高精度的功率转换效率测量
信号高精度测频方法设计
信号高精度测频的误差来源：分析影响高精度测频精度的因素，如信号噪声、非线性失真 等。
信号高精度测频的应用场景
雷达系统：高精度测频技术用于测量目标物的距离和速度，提高雷达的定位精度和抗干扰能力。
通信系统：在无线通信中，高精度测频技术用于频谱分析和信号识别，实现频谱资源的有效管 理和利用。
信号高精度测频方法设计
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信号高精度测频方法概述
信号高精度测频的定义
信号高精度测 频是指利用高 精度测量技术 对信号频率进 行准确测量的
信号高精度测频 方法在通信系统 中的应用，可以 为通信系统的优 化和升级提供技 术支持和保障， 促进通信技术的 不断发展和进步。
雷达系统中的应用
信号高精度测频 方法在雷达系统 中的应用，可以 实现对目标距离、 速度和方位的高 精度测量。
该方法在雷达系 统中的应用，可 以提高雷达的抗 干扰能力和探测 精度，从而提高 雷达的作战性能。
应用场景：适用于信号频率变化范 围较大、信号复杂度较高的测频场 景。
信号高精度测频方法设计步骤
信号预处理
对信号进行滤波，去除噪声干扰 对信号进行放大，提高信号幅度 对信号进行采样，将连续信号转换为离散信号 对信号进行数字化处理，便于计算机分析处理
频率估计
信号采集：对目标信号进行采集，确保信号质量 预处理：对采集的信号进行滤波、放大等处理，提高信号信噪比 特征提取：根据信号特性，选择合适的特征提取算法，提取信号中的频率信息 频率估计：利用提取的特征信息，采用高精度测频算法对信号频率进行估计
电力能量转换效率测量方法 (应用指南)
是德科技能量转换效率测量方法应用指南什么是能量转换效率？效率是对为完成特定任务而投入的时间和精力的有效性评估。
如果此任务是将一种形式的能量转换为另一种能量，那么转换效率指的是能量转换的实施效果。
对于电力转换过程而言，效率的测量方式为输出功率（单位为瓦特）除以输入功率（单位为瓦特），用百分比表示。
在电力电子学中，使用希腊字母（η）来表示效率。
参见图 1。
理想的电力转换过程的效率为 100%。
但是，达到 100% 的效率是不可能的，因为所有真实的电子器件均会以热能的形式损失部分能量。
部分输入功率用于能量转换过程本身，因此输入功率不会完全转换为输出功率。
因此，效率必定小于 100%。
Power out (W)Efficiency(%)x100Power in (W)=η=图 1. 效率（η）是用输出功率（单位为瓦特）除以输入功率（单位为瓦特）所得结果的百分比。
能量转换效率为什么重要？显而易见，能量转换效率越高，损耗的能量就越少。
能量损耗会产生诸多成本：资金，因为我们为消耗的能源付费；时间，因为我们必须更频繁地为电池供电设备充电；产品尺寸，因为能量损耗所产生的热量必须得到恰当消散；以及环境污染，因为需要产生更多能量来补偿损耗的能量。
为降低与能量转换过程相关的成本，工程师投入大量精力以期尽量提高转换过程的效率。
国际标准对交流电源供电的家用电器的功耗水平进行了限制。
例如，在美国，美国能源部（DOE ）规定了能源效率标准，要求产品必须符合这些标准。
此外，“能源之星”计划还督促各厂商自愿遵循比 DOE 标准更为严苛的标准。
此类计划突出了合理设计能量转换过程的重要性，此类设计能够减少能耗和提高效率。
另外，HEV/EV （混合动力电动汽车/电动汽车）市场的快速发展，以及车辆电气化程度的日益提高，推动着对提高能量转换技术效率的需求不断高涨。
所有这些发展趋势，促使您需要合理测量和管理自身设计的功耗情况。
如何测量能量转换效率？由于能量转换效率实际上就是两个功率测量值的比例，因此效率测量方式实际上就是功率的测量方式。
电源技术-一种温差电单偶热电转换效率的测试方法
1 测量原理和方法 温差电单偶的热电转换效率定义为：
P in
（1）
式中，P — 温差电单偶输出的电功率，W； Φin — 输入温差电单偶的热流量，W； η — 温差电单偶的热电转换效率。 在绝热条件下，输入温差电单偶的热流量可用下式表达：
in P
（2）
2
式中，Φ — 从温差电单偶另一端输出的热流量，W。 因此，温差电单偶的热电转换效率可以通过下式计算:
5
t 为热 流 量 计 的 热 面 温度 t h t=th of Heat Power Meter
热 流 量 (Thermal Power)/W
4
3
2
1100200来自300400500
热 电势 (Thermal Potential) /mV
图2
温差电热流量计的流量-热电势标定曲线
Fig.2 Dependence of thermal power on thermal potential of a thermal power meter
1
近十几年来， 由于环境保护和空间应用的需要， 温差电材料和器件的研究重新引起人们的兴 趣。研究的重点是提高温差发电器的效率，主要途径有采用新型高效温差电材料；研制功能梯度 温差电材料（包括分段温差电元件）和级联温差电器件，等等。温差电元件、单偶、器件的热电 转换效率是最主要的性能参数。无疑，热电转换效率的测定是研究温差电器件的重要手段。 温差电单偶（或元件，下同）的热电转换效率，定义为在规定的热面温度和冷面温度下温差 电单偶发出的电功率除以热面输入的热流量。因此，温差电元件或温差电单偶热电转换效率，通 常通过测定温差电单偶热面输入的热流量和发出的电功率来计算。 一般来说，电功率的测定比较容易，精度也高。而热流量的测定，文献报道有几种。有的作 者
WT1800高精度功率分析仪
日本横河 WT1800 高精度功率分析仪集成多种功率测量基本功率精度：±0.1%DC 功率精度：±0.05%电压/电流带宽：5MHz *1 （‐3dB，典型值）采样率：约 2MS/s（16 位）输入单元：最多 6 个电流测量：100μA~55A*1：不包括50A输入单元的直接电流输入创新功能提升测量效率电机、变频器、照明装置、EV/HEV、电池、电源、飞行器、新能源、功率调节器测量：高精度、宽量程、快速采样、同步进行谐波测量·电压和电流频率带宽 5MHz(-3dB，典型值)随着开关频率的加快，要求的测量频率范围也越来越宽。
WT1800提供比之前量程宽5 倍的 电压和电流频率带宽(5MHz)，能够更正确地捕捉快速切换的信号。
·将视在功率的低功率因数误差降至 0.1%(前一型号的 2/3)*1在低功率因数下，功率因数误差是保证高精度测量的重要元素之一。
除了高达±0.1%的基本 功率精度外，WT1800还将功率因数误差(0.1%)降低到了前一型号的 2/3。
·宽电压和电流量程允许直接输入直接输入测量信号可测量使用电流传感器难以测量的微小电流。
WT1800 提供 1.5V到1000V(12 个量程)的电压直接输入范围，以及 10mA到 5A(9 个量程)或 1A到 50A(6个量程) 的电流直接输入范围。
·0.1Hz 低速信号功率测量和最快 50ms 的高速数据采集频率下限从之前的 0.5Hz 降低至 0.1Hz(比前一型号低 5 倍)，可满足低速信号的功率测量要 求。
不仅如此，数据更新率可达 50ms 的高速数据采集性能得以延续。
除了常规测量数据， 还可同时测量并保存高达 500次的谐波数据。
可以在从 50ms 到 20s 的 9 个选项中选择数据 更新率。
*2 数据更新率为50ms时，最高可测量100次谐波。
·可选择特定电压和电流量程宽广的电压和电流输入范围具有扩展测量应用范围的优势。
高精度LCR测量仪说明
高精度LCR测量仪V1.0说明一、概述：很多电子制作需要知道元件的参数。
由于元件没有标称技术参数。
比如，需要知道谐振器件、检波器件、天线、耳机、变压器等器件的电抗特性。
其中，高频参数可以使用Q表解决问题，而低频参数Q表难以测定。
为了解决这个问题，只有LCR测量仪能够胜任。
²设计目标：1、能够准确测量电抗器的L、C、R，精度优于0.5%，如果进行人工逐档校准，精度优于0.3%2、取材容易，电路简洁，易于制作，成本应适当控制。
使之具有更强的业余DIY价值及研究价值，并通过设计、DIY学习到LCR电桥的相关细节、原理。
²本LCR表的基本特性AD转换器的字数：约1000字，采用了过采样技术，有效分辨力约为2000字测量方法：准桥式测定，测量原理类似于比例法测电阻。
主要测量范围：1欧至0.5兆欧，精度0.5%（理论），阻抗实测比对，均未超过0.3% 有效测量范围：2毫欧至10兆欧，最小分辨力1毫欧串联残余误差：2毫欧，低阻测量时此误差不可忽略并联残余误差：50M欧，高阻测量时此误差不可忽略Q值误差：±0.003（Q<0.5），Q/300（Q>2，相对误差，简易算法），其它按0.5%左右估算D值误差：±0.003（D<0.5），D/300（D>2，相对误差，简易算法），其它按0.5%左右估算注意：Q = 1/D测试信号幅度：峰值200mV（100Hz），180mV（1kHz），140mV（7.8kHz）电感：0.02uH分辨力，测量范围0.1uH至500H，超出500H未测试（因为我没有更大的电感器）。
电容：分辨力与夹具有关。
夹具好的话，分辨0.1pF或0.05pF，不屏蔽只能分辨到0.2pF，甚至只有1pF。
上限测量，没有测试，只测过10000uF电容，手上没有更大的电容。
实测误差，比上述精度指标好许多。
本表基准源：分别为4个基准电阻，一个时间基准。
用数字荧光示波器对功率损耗进行高精度分析
压和 电流波 形的平 均值 。应 使用实 际测
量所用的数 值设置敏 感度 。在没有 信号 的情况下 ，调 整微调 电容器 ，将每一 波 形的零位平 均值调 至０ 这 一步骤 可最 Ｖ， 大限度地减少 因测量系统 内的静态 电压
当负载转 换时 ，开关 器件的功率 损耗也 随 之变化 。所产生的功率 波形将是 非周 期性 的。分析 非周期性功率 波形是一 件
项 极为重要 的测量 工作 。设 计人 员在 精 压 。 可在 电压 之上浮动 ， Ｖ 电压范 围可 个测试 点直接连 接 。探头 隔离 器是一种 确测量 和分析各种 设备的瞬 时功率损 耗 为 几 十 伏 至 几 百 伏 ， 取 决 于 电 源 的 电 有效的解 决方案 ，但较 为 昂贯 ，其 成本 这 时 ，所 面临 的挑 战有 下列 几个 方面 ： 精 压范 围。这里 可通过 以下几种 方法测量 是 差 分 探 头 的 ２ 倍 。 ～５ 确 测量功率 损耗所需 的测试 装置 ；校 正 电压 和 电流 探 头 传 导 延 迟所 造 成 的 误
用 Ｔ Ｓ ０ ０系列 数字 荧光 示波 器 。 Ｄ ５０ 加上 Ｔ Ｓ ＷＲ 功 率测 量软 件 ＤＰ ２ 进 行功 率损 耗分 析
新 型 的 开 关 电 源 （ Ｓ Ｍ Ｐ Ｓ ， 图 ；分 析 负 载动 态 变 化 期 间的 功率 损
Ｓ ｔｈ ｄ Ｐ ｗｅＳ ｐ ｌ ） 要给具有 耗 ；计算 电感器或 变压器的磁 芯损耗 。 ｗｉ Ｍｏ ｅ ｏ ｒ ｕ ｐｙ需 ｃ 数据 传输速 度 高和 ＧＨｚ级处 理 器提供
５ ４
今日电子 ．２ ０ －５ ０６￣ Ｆ Ｔ进 行 电 流 测 量 时 ， 先 将 电流探 头夹 好 ，然后 微调测 量 系统 。 许 多差 分 探 头 都 装 有 内 置 的 直 流 偏 移 微 调 电容 器 。关 闭 被测 设 备 待 示 波 器 和 探 头 完 全 预 热 后 ，便 可 设 定 示 波 器 测 量 电
高精度LIV测试系统基础知识
1、LIV测试的目标LIV（或PIV）是一种广泛用于光电材料、芯片、器件性能评估的测试。
多数情况下，LIV测试环境中，除了光功率、电流、电压测试，设计人员和测试人员还会利用已搭建的系统，加入温控和光谱测量的项目。
通过对这些被测件的光功率、激励电流/电压、光谱，以及上述参数随温度的变化，经过计算和数据/图像处理，可以获得很多关键参数和图表，包括：直接参数可以直接读取或获得的测量值，如：工作电压；工作电流；光功率（通过探测器光电流标定参数）；背光电流（如果有背光探测器）；峰值波长；边模抑制比；温度等间接参数需要计算分析获得的激光参数，如：阈值电流；输出Kink（非线性）；斜效率；转化效率；半高宽；等效电阻；结温等可视图表包括：L-I-V曲线（包括P-I、I-V、I-转换效率等）；波长-I曲线；波长-温度曲线；功率-温度曲线；工作电压-温度曲线；其它需要的多维视图等典型的LIV结果绘图2、LIV测试的系统搭建要素LIV测试需要根据被测件参数的不同，搭建相应的测试系统。
这些需纳入考虑的要素包括：激励信号的接入方式如果被测件是wafer或裸芯片，需要探针台；如果是经过封装的器件，需要相应的测试夹具（治具）。
典型的cos封装VCSEL阵列测试夹具温控方式无论是外部控温，还是被测件内部的TEC温控，都需要在搭建系统时考虑。
通常情况下，高温相对较为容易；0℃以下的温控，特别是-40℃这种极限温度下时，由于需要避免结霜和考虑收光等因素，实现起来相对较繁琐。
激励源大部分的LIV测试中，被测件都采用的电流激励。
需根据激励的特性，如CW还是QCW、激励电流的大小、电流扫描的范围和精度等因素来选择激励源。
光功率测试部分被测件带有尾纤，可以用光功率计来直接测量；其它类型的被测件发出的光信号都需要经过积分球均匀化后，使用测试探测器光电流的方式来确定光功率。
光电流测试，需要根据电流测试的精度，选择合适的电流表来完成。
电压测试由于这个测量项对转化效率的精度影响显著，所以要考虑精确测试光器件工作电压的方法。
电机性能测试系统
电机性能测试系统配置方案测试系统简述：磁滞测功机、磁粉测功机或电涡流测功机、伺服测功机及相关配套仪器等组成。
电机性能测试系统是测试电机性能的专用测试设备，系统采用了高精度的电量传感器和高精度的JC 型转矩转速传感器，可满足各种型号、各种不同等级电机•的电压、电流、频率、输入功率、功率因数、转速、转矩、输出功率、效率等进行精确测量的要求。
系统测试精度高、重复性好、运行稳定性强、并行效率高、使用寿命长、工作简便。
能对电机进行空载特性、负载特性测试，具备手动与自动两种控制方式，手动控制方式即脱开计算机系统测试，自动控制方式即由计算机控制测试。
自动测试系统随机提供全中文配套软件，能显示和打印输出特性曲线和数据：n = f （U、I、P1、COS ©、M、P2、n）M = f （U、I、P1、n、COS ©、P2、n）能测试和显示以下数据：被测电机的输入电压、电流、输入功率、转矩、转速、输出功率、效率，能显示和打印输出测试数据和负载特性曲线（PDF 格式导出），输出格式有多种可选择。
系统配置有磁滞测功机、磁粉测功机、电涡流测功机、智能测功机控制器、直流电参数、单相电参数、三相电参数、电机测试系统柜、电机专用测试软件、电脑打印机及工装夹具等。
具体相关配置： 1 、基础配置：电参数测量仪（直流电参数、单相电参数、三相电参数）测功机、夹具、工装；2、实用配置：电参数测量仪（直流电参数、单相电参数、三相电参数）测功机、夹具、工装、电机性能测试软件；3 、智能配置：电参数测量仪（直流电参数、单相电参数、三相电参数）测功机、夹具、工业控制计算机、打印机及电机性能测试软件、电机测试系统柜（立式或卧式）。
、测功机基本参数：（选配测功机）：测功机实物图、测功机控制器、、测功机控制器、、测功机控制器、电机测功机参考图转矩：35-350 （N.m ）转速：0-1500 （r/mi n）连续运行功率：12000 （W）外形尺寸长-宽-高：1200-460-480 （mm）中心高：200 （mm）重量：150 （Kg）5min 运行功率：14000 （W）转矩精度：土0.5% 转速精度：0.2%注意：一台测功机不可能完成所有电机产品规格的检测，可按电机产品分档，选择多台测功机，而配套仪器、软件部分均为通用的。
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高精度的功率转换效率测量
目前，电动汽车和工业马达的可变速马达驱动系统，其低损耗-高效率-高频率的性能正在不断进化。
因为使用了以低电阻、高速开关为特点的SiC
和GaN等新型功率元件的PWM变频器和AC/DC转换器、DC/DC转换器，其应用系统的普及正在不断加速。
构成这些系统的变频器-转换器-马达等装置的
开发与测试则需要相较以前有着更高精度、更宽频带、更高稳定性的能够迅速测量损耗和效率的测量系统。
各装置的损耗和效率与装置的输入功率和输出功率同时测量，利用它们的差和比计算。
功率通过电压和电流测量，机械输出通过扭矩和转速测量并计算。
对于测量系统，要求具有能在高精度、宽频带、高稳定性和分辨率下同时并实时测量这些动态变化的装置的输入输出参数的性能。
特别是电流，需要即使温度变化也没有失调漂移的DC测量性能和高精度覆盖PWM的高频开关频率，并且能测量超过100Arms大电流的性能，而使用普通的分流电阻或CT(电流转换器)、霍尔元件的电流探头是无法做到的。
要做到这些，要通过不使用霍尔元件的磁通门方式检测DC，同时使用宽频带化
的高精度电流传感器是最合适的方法。
HIOKI的PW6001功率分析仪是以将这些要求通过1台仪器实现所设计出来的。
DC端和PWM端可同时测量最多6ch的电压电流输入，并拥有2MHz 的测量带宽，通过5MHz、18bit的A/D转换器以高速-高分辨率进行采样。
而且还有扭矩和转速信号输入。
这些都可以以最快10ms的速度完全同步时序测量，实时计算损耗和效率。
电流输入具备有最适于高精度电流传感器的输入和传感器供电能力，因为要接受高精度扭矩传感器的信号因此扭矩信号以频率接。