電壓電流測試同步是準確測量功率的關(guān)鍵

　　能測量電壓、電流、功率的設備有很多，有的價(jià)值幾百元，有的則價(jià)值十幾萬(wàn)乃至幾十萬(wàn)元，同樣是測量功率，為何價(jià)格相差那么遠，他們之間有什么區別呢?

　　在分享正式內容之前，先講一個(gè)寓言故事——刻舟求劍，楚國有個(gè)渡江的人，船開(kāi)到了河中間，他的劍從船里掉到水中，他立即在船邊上刻了個(gè)記號，說(shuō)：“這兒是我的劍掉下去的地方。”等船靠岸停了，從他刻記號的地方下水尋找劍。船已經(jīng)前進(jìn)了，但是劍不會(huì )隨船前進(jìn)，像這樣找劍，又怎么可能找得到呢?

　　楚人必須在劍掉入水中的地方及時(shí)下河尋找，才能找到他的劍，而一旦船移動(dòng)的位置，想要通過(guò)船身標記來(lái)尋找劍那肯定是找不到的。寓言本身是比喻人的眼光未與客觀(guān)世界的發(fā)展變化同步，不懂得根據實(shí)際情況處理問(wèn)題。但如果將這個(gè)寓言結合我們的話(huà)題來(lái)看，假設那艘船就是向前走一刻不停的時(shí)間，楚人用劍掉落時(shí)的電壓和停船時(shí)的電流求電功率，那么結果可想而知會(huì )是多么的錯誤，大部分幾百元的測試設備基本也是這種做法。

　　要想準確計算電功率，就必須保證電壓、電流在同一時(shí)刻同時(shí)測量。

　　ZLG致遠電子PA系列高精度功率分析儀，其中最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是保證功率測量的準確，而功率的準確測量則必須保證電壓電流的同步性。下面我們就看看PA系列功率分析儀它是如何實(shí)現電壓電流的同步測量的。

　　上圖是PA系列功率分析儀的系統架構圖，從圖中可以看到一個(gè)非常關(guān)鍵的內容——100MHz同步時(shí)鐘。與萬(wàn)用表不同，功率分析儀需要同時(shí)測試電壓、電流信號，并且可能同時(shí)測試多達7通道電壓、電流以計算得到7路電功率。要實(shí)現電功率的準確測量，則必須保證測量電壓、電流的同步性，即電壓和電流信號經(jīng)過(guò)ADC數字化過(guò)程中每一個(gè)采樣點(diǎn)都必須發(fā)生在同一時(shí)刻，否則就無(wú)法保證測量精度。為了保證測試精度，PA系列功率分析儀采用了業(yè)界最高的同步時(shí)鐘——高穩定性溫度補償的100MHz同步時(shí)鐘，嚴格保證ADC對各通道電壓、電流的同步采樣，從而保證功率精度!

　　100MHz同步時(shí)鐘具體是一個(gè)什么概念，我們可以通過(guò)一組數據來(lái)反映。100MHz的同步時(shí)鐘引起的最大時(shí)間誤差為10ns，對于50Hz工頻信號(周期20ms)而言，10ns的時(shí)鐘誤差引起的相位測量誤差為：

　　以上數據可能很多人看了并沒(méi)有感覺(jué)，下面我們做一個(gè)對比，用業(yè)內常用的10M同步時(shí)鐘與PA系列100M同步時(shí)鐘對不同相位角下測量的誤差做一個(gè)比對，相信大家看完之后就會(huì )明白同步時(shí)鐘的重要性。(以下表格是基于被測信號為正弦波的情況下做的對比)

　　表 1 100M同步時(shí)鐘引起的測量誤差

　　表 2 10M同步時(shí)鐘引起的測量誤差

　　通過(guò)上表對比我們可以知道用了100M同步時(shí)鐘的PA系列功率分析儀，即使在極低的功率因素下，甚至在功率因素低于0.01°時(shí)，依然能保證很高的功率測量精度，而使用10M同步時(shí)鐘的儀器，其相應的功率精度則會(huì )差很多。

　　通過(guò)以上分析，我們可以知道同步時(shí)鐘越高越能保證功率分析儀電壓、電流的測量準確,從而保證功率的準確測量。特別是在高頻低功率因數的情況下，其準確性會(huì )更加明顯和重要。