功率表:測量電功率的儀器-中文百科頻道

簡介

種類

在超高頻和微波頻段，有TEM波和非TEM波之分。在TEM波的同軸系統中，電壓和電流雖有确切含意，但測量其絕對值很困難。在波導系統中，因為存在不同的電磁模式，電壓和電流失去唯一性。在個頻段和各傳輸系統中，功率是單值表征信号強度的重要方法。在射頻範圍直接測量功率代替了電壓和電流的測量。

度量單位

功率定義為單位時間内所做的功。基本單位為瓦（W），1W等于在1秒内做1焦耳的功。常用的功率單位還有兆瓦（1MW=10^6W）、千瓦（1KW=10^3W）、毫瓦（1mW=10-3W）、微瓦（1μW=10-6W）、皮瓦（1Pw=10-12W）。

另一種常用的功率單位以分貝毫瓦（dBm）表示。它以1毫瓦為基準電平P0=1mW，實際功率值P（mW）與P0比較後取對數。這是功率的絕對單位。也可用分貝瓦（dBW）作為功率單位，此時P0=1W，即1 dBW=3 dBm。

信号頻率分類

功率計可分為:直流功率計、工頻功率計、變頻功率計、射頻功率計和微波功率計。由于直流功率等于電壓和電流的簡單乘積，實際測量中，一般采用電壓表和電流表替代。工頻功率計是應用較普遍的功率計，常說的功率計一般都是指工頻功率計。變頻功率計是21世紀變頻調速技術高速發展的産物。其測量對象為變頻電量，變頻電量是指用于傳輸功率的，并且滿足下述條件之一的交流電量:

1、信号頻譜僅包含一種頻率成分，而頻率不局限于工頻的交流電信号。

2、信号頻譜包含兩種或更多的被關注的頻率成分的電信号。

變頻電量包括電壓、電流以及電壓電流引出的有功功率、無功功率、視在功率、有功電能、無功電能等。

除了變頻器輸出的PWM波，二極管整流的變頻器輸入的電流波形，直流斬波器輸出的電壓波形，變壓器空載的輸入電流波形等，均含有較大的諧波，右圖中為常見變頻電量的波形及相關頻譜圖。

由于變頻電量的頻率成分複雜，變頻功率計的測量一般包括基波有功功率(簡稱基波功率)、諧波有功功率(簡稱諧波功率)、總有功功率等，相比工頻功率計而言，其功能較多，技術較複雜，一般稱為變頻功率分析儀或寬頻功率分析儀，部分高精度功率分析儀也适用于變頻電量測量。

變頻功率分析儀可以作為工頻功率分析儀使用，除此之外，一般還需滿足下述要求:

1、滿足必要的帶寬要求，并且采樣頻率應高于儀器帶寬的兩倍。

2、要求分析儀在較寬的頻率範圍之内，精度均能滿足一定的要求。

3、具備傅裡葉變換功能，可以分離信号的基波和諧波。

射頻或微波功率計按照在測試系統中的連接方式不同分類

有終端式和通過式兩種。終端式功率計把功率計探頭作為測試系統的終端負載，功率計吸收全部待測功率，由功率指示器直接讀取功率值。通過式功率計利用某種耦合裝置，如定向耦合器、耦合環、探針等從傳輸的功率中按一定的比例耦合出一部分功率，送入功率計度量，傳輸的總功率等于功率計指示值乘以比例系數。

射頻或微波功率計按的測量原理分類

測熱電阻型功率計使用熱變電阻做功率傳感元件。熱變電阻值的溫度系數較大。被測信号的功率被熱變電阻吸收後産生熱量，使其自身溫度升高，電阻值發生顯着變化，利用電阻電橋測量電阻值的變化，顯示功率值。

熱電偶型功率計熱電偶型功率計中的熱偶結直接吸收高頻信号功率，結點溫度升高，産生溫差電勢，電勢的大小正比于吸收的高頻功率值。

量熱式功率計典型的熱效應功率計，利用隔熱負載吸收高頻信号功率，使負載的溫度升高，再利用熱電偶元件測量負載的溫度變化量，根據産生的熱量計算高頻功率值。

晶體檢波式功率計晶體二極管檢波器将高頻信号變換為低頻或直流電信号。适當選擇工作點，使檢波器輸出信号的幅度正比于高頻信号的功率。

射頻或微波功率計按被測信号連續性分類

有連續波功率計和脈沖峰值功率計。

技術指标

變頻

以下是變頻功率分析儀的典型技術指标

帶寬：50kHz~100kHz；

采樣頻率：大于帶寬的2倍；

電壓、電流準确級：0.02級、0.05級、0.1級、0.2級、0.5級；

功率準确級：0.05級、0.1級、0.2級、0.5級、1級；

準确級适用基波頻率範圍：DC，0.1Hz~400Hz；

準确級适用電壓範圍：0.75%Un~150%Un；

準确級适用電流範圍：1%In~200%In；

準确級适用功率因數範圍：0.05~1。

射頻

以下是射頻功率計的典型技術指标

功率範圍

保證測量精度的可測功率值的範圍。功率計的功率範圍決定于功率探頭。

最大允許功率

探頭不被損壞的最大輸入功率值，通常指平均功率。在測量大功率峰值信号時，注意峰值電壓和峰值功率不能超過一定值，否則會造成功率探頭燒毀。

頻率範圍

能保證測量精度和性能指标的被測信号的頻率範圍。

測量精度

指功率探頭校準修正後的精度。不包括測試系統的失配誤差。

穩定性

功率計的穩定性取決于功率探頭的穩定性和指示器的零漂及噪聲幹擾。

響應時間

也稱功率傳感元件的時間常數。通常指功率指示器上升到穩定值的64%所需的時間。

探頭的型号、阻抗

選用功率計探頭時，功率探頭的使用頻率、功率範圍必須與被測信号一緻，探頭傳輸線的結構和阻抗應與被測傳輸線相互匹配。

應用

測量

用于測量絕對光功率或通過一段光纖的光功率相對損耗。在光纖系統中，測量光功率是最基本的，非常像電子學中的萬用表。在光纖測量中，光功率計是重負荷常用表。通過測量發射端機或光網絡的絕對功率，一台光功率計就能夠評價光端設備的性能。用光功率計與穩定光源組合使用，則能夠測量連接損耗、檢驗連續性，并幫助評估光纖鍊路傳輸質量。

電氣産品檢試驗

變頻功率分析儀适用于電力推進、電機、風機、水泵、風力發電、軌道交通、電動汽車、變頻器、特種變壓器、熒光燈、LED照明等領域的産品檢試驗、能效評測及電能質量分析。

科技名詞定義

中文名稱：功率表英文名稱：wattmeter其他名稱：瓦特表定義：測量有功功率值的儀表。應用學科：電力（一級學科）；電測與計量（二級學科）

說明

一種測量電功率的儀器，但是非專業人員一般不使用，而是測出電壓和電流後，再用P=UI計算出功率

使用方法

量程

選擇功率表的量程就是選擇功率表中的電流量程和電壓量程。使用時應使功率表中的電流量程不小于負載電流，電壓量程不低于負載電壓，而不能僅從功率量程來考慮。例如，兩隻功率表，量程分别是IA、300V和2A、150V，由計算可知其功率量程均為300W，如果要測量一負載電壓為220V、電流為IA的負載功率時應逸用IA、300V的功率表，而2A、150V的功率表雖功率量程也大于負載功率，但是由于負載電壓高于功率表所能承受的電壓150V，故不能使用。所以，在測量功率前要根據負載的額定電壓和額定電流來選擇功率表的量程。

線路

電動系測量機構的轉動力矩方向和兩線圈中的電流方向有關，為了防止電動系功率表的指針反偏，接線時功率表電流線圈标有“·”号的端鈕必須接到電源的正極端，而電流線圈的另一端則與負載相連，電流線圈以串聯形式接入電路中。功率表電壓線圈标有“·”号的端鈕可以接到電源端鈕的任一端上，而另一電壓端鈕則跨接到負載的另一端。當負載電阻遠遠大于電流線圈的電阻時，應采用電壓線圈前接法。這時電壓線圈的電壓是負載電壓和電流線圈電壓之和，功率表測量的是負載功率和電流線圈功率之和。如果負載電阻遠遠大于電流線圈的電阻，則可以略去電流線圈分壓所造成的影響，測量結果比較接近負載的實際功率值。當負載電阻遠遠小于電壓線圈電阻時，應采用電壓線圈後接法。這時電壓線圈兩端的電壓雖然等于負載電壓，但電流線圈中的電流卻等于負載電流與功率表電壓線圈中的電流之和，測量時功率讀數為負載功率與電壓線圈功率之和。由于此時負載電阻遠小于電壓線圈電阻，所以電壓線圈分流作用大大減小，其對測量結果的影響也可以大為減小。如界被測負載本身功率較大，可以不考慮功率表本身的功率對測量結果的影響，則兩種接法可以任意選擇。但最好選用電壓線圈前接法，因為功率表中電流線圈的功率一般都小于電壓線圈支路的功率。

讀數

一般安裝式功率表為直讀單量程式，表上的示數即為功率數。但便攜式功率表一般為多量程式，在表的标度尺上不直接标注示數，隻标注分格。在選用不同的電流與電壓量程時，每一分格都可以表示不同的功率數。在讀數時，應先根據所選的電壓量程U、電流量程I以及标度尺滿量程時的格數&，求出每格瓦數（又稱功率表常數）C，然後再乘上指針偏轉的格數夕，就可得到所測功率P