果,功率、效率、諧波等均以電壓電流測量為基礎,通過(guò)運算獲得的結果,如功率就是使用電壓和電流直接測量結果進(jìn)行的運算。所以電壓電流測量的準確性就顯得至關(guān)重要,導體的電阻率會(huì )隨溫度變化、器件老化、線(xiàn)路共模/串模干擾、測量走線(xiàn)接線(xiàn)方式、電路接線(xiàn)方式等都會(huì )影響測量結果,本文重點(diǎn)講解測量接線(xiàn)方式、電路接線(xiàn)。
1.測量走線(xiàn)接線(xiàn)方式
1)不規則連接--最差的接線(xiàn)方式
圖 1、圖 2兩條測量線(xiàn)比較分散,形成很大的環(huán)路,當環(huán)路中有變化的磁通通過(guò)時(shí),根據電磁感應原理,將在環(huán)路中產(chǎn)生與磁通同樣變化的噪聲電壓,儀器測到的值不真實(shí)。

圖 1 電壓不規則接線(xiàn)方式

圖 2 電流不規則接線(xiàn)方式
2)一般接線(xiàn)方式—平行走線(xiàn)
圖 3、圖 4相比分散的連接方式,測量線(xiàn)形成的環(huán)路很小,僅限于連根線(xiàn)之間。

圖 3 電壓平行走線(xiàn)接線(xiàn)方式

圖 4 電流平行走線(xiàn)接線(xiàn)方式
3)較好的連接方式—雙絞線(xiàn)
圖 5使用雙絞線(xiàn)連接被測信號,與平行走線(xiàn)相比,雙絞線(xiàn)把環(huán)路細分到每個(gè)絞合環(huán),相鄰的絞合環(huán)對外部磁場(chǎng)產(chǎn)生相反的噪聲電壓從而抵消掉。

圖 5 電壓雙絞線(xiàn)接線(xiàn)方式

圖 6 電流雙絞線(xiàn)接線(xiàn)方式
4)理想的接線(xiàn)方式—同軸電纜
圖 7、圖 8對稱(chēng)的同軸電纜外層導體中心與內導體重合,等效面積為0,因此有很好的磁場(chǎng)屏蔽效果。

圖 7 電壓同軸電纜接線(xiàn)方式

圖 8 電流同軸電纜接線(xiàn)方式
2.電路連接接線(xiàn)方式
功率耗損影響
使用和負載匹配的接線(xiàn)方式可以降低功率損耗對測量精度的影響,以下是考慮電源和負載電阻的情況。參考前期微信文檔《功率測量?jì)x器的“特征阻抗”》中電流表?yè)p耗定義
P=I2Ri
電壓表?yè)p耗定義
P=U2/RV
,電壓表和電流表內阻乘積平方根暫且稱(chēng)為儀器的“功率特征阻抗”,當負載電阻RL>RP時(shí),電壓表?yè)p耗大,推薦電流表內接法, 當負載電阻RL
舉例PA5000,電壓輸入阻抗Rv約2MΩ,電流輸入阻抗Ri約100mΩ,電流量程選擇1A,電壓量程選擇300V,電壓電流功耗函數圖 9,此時(shí)Rp=200,當負載電阻RL約大于447.2Ω時(shí),推薦電流表內接,反之外接,示意圖圖 10。

圖 9 電壓電流表功率損耗函數圖

圖 10 內外接判定標準圖
1)電流表外接---測量較大電流
將電壓測量回路連到近負載一側。電流測量回路測得流經(jīng)負載的電流IL和流經(jīng)電壓測量回路的電流IU之和。因為測量回路電流為IL,所以誤差僅為IU,對測量精度的影響為IU/IL。

圖 11 電流表外接圖
2)電流表內接--測量小電流
將電流測量回路接到近負載端。電壓測量回路測得的電壓等于負載電壓eL和電流表兩端的電壓eI之和。因為測量回路電壓為eL,誤差為eI。對測量精度的影響為RI/RL 。

圖 12 電流表內接
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