電量測量儀全稱智能電量測量儀，也稱數(shù)字功率計(jì)、電參數(shù)測試儀、電功率表、電功率參數(shù)測試儀、電能綜合測試儀，俗稱用電量表，國際通用名稱:數(shù)字功率計(jì)，簡稱DPM，主要功能是測試一些電量和電參數(shù)，主要用于測量相關(guān)設(shè)備的電參數(shù)，如電壓、電流、電功率等。電量測量儀器的名稱和種類很多。根據(jù)測試類型，可分為:基礎(chǔ)功率計(jì)、報(bào)警功率計(jì)、交流/DC功率計(jì)、通信功率計(jì)、電能集成功率計(jì)、諧波分析功率計(jì)、高精度功率計(jì)等。綜合電參數(shù)測量儀主要分為數(shù)字式電參數(shù)測量儀、單相電參數(shù)測量儀和三相電參數(shù)測量儀。

最常用的電功率表是交流功率表，用于測量商用電源運(yùn)行中電氣設(shè)備消耗的功率。近年來，由于能源短缺和環(huán)境保護(hù)的需要，準(zhǔn)確測量電流、功率和功率因數(shù)非常重要。本文將重點(diǎn)介紹交流功率計(jì)的原理和測試方法，以及如何選擇合適的電表或功率計(jì)。

一、功率計(jì)的原理

根據(jù)定義，用電量計(jì)的功率計(jì)測得的參數(shù)如下:

1.1均方根電壓和電流(Vrms/Arms):

在阻性負(fù)載(pf = 1)下，交流電路以Vrms和Arms為單位，其功率值等于均方根電壓和電流的乘積，即w = VRMs x arms，與DC電路的功率計(jì)算公式兼容:

功率因數(shù)是指電壓和電流波形之間的關(guān)系。上述公式具有普適性，即上述公式可用于計(jì)算任何條件下的功率因數(shù)。傳統(tǒng)公式P.F=cos⊙只適用于電壓和電流波形都是正弦波的情況，實(shí)際上只適用于電機(jī)的感性負(fù)載?，F(xiàn)在大多數(shù)電子設(shè)備的負(fù)載類型都是整流器容性負(fù)載，其電流不是正弦波，所以需要用W u( Vrms×Arms)來計(jì)算功率因數(shù)。

二、功率計(jì)的工作原理和測量方法

根據(jù)功率計(jì)的計(jì)算公式，功率計(jì)的工作原理可以分為以下兩種:模擬轉(zhuǎn)換器和數(shù)字轉(zhuǎn)換器。

2.1模擬轉(zhuǎn)換器以數(shù)字方式顯示

模擬IC組件用于乘法、平方根和積分，完成上述公式。轉(zhuǎn)換后，獲得DC電壓，該電壓與電壓、臂和瓦特成比例。然后，DC電壓被低速的3位半或4位半模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字讀數(shù)?？驁D如下:

2.3功率計(jì)測量方法

交流參量功率的測量方法主要有三種:

方法一:將交流參數(shù)轉(zhuǎn)換成與輸入電壓成正比的DC電壓，然后進(jìn)行模數(shù)采樣，得到電參數(shù)的測量值。采用該方法的測量儀結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，在波形不失真的情況下可以獲得較好的精度，但在波形失真較大的情況下測量精度較差。

方法二:將交流參數(shù)調(diào)理轉(zhuǎn)換成與輸入電壓成正比的電壓信號(hào)，然后通過高速A/D對(duì)波形進(jìn)行高速周期性采樣，采樣頻率F決定了測量的最高諧波頻率，適用于測量精度高、頻率范圍寬的復(fù)雜周期波形測量。

方法三:利用DSP技術(shù)，高速實(shí)時(shí)采樣任意波形信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算測量結(jié)果。優(yōu)點(diǎn):適用于測量任意波形，測量精度高，頻率范圍寬。

三.功率計(jì)的重要參數(shù)

功率計(jì)的參數(shù)很多，選擇電氣參數(shù)功率計(jì)時(shí)需要考慮的主要指標(biāo)和參數(shù)如下:

①準(zhǔn)確性:越準(zhǔn)確越好。一般來說，精度指示器一般包括量程和讀數(shù)兩個(gè)R部分，其中量程檔位是固定誤差，讀數(shù)部分隨讀數(shù)值而變化，所以你必須保證功率表的分辨率和精度能夠滿足你的要求。毫無疑問，數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以提供比模擬轉(zhuǎn)換器好得多的精度。在數(shù)字轉(zhuǎn)換器中，只有A/D轉(zhuǎn)換誤差，而模擬轉(zhuǎn)換器有均方根轉(zhuǎn)換、瓦特轉(zhuǎn)換、PF轉(zhuǎn)換和A/D轉(zhuǎn)換誤差之和。

②電流峰值系數(shù):一般來說，大部分負(fù)載電流都是失真的脈沖波形，需要選擇合適的電流范圍，以免造成電流峰值超出范圍，得不到正確的結(jié)果。有些功率表具有自動(dòng)峰值檢測功能，可以避免這類問題。峰值系數(shù)為峰值÷均方根值，正弦波的峰值系數(shù)為1.414，一般電子設(shè)備的峰值系數(shù)在2.0 ~ 3.0左右。

③有效測量范圍:指輸入電壓和電流在功率表標(biāo)明的精度范圍內(nèi)的有效測量范圍。模擬轉(zhuǎn)換器的有效測量范圍為10%-100%，而數(shù)字轉(zhuǎn)換器的有效測量范圍可達(dá)1%-100%。對(duì)于動(dòng)態(tài)范圍寬、能耗低、環(huán)保的產(chǎn)品非常重要，因?yàn)橐坏┎辉谟行Х秶鷥?nèi)，其誤差會(huì)急劇增大，影響測量質(zhì)量和精度。

④校準(zhǔn)周期:任何測量儀器都需要定期校準(zhǔn)，以保證質(zhì)量，而功率計(jì)的校準(zhǔn)周期根據(jù)工作原理的不同而不同。由于零件老化、漂移、溫度等原因，模擬轉(zhuǎn)換器需要3 ~ 6個(gè)月校正，數(shù)字轉(zhuǎn)換器需要1年校正。

⑤確認(rèn)實(shí)際測試:這是知道功率計(jì)是否適合測量你的產(chǎn)品的最實(shí)用的方法。對(duì)于固定的電子產(chǎn)品，將電源輸入的外部電壓設(shè)置為115伏和220伏，并用不同類型的功率計(jì)測量并記錄結(jié)果。一般來說，同一個(gè)功率表的讀數(shù)在115V和220V時(shí)非常接近。事實(shí)上，由于220伏時(shí)電表內(nèi)部電源的功率損耗很小，所以220伏的測量結(jié)果通常略小于115伏。

⑥能測試電子產(chǎn)品待機(jī)功耗:電子產(chǎn)品中的開關(guān)電源待機(jī)時(shí)電流小，波形差。為了保證測量的準(zhǔn)確性，需要使用集成的小電流功率計(jì)，如海洋儀器公司推出的PA310數(shù)字功率計(jì)。