功率分析仪的功率计算方法
频谱分析仪平均功率的测量方法
频谱分析仪平均功率的测量方法平均是减小测量系统固有不确定度的一个最常用的方法。
进行多次测量，对其结果求平均，可以减小测量随机性的影响。
如今大部分测量仪器都具有平均功能，仪器通常不是直接输出含有噪声的结果，而是测量上百次，计算出平均值，把平均值作为结果输出。
但是下文会描述：频谱分析仪中的功率平均有时会导致不正确的结果。
本文的试验会引用两家不同厂商的频谱分析仪的功率测量结果。
但是本文的结论对任何使用“后处理平均方法”的频谱分析仪都适用。
第一个错误观点：对均方根功率求平均，可以得出跨度为零的轨迹(或其一部分)的平均功率。
为了更好的驳斥这个观点，有必要先了解一下平均的数学定义。
如公式1所示：MA VE是某个试验N次测量的平均值，其中Mi是每一次测量的结果。
在这个例子中，仪器A和仪器B的结果，可接受的差异在一定范围之内(比如±1dB)，所有的测试都是在频率跨度为零ZS(zero span)的情况下测试的，这时频谱分析仪会在一个固定的频点，测量这个频点的功率随时间变化的关系。
这里并不是刻意选择ZS模式的，其实平均问题在传统的频域扫描测试中也存在。
在两个例子中，都采用ZS模式测量零信道功率比ACPR(adjacent-channel-power-ratio)。
对于现代采用数字中频滤波器的频谱分析仪而言，这种测量功能是必备的，可以在偏离载波中心不同频偏的频率点多次测量功率，而不需要重新调谐频谱分析仪的中心频率。
图1显示的是ZS模式下，一个GSM时隙脉冲信号。
其中蓝色的曲线是脉冲的功率包络。
这里测量的是“射频输出调制谱”，也就是所谓的ACPR测量。
从这条曲线可以得到很多结果，如最大峰值功率、最小功率和平均功率，寻找最大/最小功率在概念上非常直观，仪器直接从轨迹中搜索出最大/最小点即可。
计算平均功率最简单的方法(当然也是正确的)就是对红色界限范围内的测量点求平均。
如公式2所示，其中N是红色界限内的点数，Pith point是第i个点的功率。
功率分析仪课程设计
功率分析仪 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解功率分析仪的基本原理，掌握其操作方法。
2. 学生能运用功率分析仪进行电路功率的测量，并准确读取数据。
3. 学生能掌握功率分析仪在节能评估和电力质量检测中的应用。
技能目标：1. 学生能够独立操作功率分析仪，完成电路功率的测量。
2. 学生能够运用功率分析仪的数据处理功能，分析电路的功率特性。
3. 学生能够结合实际案例，运用功率分析仪解决简单的电力问题。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理学实验的兴趣，激发探索精神。
2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的准确性和可靠性。
3. 增强学生的节能意识，提高对电力资源利用效率的关注。
课程性质分析：本课程为物理学科实验课程，以功率分析仪为实验工具，结合实际电路进行教学。
学生特点分析：学生在本年级已具备一定的物理知识和实验操作能力，对实验课程有较高的兴趣。
教学要求：1. 结合课本知识，注重理论与实践相结合。
2. 注重培养学生的动手能力和问题解决能力。
3. 强调实验安全，培养学生严谨的实验态度。
二、教学内容1. 理论知识：- 功率分析仪的定义、原理及分类- 功率分析仪在电路分析中的应用- 电路功率的计算方法及单位2. 实践操作：- 功率分析仪的操作步骤及注意事项- 电路连接及测量方法- 数据读取与处理3. 教学案例：- 结合课本案例，分析电路功率特性- 节能评估及电力质量检测的实际应用- 功率分析仪在常见电力问题中的解决方案教学大纲安排：第一课时：理论知识学习，介绍功率分析仪的定义、原理及分类，讲解电路功率的计算方法及单位。
第二课时：实践操作训练，学习功率分析仪的操作步骤，进行电路连接及测量方法的实践。
第三课时：数据读取与处理，学习如何读取功率分析仪数据，并进行简单的数据处理。
第四课时：教学案例分析，结合课本案例，分析电路功率特性，探讨功率分析仪在节能评估和电力质量检测中的应用。
教学内容进度：第一周：第一、二课时第二周：第三课时第三周：第四课时教材章节关联：本教学内容与课本中“电路分析与测量”章节相关，涵盖了电路功率测量、分析及应用的相关内容。
功率分析仪带宽与采样率
பைடு நூலகம்
signal to measure
P
1 u(t ) i(t ) dt T 0
T
图 1 功率分析仪采样过程 功率分析仪对输入信号进行采样，并对一段时间内的采样结果按照计算公式进行运算， 得到电流、电压以及功率等参数，如上图所示。 功率分析仪的对输入信号的测量是一个稳态的过程： 测量时必须分区间对测量数据进行 处理，计算出计算结果。因此对于功率分析仪，在理论上，只要是有足够的计算区间，可以 获取其带宽之内任意频率的输入信号的有效值等参数。 但是如果能够更好的显示输入信号波形的细节， 则采样率越高会越好。 在一般实际应用 中保证采样频率为信号最高频率的 5～10 倍。 当被测信号频率低于采样率一半时， 理论上功率分析仪可以有效还原被测信号的全部信 息，获取其各种参数，但是当被测信号频率高于采样率一半时，此时由于混叠的存在，导致 功率分析仪无法还原被测信号的全部信息， 无法测量谐波等参数， 但是功率测量本身是一种 稳态测量，所以功率分析仪依然可以准确测量被测信号的有效值和功率等稳态参数。 1.2.2 功率分析仪带宽、采样率影响的功能和参数 带宽、采样率是功率分析仪的基本参数，与功率分析仪的功能和参数直接相关的，但是 带宽、采样率并不能够决定性能的好坏，只有是会影响其应用的范围。实际使用并不是带宽 越宽越好，而是选择合适的，带宽宽，相对噪声就大，测量精度就会降低。功率测量精度降 低，谐波测量精度也会降低，同时由于混叠的存在，所以 THD 测量会可能偏大。相同带宽情 况下，如果仪器的本体噪声相同，则采样率越高，对被测的模拟信号离散化的信息就越多， 越接近被测的模拟信号，从而保证测量精度也越高。 功率分析仪的采样率在不同测量模式下会有区别： 一是在基本测量模式下采用固定的采 样频率，二是在谐波测量模式下，采用锁相倍频方式，采样率与输入信号频率相关。 PA6000 功率分析仪谐波测试时，采样率和数据长 度的窗口宽度 （基波频率）
功率分析仪在3V3A接线方式下的Tpye模式选择
3V3A 接线方式如图 1.1 所示。
图 1.1 3V3A 接线方式
三张功率卡分别测量三相的电压、电流，然后根据测量的电压、电流值计算各种间接测 量结果，如有功功率、无功功率、视在功率等。我们假设负载接线方式是星型连接，然后讨 论，角型连接讨论方式一样。
三个卡测量的电压为 U13、U23、U12，电流分别为 I1、I2 和 I3，则功率计算公式为： P = U ∙ I ，Q = U × I
TYPE1 TYPE2
TYPE3 TYPE1 TYPE2 TYPE3
1.6 总结
S1 + S2
√3 2
(S1
+
S2)
√3 3
(S1
+
S2
+
S3)
√(P∑2 + Q∑2) Q1 + Q2
√(S∑2 − P∑2)
Q1 + Q2
S1 + S2 + S3 Q1 + Q2 + Q3 Q1 + Q2 + Q3
根据 3V3A 不同情况下计算公式可以得出如下经验结论：
产品应用笔记
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Type 模式选择
功率分析仪
1. 功率分析仪在 3V3A 接线方式下的 Type 模式选择
ZLG 致远电子功率分析仪可以选择多种接线方式来进行测试，如 1P2W、1P3W、3P3W、 3V3A、3P4W 等，在 3V3A 下的计算方式和 Type 选择则最难理解，本文主要介绍功率分析 仪在 3V3A 接线方式下的 Type 选择问题。
有功功率的测量方法
有功功率的测量方法随着控制技术的发展，电压、电流的调制信号得到更广泛的应用，伴随而来的是较高的谐波含量，传统的有功功率测量方法难以精确测量，本文基于功率分析仪的有功功率测量原理，结合在变频器领域的测量应用进行简单介绍。
随着控制技术的发展，电压、电流的调制信号得到更广泛的应用，伴随而来的是较高的谐波含量，传统的有功功率测量方法难以精确测量，本文基于功率分析仪的有功功率测量原理，结合在变频器领域的测量应用进行简单介绍。
1.1 一、最常用的有功功率测量方法a、相位法通过相位测量电路测量电压、电流的相位差，再根据正弦电路有功功率计算公式P=UIcosφ计算出有功功率。
由于有功功率计算公式P=UIcosφ是在正弦电路技术上推导出来的，该方法只适用于正弦电路的有功功率测量。
另外，由于相位测量电路通常采用过零检测法，而交流电零点附近不可避免会有一定的毛刺，因此，相位测量精度较低。
在低功率因数下的功率测量准确度亦较低。
b、模拟乘法器法采用模拟乘法器获取电压、电流的乘积，得到瞬时功率，再用固定的时间对瞬时功率进行积分，即可获得瞬时功率的平均值，也就是有功功率。
该方法适用任意波形电量的有功功率测量。
1.2 二、功率分析仪的测量基本原理以功率分析仪PA6000为例，测量的基本原理如下：功率分析仪采样电流和电压信号功率分析仪的每个测量通道，对输入的电流或者电压信号进行采样，对采样得到的数据按照特定公式计算得到结果。
其中u(n)为更新周期内采集的电压信号数据（瞬时数据），i(n)为更新周期内采集的电流信号数据（瞬时数据），u(n)和i(n)为同一时刻的采样数据。
三、有功功率的测量方法在变频器的应用变频器的主电路一般为“交—直—交”组成，在整流回路中接有大电容，输入电流的波形不是正弦波；在逆变输出回路中，输出电压信号时受PWM载波信号调整的波形，即输入输出都不是标准的正弦波，有较多的高次谐波含量。
变频器典型的输入测波形如下：对输入测得有功率，传统的计算公式为：P=Urms*Irms*cosφ其中P为有功功率；Urms为电压有效值；Irms为电流有效值；φ为电压电流夹角。
【入门手册】PA功率分析仪入门手册(PA6000H系列)
广州致远电子有限公司PA 功率分析仪入门手册 功率分析仪修订历史目录1. 安全须知 (1)1.1警示标示 (1)1.2安全信息 (1)1.2.1测量类别 (1)1.2.2一般注意事项 (2)1.2.3连接电源和地 (3)1.2.4仪器安置注意事宜 (3)1.2.5连接测量回路 (3)2. 文档须知 (5)3. 产品简介 (6)3.1简介 (6)3.2功能特性 (6)3.3应用系统 (7)4. 功能概述 (8)4.1主要功能概览 (8)4.2测量功能列表 (8)4.3工作模式 (9)4.4电压/电流模式 (9)4.5通信接口 (9)4.6显示界面 (10)4.7测量分析功能 (13)4.7.1波形显示 (14)4.7.2趋势分析 (14)4.7.3谐波分析功能 (15)4.7.4FFT功能 (16)4.7.5IEC谐波测量 (17)4.7.6向量显示 (18)4.7.7闪变分析 (18)1. 安全须知本仪器的使用涉及到高压，为防止电击或其它危险造成的人员伤亡，在安装、使用或维修本产品之前，请务必仔细阅读、并完全理解“安全须知”章节的相关内容。
为保证您能正确安全地使用本仪器，请务必遵守以下注意事项。
如果未遵守本手册指定的方法操作本仪器，可能会损坏本仪器的保护功能。
因违反以下注意事项操作仪器所引起的损伤，广州致远电子有限公司概不承担责任。
1.1 警示标示注意符号表示存在危险。
提示用户对某一过程、操作方法或类似情况进行操作时，如果不能正确执行或遵守规则，则可能对产品造成损坏或者丢失重要数据。
在完全阅读和充分理解注意所要求的事项之前，请不要继续操作。
警告符号表示存在严重危险。
提示用户对某一过程、操作方法或类似情况进行操作时，如果不能正确执行或遵守规则，则可能造成人身伤害甚至死亡。
在完全阅读和充分理解警告所要求的事项之前，请务必停止操作。
1.2 安全信息请勿禁用电源线的安全接地功能，将仪器插入已接地良好的电源插座。
功率分析仪基础之电压测量
1. 功率分析仪基础之电压测量1.1 电压定义电压是两点间电场强度的线积分，代表电场力对单位正电荷由场中一点移动到另一点所做的功。
电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。
标量，符号“U”。
电压在国际单位制中的主单位是伏特（V），简称伏，用符号V表示。
1伏特等于对每1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1 V = 1 J/C。
强电压常用千伏(KV)为单位，弱小电压的单位可以用毫伏(mV)微伏(μv)。
他们之间的换算关系是：1kV=1000V；1V=1000mV；1mV=1000μv。
如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。
如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。
对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。
交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。
电压可分为高电压，低电压和安全电压。
高低压的区别是：以电气设备的对地的电压值为依据的。
对地电压高于或等于1000伏的为高压。
对地电压小于1000伏的为低压。
其中安全电压指人体较长时间接触而不致发生触电危险的电压。
按照国家标准《GB3805-83》安全电压规定了为防止触电事故而采用的，由特定电源供电的的电压系列。
我国对工频安全电压规定了以下五个等级，即42V，36V，24V，12V以及6V。
1.2 电压测量电压测量是电子测量的基础，传统测量仪器中，用于电压测量的仪表主要是数字万用表，但是数字万用表通常适用于直流或低频正弦波电压测量。
目前由于各种大功率的电力电子开关设备的普及应用，需要对交直流电压信号进行全面的测量：观测其波形，分析信号的谐波含量，测量有效值、直流值等。
PA系列功率分析仪就是一种能够很好满足这一需求的测试仪器。
图 1 PA系列功率分析仪电压等参数测量示意图图 2 PA系列功率分析仪波形显示示意图：变频器输出PWM波形图 3 PA系列功率分析仪电压电流谐波测量示意图PA系列功率分析仪可以用于各类变频调速系统、逆变系统等设备的测试，对电压、电流、功率、效率、谐波等进行测量与分析的高性能仪器，是变频技术高速发展的必然产物，也是变频技术持续健康发展的重要基础仪器，更是变频设备能效评测不可或缺的工具。
功率分析仪基础-电压与电流测量
功率分析仪基础-电压与电流测量电压与电流测量是电子测量的基础，目前由于各种大功率的电力电子开关设备的普及应用，需要对交直流电压、交直流电流信号进行全面的测量：观测其波形，分析信号的谐波含量，测量有效值、直流值等。
PA系列功率分析仪就是一种能够很好满足这一需求的测试仪器。
什么是电压电压是两点间电场强度的线积分，代表电场力对单位正电荷由场中一点移动到另一点所做的功。
电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。
标量，符号“U”。
电压在国际单位制中的主单位是伏特（V），简称伏，用符号V表示。
1伏特等于对每1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1V=1J/C。
强电压常用千伏(KV)为单位，弱小电压的单位可以用毫伏(mV)微伏(μv)。
它们之间的换算关系是：1kV=1000V；1V=1000mV；1mV=1000μV。
如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。
如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。
对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。
交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。
电压可分为高电压，低电压和安全电压。
高低压的区别是：以电气设备的对地的电压值为依据的。
对地电压高于或等于1000伏的为高压。
对地电压小于1000伏的为低压。
其中安全电压指人体较长时间接触而不致发生触电危险的电压。
按照国家标《GB3805-83》安全电压规定了为防止触电事故而采用的，由特定电源供电的的电压系列。
我国对工频安全电压规定了以下五个等级，即42V，36V，24V，12V以及6V。
如何测量电压电压测量是电子测量的基础，传统测量仪器中，用于电压测量的仪表主要是数字万用表，但是数字万用表通常适用于直流或低频正弦波电压测量。
目前由于各种大功率的电力电子开关设备的普及应用，需要对交直流电压信号进行全面的测量：观测其波形，分析信号的谐波含量，测量有效值、直流值等。
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功率分析仪的功率计算方法
工业领域的三相电随处可见，三相电的电参数和它的电能质量问题也是工程师们孜孜不倦研究的方向。
本文基于功率分析仪测试三相电的相关方法，了解一下三相电的功率测试细节。
在对三相电的电压、电流进行测试时，我们常用的接线方式分为3P3W、3V3A以及3P4W。
而不同的接线方式的功率计算过程略有差异。
首先我们初步了解一下测试功率的原理。
在功率分析仪采样计算时，计算公式依据如下：
图1
其中u(n)为更新周期内采集的电压信号数据（瞬时数据），i(n)为更新周期内采集的电流信号数据（瞬时数据），u(n)和i(n)为同一时刻的采样数据。
然而，我们通过不同的接线方式以及上文提到的计算公式来分析一下功率计算的过程。
3P3W接线方式如下图：
图2
在上图中，若
推算结果P=P1+P2；
3V3A的接线方式如下图：
图3
如3P3W的推理方法，3V3A的接线测试方法得出P=P1+P2；。