電量檢測儀全名為智能電量檢測儀,亦稱數字功率計、電參數測試儀、電功率表、電力參數檢測儀、電能綜合測試儀,也稱家電耗電功率表,國際通用名:PowerMeter,簡稱DPM,主要功能是進行一些電量、電參數的測試,主要拿來測定相關設備的電力參數,如電流、電流、電功率等。電量檢測儀別稱好多,種類也多。按測試類型可分為:基本型功率計、報警型功率計、交直流兩用型功率計、通訊型功率計、電能積分型功率計、諧波剖析型功率計、高精度功率計等;電參數綜合檢測儀主要也分為數字電力參數檢測儀、單相電力參數檢測儀、三相電力參數檢測儀等。
電功率表最常用的是交流電源功率表,拿來檢測家電設備在市電運行中電氣所消耗的功率。近些年來,因為能源短缺及環保需求,進行精密電壓、瓦特及功率誘因檢測極其重要。本文將重點說明交流功率表的原理和測試方式,以及怎樣挑選合適的家電耗電功率表或電參數綜合剖析儀(PowerMeter)。
一、功率表的原理
按照定義,家電耗電功率表功率表所檢測參數如下:
1.1均方根電流和電壓(Vrms/Arms):
內阻性負載下(PF=1),交流電路以Vrms和Arms為單位,其功率值等于均方根電流與電壓乘積,即W=VrmsxArms,與直流電路功率估算公式兼容:
功率誘因指電流與電壓波形關系,里面公式具有通用性,即任何狀況下均可以用上述公式估算功率誘因,傳統公式P.F=cos⊙,僅適用于電流與電壓波形均為正弦波的情形,實際上僅適用于電機電感性負載。而今,絕大多數的電子設備其負載型式為檢波式電容性負載,其電壓不為正弦波,故需以W÷(Vrms×Arms)來估算功率誘因。
二、功率表的工作原理和檢測方式
按照上述功率表估算公式,功率表的工作原理分為以下二種:模擬式轉換器與數字式轉換器。
2.1模擬式轉換器以數字顯示
使用模擬IC器件做加法、開方及積分等電路來完成上述公式。經轉換后得到直流電流,此直流電流與Vrms、Arms、Watt成反比,之后用低速的3位半或4位半A/D轉換器,將此直流電流轉換為相應的數字讀數,其小方塊圖如下:
2.2數字式轉換器以數字顯示
使用高速A/D轉換器對電流電壓波形同時采樣(類似雙通道數字示波器),之后通過程序(根據下述公式)進行估算得到Vrms、Arms、Watt的結果并顯示。當電流電壓波形在周期內采樣數愈多且A/D轉換器幀率愈高時,可得到更佳精度。海洋儀器()推出的4010A、4011A、4012A功率表在一周內同時對電流和電壓波形采樣256次,并使用12位高速A/D轉換器,具有優于0.1%的精確度,其小方塊圖如下:
電磁干擾測試儀器:
2.3功率表檢測方式
交流電熱阻功率的主要檢測方式有三種:
方式1:將交流電熱阻轉換為反比于輸入的直流電流后進行A/D取樣,獲得電參數檢測值。應用該技巧的檢測儀器結構簡單、成本低,在波形無畸變狀態下能取得較好精度,而且在波形有較大畸變時,檢測精度較差。
方式2:將交流電熱阻進行調養,轉換為反比于輸入的電流訊號,再用高速A/D對波形進行高速周期取樣,取樣頻度f決定了檢測的最高紋波頻度,適宜較復雜的周期波形檢測,檢測精度高,頻度范圍寬。
方式3:采用DSP技術,對任意波形訊號進行高速實時取樣,實時估算檢測結果。優點:適用于任意波形的檢測,檢測精度高,頻度范圍寬。
三、功率表重要參數
功率表的參數好多,選擇電參數功率表時,考慮的主要指標與參數如下:
①精確度:精確度應當愈精確愈好。通常而言,精確度標識通常包含二個R部分,即阻值(range)及讀值()電功率的單位是( )。,其中阻值檔位為固定偏差,讀值部分則隨讀值大小而變,因而您必須確定功率表的幀率及精確度均能符合您的需求。毋庸置疑,數字式轉換器能提供遠較模擬式轉換器更佳的精確度,在數字式轉換器中僅有A/D轉換偏差,而模擬式轉換器卻有RMS轉換、Watt轉換、PF轉換及A/D轉換等偏差之總合。
②電流峰值系數:通常而言絕大部分負載電壓是失真和脈沖式波形,因而須要選擇適當的電壓阻值才不導致電壓峰值超過量程而得不到正確的結果,有的功率計具有手動峰值檢查功能,可防止這種問題發生。峰值系數為峰值÷RMS值,正弦波峰值系數為1.414,通常電子設備峰值系數約為2.0~3.0。
③有效檢測范圍:指在功率表的標識的精確度范圍內對輸入電流電壓的有效檢測范圍,模擬式轉換器有效檢測范圍為10%到100%,而數字式轉換器可達1%到100%,對應動態范圍廣和低煤耗環保產品十分重要,由于一旦不在有效范圍內電功率的單位是( )。,其偏差便大幅降低,影響測量品質及正確度。
④校正周期:任何檢測儀表均需定期校準,才可確保質量,而功率表校準周期依不同工作原理而有所差別。模擬式轉換器因為零件老化、漂移和濕度等影響,3~6個月須要校準,而數字式轉換器1年須要校準。
⑤確認實際測試:這是最實用的方式來了解功率表是否適宜檢測您的產品,把一固定電子產品將電源輸入外接電流分別設定為115V和220V,用不同機型的功率表檢測并記錄結果。通常來說115V和220V時同一臺功率表的讀數非常接近,實際上因為功率表內部的電源在220V時功率耗損較小,220V的檢測結果一般會比115V略小。
⑥能進行電子產品待機幀率測試:待機時電子產品內的開關電源電壓小,而且波形差,為了保證檢測確切,須要使用積多項式小電壓的功率表,比如海洋儀器推出的PA310數字功率計。