巧用示波器计算功率

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示波器主要用于测量电流和电压，然后通过一系列魔术般的数学公式就可以计算出功率。遗憾的是，功率有许多种类：瞬时功率、有功功率、视在功率和无功功率。这么多的功率术语经常让人感到困惑。本文介绍了如何在Teledyne LeCroy HDO 6000示波器上使用功率分析软件包获得功率值，不再需要费劲地做正确的数学计算。
         
        不管是模拟还是数字示波器都是电压响应仪器。电流是用合适的变换电路测量得到的，通常是用电流探针或阻性分流电路。示波器显示器上显示的是电压或电流对时间的瞬时函数。这两个数值的乘积就是瞬时功率。
       
        图1显示的是一个基本的线路功率测量。
       
       
        图1：在配置有功率分析功能的HDO 6000示波器上显示的功率测量组件(瞬时电压、电流和功率)。有功功率和视在功率是自动计算和显示的。
         
        瞬时电压(通道1)和电流(通道2)的乘积就是瞬时功率，如图底部的线路功率轨迹所示。注意，功率波形中包含一个两倍于电流或电压频率的波形，并且有一个直流偏移量。这个直流偏移量代表了向负载提供的平均功率。平均功率或有功功率用符号P表示，测量单位是瓦特(W)。在图1中，有功功率通过判断瞬时功率波形的平均值自动确定。在这个例子中，有功功率显示为参数rpwr，其值为25.11W。
       
        有效(rms)电流和有效(rms)电压的乘积被称为视在功率。视在功率用符号S表示，测量单位是伏安(VA)。在上述这个例子中，视在功率等于：
       
        S = 120.59*0.328 = 39.6VA
       
        视在功率是自动计算和显示的，参数为apwr。对于阻性负载来说，视在功率和平均功率是相等的。
       
        平均功率与视在功率之比就是功率因数。在正弦波信号的情况下，功率因数等于电流与电压波形之间相位角的余弦值。功率因数的计算更常见的是有功功率与视在功率的比值。在本例中，功率因数也是自动计算和显示的，使用参数pf。功率因数值为0.633。
       
        Icrest是电流波形的振幅因数。振幅因数是电流峰峰值与有效值的比值。
       
        无功功率N可以使用以下公式代入有功功率和视在功率计算得到：
       
        N = (S2-P2)1/2
       
        无功功率的单位是伏安无功或VAR。大多数用户对有功功率和功率因数感兴趣，因此无功功率没有自动计算。