“自動量程”到底有什么用？

工程師們在使用測試設(shè)備時都喜歡使用看似合適的量程來進行測試，如“使用300V量程測量260V電壓”，但有時卻出現(xiàn)測量不準(zhǔn)確的情況，使用自動量程就能解決問題，到底是什么原因呢？

在正式講之前，我們來看一看什么是電壓、電流的測試量程。我們以PA8000功率分析儀、5A板卡為例，其對應(yīng)的電壓、電流量程如下：

電壓：1.5V、3V、6V、10V、15V、30V、60V、100V、150V、300V、600V、1000V、1500V；

電流：10mA、20mA、50mA、100mA、200mA、500mA、1A、2A、5A。

上面我們所看到的量程，指的都是有效值，如1000V量程檔，指的是該量程下可以測試有效值1000V以內(nèi)的電壓信號。那么是否當(dāng)有效值小于1000V就一定測的準(zhǔn)，抑或當(dāng)有效值大于1000V，是否一定就測不準(zhǔn)呢？其實答案都是否定的。為了說明原因，下面來看一個參數(shù)——峰值因數(shù)。

量程不合適時，儀器界面超量程指示燈變紅

峰值因數(shù)

峰值因數(shù)通常用CF表示，是CREST FACTOR的縮寫 ，CF是指周期波形的峰值與有效值之比。正弦波的峰值因數(shù)是。振幅對稱方波或直流信號的波峰因數(shù)為1。其它更復(fù)雜的波形則具有較高的波峰因數(shù)。下面我們來看幾個常見波形的峰值因數(shù)。

正弦波

峰值為1的正弦波的有效值為，因此，正弦波的峰值因數(shù)為，PA功率分析儀對正弦波峰值因數(shù)測量結(jié)果如下圖所示，因信號不是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，所以峰值因數(shù)約等于。

三角波峰值因數(shù)

有效值就是方均根值，根據(jù)有效值定義，不難算出，峰值為1的鋸齒波的有效值為，因此，三角波的峰值因數(shù)為，PA功率分析儀對三角波峰值因數(shù)測量結(jié)果如下圖所示，峰值因數(shù)約等于。

方波峰值因數(shù)

對于正負峰值相等的方波，任何時候的絕對值為固定值，且數(shù)值上等于峰值，因此，其峰值因數(shù)等于1。由于峰值大于等于有效值，因此，方波的峰值因數(shù)最小，換言之，所有波形的峰值因數(shù)都大于等于1，PA功率分析儀對方波峰值因數(shù)測量結(jié)果如下圖所示，峰值因數(shù)約等于1。

變頻器的峰值因數(shù)

按照變頻器的定義，其峰值因數(shù)通常不等于正弦波的峰值因數(shù)，以變頻器輸出的PWM波為例，其峰值取決于直流側(cè)的直流電壓，有效值由調(diào)制比決定，調(diào)制比越低，有效值越低，峰值因數(shù)越大。對于相同有效值的變頻電壓，峰值因數(shù)越高，測量所選用的量程就需要越大。如下圖所示，PA功率分析儀測試截圖，變頻器輸出電壓峰值因數(shù)3.5。

通過峰值因數(shù)的概念，我們知道，即便有效值一樣，不同波形，峰值因數(shù)不同，其最大峰值也必然不同。而儀器的測量量程一般都跟信號的有效值和峰值都有關(guān)，例如PA功率分析儀的量程測量范圍如下，當(dāng)電壓、電流的測量值超過額定量程的110%或者峰值超過額定量程的330%則量程必須升檔，當(dāng)電壓電流的測量值低于額定量程的30%并且峰值低于下檔量程的300%時，量程降檔。所以測量信號必須考慮其峰值，如果峰值很大，即便有效值小，也必須增大量程才能保證測試準(zhǔn)確。很多人使用時不注意，用手動量程時以為量程合適，其實信號已經(jīng)超量程，所以當(dāng)你發(fā)現(xiàn)儀器自動量程能測試準(zhǔn)確，而手動量程測試不準(zhǔn)確的時候，并不是儀器的問題，可以看一看CF值，是否已經(jīng)超標(biāo)。