電子測量儀器多種多樣,,萬用表,、示波器、功率計,、電能質(zhì)量分析儀,、功率分析儀等等,我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)同一個信號用不同的儀器測試,,結(jié)果都不一樣,,此時我們該如何來判斷測試的準(zhǔn)確性呢!
不同的測量儀器都有其測試應(yīng)用的場合和測量范圍,,其中很關(guān)鍵的一個指標(biāo)就是儀器的帶寬,。帶寬不同的儀器,哪怕測試相同的信號,,測試結(jié)果往往也都不同,。
首先我們來看看儀器測量帶寬是什么,。儀器的測量帶寬簡單而言就是儀器能夠測試的頻率范圍,我們將信號幅值衰減到-3dB的頻率點稱為帶寬截止頻率點,,即在輸入某一頻率正弦波,,測量到的幅度衰減為實際幅度的70.7%時,該頻率點稱為帶寬,,如下圖所示,。
不同測量儀器,其帶寬都不相同,。原因有很多,,有些是產(chǎn)品應(yīng)用和測試對象決定的,比如某些測試應(yīng)用,,用不到很高的帶寬,,或者信號頻率比較固定,測試也有對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),,如我們常見的電能質(zhì)量分析儀,,其主要針對電網(wǎng)信號做測量,而電網(wǎng)的信號頻率就是50Hz/60Hz,,因此專用的電能質(zhì)量分析儀的帶寬往往也在這個范圍,。又比如示波器,示波器的帶寬往往非常大,,市場上常用的帶寬一般有200MHz,、350MHz、500MHz,,高頻應(yīng)用還會用到GHz以上的帶寬,。因為示波器常用來捕獲時間很快的信號,并且要求能完整的還原波形形狀,,所以帶寬必須很高才能實現(xiàn)功能,。
還有一些儀器是因為產(chǎn)品定位不同或者本身的技術(shù)瓶頸問題,帶寬也各有差異,。如功率分析儀,、功率計、電參數(shù)表等,。功率分析儀作為高端測量儀器,,一般為高精度高帶寬,帶寬可以到2MHz甚至5MHz,;功率計更多用于產(chǎn)品的檢測和生產(chǎn)測試,,所以帶寬會相對低一些,一般在100KHz~500KHz,;而電參數(shù)表多數(shù)用于低端應(yīng)用產(chǎn)品,,帶寬一般不超過50KHz,。
帶寬的不同對測試結(jié)果而言到底有什么樣的影響呢?下面我們看一個實際測試案例,,在某LED測試現(xiàn)場,,用兩臺帶寬不同的功率計測試LED驅(qū)動的輸入(市電工頻50Hz)電參數(shù),包括電壓,、電流,、功率、功率因數(shù)等,,測試結(jié)果如下圖所示:
從圖中可以看到,,兩臺設(shè)備測試的電壓、有功功率基本一致,,但是功率因素確相差很大,。而功率因數(shù)的計算跟無功功率有非常密切的關(guān)系,因此可以判斷兩臺設(shè)備測試的無功功率肯定有相差,。兩臺設(shè)備的標(biāo)稱的基本精度都一樣,,但帶寬卻相差很大。致遠(yuǎn)電子的PA310帶寬為300KHz,,而另一臺設(shè)備的帶寬只有5KHz,LED驅(qū)動模塊的工作原理為開關(guān)輸出,,因此必然會有高頻的信號引入,,帶寬低的設(shè)備測試不到高頻信號,因此測試結(jié)果也就與帶寬高的設(shè)備相差甚遠(yuǎn),。
為了驗證測試結(jié)果確實是帶寬引起的,,我們對PA310進(jìn)行了線路濾波器的設(shè)置,打開了一個5.5KHz的線路濾波器,,而后對比兩臺測試的功率因素,,結(jié)果兩臺設(shè)備的功率因素確實一致,這也就證明了帶寬確實是影響測試結(jié)果的重要因素,。
看到這里,,有人會問,帶寬是否越高越好,,其實帶寬也并不是越高越好,,因為帶寬越高,引入的高頻信號也就越多,,很多高頻信號對測試結(jié)果會造成負(fù)面影響,,這也不是我們所希望的。但是儀器的測試帶寬一定要能滿足被測設(shè)備的頻率范圍,,否則測試不到真實信號,,掩耳盜鈴最終必定也是自欺欺人,。