電壓電流測(cè)試同步是準(zhǔn)確測(cè)量功率的關(guān)鍵

能測(cè)量電壓、電流、功率的設(shè)備有很多，有的價(jià)值幾百元，有的則價(jià)值十幾萬乃至幾十萬元，同樣是測(cè)量功率，為何價(jià)格相差那么遠(yuǎn)，他們之間有什么區(qū)別呢？

在分享正式內(nèi)容之前，先講一個(gè)寓言故事——刻舟求劍，楚國(guó)有個(gè)渡江的人，船開到了河中間，他的劍從船里掉到水中，他立即在船邊上刻了個(gè)記號(hào)，說：“這兒是我的劍掉下去的地方。”等船靠岸停了，從他刻記號(hào)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，想要通過船身標(biāo)記來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世界的發(fā)展變化同步，不懂得根據(jù)實(shí)際情況處理問題。但如果將這個(gè)寓言結(jié)合我們的話題來看，假設(shè)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(jié)果可想而知會(huì)是多么的錯(cuò)誤，大部分幾百元的測(cè)試設(shè)備基本也是這種做法。

要想準(zhǔn)確計(jì)算電功率，就必須保證電壓、電流在同一時(shí)刻同時(shí)測(cè)量。

ZLG致遠(yuǎn)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(cè)量的準(zhǔn)確，而功率的準(zhǔn)確測(cè)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(xiàn)電壓電流的同步測(cè)量的。

上圖是PA系列功率分析儀的系統(tǒng)架構(gòu)圖，從圖中可以看到一個(gè)非常關(guān)鍵的內(nèi)容——100MHz同步時(shí)鐘。與萬用表不同，功率分析儀需要同時(shí)測(cè)試電壓、電流信號(hào)，并且可能同時(shí)測(cè)試多達(dá)7通道電壓、電流以計(jì)算得到7路電功率。要實(shí)現(xiàn)電功率的準(zhǔn)確測(cè)量，則必須保證測(cè)量電壓、電流的同步性，即電壓和電流信號(hào)經(jīng)過ADC數(shù)字化過程中每一個(gè)采樣點(diǎn)都必須發(fā)生在同一時(shí)刻，否則就無法保證測(cè)量精度。為了保證測(cè)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(wěn)定性溫度補(bǔ)償?shù)?00MHz同步時(shí)鐘，嚴(yán)格保證ADC對(duì)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，我們可以通過一組數(shù)據(jù)來反映。100MHz的同步時(shí)鐘引起的最大時(shí)間誤差為10ns，對(duì)于50Hz工頻信號(hào)（周期20ms）而言，10ns的時(shí)鐘誤差引起的相位測(cè)量誤差為：

以上數(shù)據(jù)可能很多人看了并沒有感覺，下面我們做一個(gè)對(duì)比，用業(yè)內(nèi)常用的10M同步時(shí)鐘與PA系列100M同步時(shí)鐘對(duì)不同相位角下測(cè)量的誤差做一個(gè)比對(duì)，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(cè)信號(hào)為正弦波的情況下做的對(duì)比）

表 1 100M同步時(shí)鐘引起的測(cè)量誤差

表 2 10M同步時(shí)鐘引起的測(cè)量誤差

通過上表對(duì)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(cè)量精度，而使用10M同步時(shí)鐘的儀器，其相應(yīng)的功率精度則會(huì)差很多。

通過以上分析，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(cè)量準(zhǔn)確,從而保證功率的準(zhǔn)確測(cè)量。特別是在高頻低功率因數(shù)的情況下，其準(zhǔn)確性會(huì)更加明顯和重要。