如何選用電量測量儀或電功率表？

電量測量儀全名為智能電量測量儀，又名數字功率計、電參數測試儀、電功率表、電力參數測量儀、電能綜合測試儀，俗稱電器耗電功率表，國際通用名：Digital Power Meter，簡稱DPM，主要功能是進行一些電量、電參數的測試，主要用來測定相關設備的電力參數，如電壓、電流、電功率等。電量測量儀叫法很多，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、諧波分析型功率計、高精度功率計等；電參數綜合測量儀主要也分為數字電力參數測量儀、單相電力參數測量儀、三相電力參數測量儀等。

電功率表最常用的是交流電源功率表，用來測量電器設備在市電運行中電氣所消耗的功率。近年來，由於能源緊缺及環保需求，進行精密電流、瓦特及功率因素測量非常重要。本文將重點說明交流功率表的原理和測試方法，以及如何選購合適的電器耗電功率表或電參數綜合分析儀(Power Meter)。

一、功率表的原理

根據定義，電器耗電功率表功率表所測量參數如下：

1.1 均方根電壓和電流(Vrms/Arms)：

電阻性負載下(PF＝1)，交流電路以Vrms和Arms為單位，其功率值等於均方根電壓與電流乘積，即W＝Vrms x Arms，與直流電路功率計算公式兼容：

功率因素指電壓與電流波形關係，上面公式具有通用性，即任何狀況下均可以用上述公式計算功率因素，傳統公式P.F=cos⊙，僅適用於電壓與電流波形均為正弦波的情形，實際上僅適用於馬達電感性負載。而今，絕大多數的電子設備其負載型式為整流式電容性負載，其電流不為正弦波，故需以W ÷（Vrms × Arms ）來計算功率因素。

二、功率表的工作原理和測量方法

根據上述功率表計算公式，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元件做乘法、開方及積分等電路來完成上述公式。經轉換後得到直流電壓，此直流電壓與Vrms、Arms、Watt成正比，然後用低速的3位半或4位半A/D轉換器，將此直流電壓轉換為相應的數字讀數，其方塊圖如下：

2.2 數字式轉換器以數字顯示

使用高速A/D轉換器對電壓電流波形同時取樣(類似雙通道數字示波器)，然後通過程序(按照下列公式)進行計算得到Vrms、Arms、Watt的結果並顯示。當電壓電流波形在周期內取樣數愈多且A/D轉換器解析度愈高時，可得到更佳精度。海洋儀器(010-62176785)推出的4010A、4011A、4012A功率表在一周內同時對電壓和電流波形取樣256次，並使用12位高速A/D轉換器，具有優於0.1%的精確度，其方塊圖如下：

電磁干擾測試儀器：http://www.hyxyyq.com/wz/news/xpxx/90.html

2.3 功率表測量方法

交流電參量功率的主要測量方法有三種：

方法1：將交流電參量轉換為正比於輸入的直流電壓後進行A/D採樣，獲得電參數測量值。應用該方法的測量儀器結構簡單、成本低，在波形無畸變狀態下能取得較好精度，但是在波形有較大畸變時，測量精度較差。

方法2：將交流電參量進行調理，轉換為正比於輸入的電壓信號，再用高速A/D對波形進行高速周期採樣，採樣頻率 f 決定了測量的最高諧波頻率，適合較複雜的周期波形測量，測量精度高，頻率範圍寬。

方法3：採用DSP技術，對任意波形信號進行高速實時採樣，實時計算測量結果。優點：適用於任意波形的測量，測量精度高，頻率範圍寬。

三、功率表重要參數

功率表的參數很多，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：精確度應該愈精確愈好。一般而言，精確度標示一般包含二個R部份，即量程 (range) 及讀值 (reading) ，其中量程檔位為固定誤差，讀值部份則隨讀值大小而變，因此您必須確定功率表的解析度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 轉換誤差，而模擬式轉換器卻有RMS轉換、Watt轉換、PF轉換及A/D轉換等誤差之總合。

②電流峰值係數：一般而言絕大部份負載電流是失真和脈衝式波形，因此需要選擇適當的電流量程才不致使電流峰值超過量程而得不到正確的結果，有的功率計具有自動峰值檢測功能，可避免此類問題發生。峰值係數為峰值÷RMS值，正弦波峰值係數為1.414，一般電子設備峰值係數約為2.0～3.0。

③有效測量範圍：指在功率表的標示的精確度範圍內對輸入電壓電流的有效測量範圍，模擬式轉換器有效測量範圍為10%到100%，而數字式轉換器可達1%到100%，對應動態範圍廣和低能耗環保產品非常重要，因為一旦不在有效範圍內，其誤差便急劇增加，影響測量品質及正確度。

④校正周期：任何測量儀錶均需定期校驗，才可確保質量，而功率表校驗周期依不同工作原理而有所差異。模擬式轉換器由於零件老化、漂移和溫度等影響，3～6個月需要校正，而數字式轉換器1年需要校正。

⑤確認實際測試：這是最實用的方法來了解功率表是否適合測量您的產品，把一固定電子產品將電源輸入外接電壓分別設定為115V和220V，用不同型號的功率表測量並記錄結果。一般來說115V和220V時同一台功率表的讀數十分接近，實際上由於功率表內部的電源在220V時功率損耗較小，220V的測量結果通常會比115V略小。

⑥能進行電子產品待機功耗測試：待機時電子產品內的開關電源電流小，並且波形差，為了保證測量準確，需要使用積分式小電流的功率表，例如海洋儀器推出的PA310數字功率計。

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