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本文從基本誤差與參比條件的角度對(duì)某進(jìn)口高精度功率分析儀的實(shí)際精度進(jìn)行了全面剖析，其中涉及精度標(biāo)稱的不同方法，旨在幫助消費(fèi)者認(rèn)清其真實(shí)性能，若不良商家以此類方法蒙蔽消費(fèi)者，責(zé)任自負(fù)，與本文作者無(wú)關(guān)！
功率表、功率分析儀等電測(cè)量?jī)x表的測(cè)量精度通常采用準(zhǔn)確度等級(jí)表示，而準(zhǔn)確度等級(jí)指數(shù)通常就是儀表的誤差的百分?jǐn)?shù)的分子。
例如：0.2級(jí)功率表表示其誤差不大于0.2%量程。
電測(cè)量?jī)x表的測(cè)量精度也常用下屬方式表示：
±(0.5%讀數(shù)+0.1%量程)
上述兩種方式都表示了儀表的基本誤差。之所以稱為基本誤差，是因?yàn)閮x表的誤差并非一成不變，諸多因數(shù)都會(huì)影響儀表的測(cè)量誤差。為了對(duì)儀表的誤差進(jìn)行量化，我們可以將儀表在多數(shù)情況下的使用條件作為量化儀表誤差的條件，這時(shí)的誤差稱為基本誤差，條件就稱為參比條件。
某艦船電力推進(jìn)電機(jī)試驗(yàn)時(shí)，電機(jī)采用變頻器供電，變頻器輸出額定頻率為12.5Hz，試驗(yàn)關(guān)注的頻率范圍為1Hz～15Hz，變頻器載波頻率為2kHz，試驗(yàn)需要測(cè)量變頻器輸出PWM的基波及諧波。
試驗(yàn)采用某標(biāo)稱精度為0.02%的進(jìn)口高精度功率分析儀，測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)值相差甚大，并且多次測(cè)量結(jié)果一致性較差。
本文通過(guò)對(duì)其公布的技術(shù)資料進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，對(duì)其在不同使用條件下的基本誤差進(jìn)行詳細(xì)剖析。
該進(jìn)口高精度功率分析儀產(chǎn)品技術(shù)文檔封面標(biāo)稱的精度指標(biāo)如下：
圖1 某進(jìn)口高精度功率分析儀宣傳精度
按照字面意思，該進(jìn)口高精度功率分析儀基本誤差應(yīng)不大于讀數(shù)的0.02%。實(shí)際是不是如此呢？
查看其詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)在下述參比條件下，該高精度功率分析儀可獲得最小的基本誤差和最高的測(cè)試精度。
a、正弦波測(cè)試條件（非諧波模式）
b、頻率為45Hz～66Hz
上述條件下，其基本誤差為：讀數(shù)的0.02%+量程的0.04%。若按照傳統(tǒng)習(xí)慣，采用滿量程誤差作為儀器的基本誤差，該儀器的基本誤差為：量程的0.06% 。
也就是說(shuō)，商家先將指標(biāo)進(jìn)行分拆，再忽略（不能忽略），商家宣稱的基本功率精度在任意條件下均不能成立，屬于虛假指標(biāo)！
圖2 進(jìn)口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第一步
該功率分析儀在工頻正弦波時(shí)可獲得最佳精度和最小的基本誤差，其基本誤差為：量程的0.06%。
圖3 進(jìn)口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第二步
試驗(yàn)關(guān)注頻率為1Hz～15Hz，而非45Hz～66Hz。
查看其詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)，該儀器在0.1Hz～30Hz范圍內(nèi)的基本功率精度為：讀數(shù)的0.2%+量程的0.3%。其基本誤差為：量程的0.5%。
圖4 進(jìn)口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第三步
由于試驗(yàn)需要測(cè)量基波有效值，而被測(cè)量為非正弦量，需要采用諧波模式。
查看其詳細(xì)技術(shù)指標(biāo)，諧波模式下，該儀器在0.1Hz～30Hz范圍內(nèi)的基本功率精度為：讀數(shù)的0.25%+量程的0.4%。其基本誤差為：量程的0.65%。
圖5 進(jìn)口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第四步
分析其參比條件應(yīng)包括：
a、按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)試儀器的帶寬應(yīng)高于載波頻率的6倍，因此，儀器帶寬應(yīng)大于12kHz。
b、測(cè)量基波需要采用傅里葉變換，采用交流數(shù)字采樣完成，采樣頻率需滿足采樣定理的要求。
該進(jìn)口高精度功率分析儀采用交流數(shù)字采樣方法測(cè)量，基波及諧波測(cè)量采用快速傅里葉變換，采樣頻率為基波頻率的3000倍。
由于最低基波頻率為1Hz，采樣頻率為3kHz。
而信號(hào)帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于3kHz，為了滿足采樣定理的要求，需開(kāi)啟截止頻率低于1.5kHz的防混疊濾波器，該功率分析儀滿足該條件的防混疊濾波器為500Hz，因此，必須開(kāi)啟500Hz的防混疊濾波器。
在上述條件下，由于500Hz濾波器濾除了大部分的諧波，因此，該功率分析儀在該使用條件下，無(wú)法滿足諧波檢測(cè)的要求。
此時(shí)，儀器的基本功率精度為：讀數(shù)的1.4%+量程的0.4%。其基本誤差為：量程的1.8%。
圖6 進(jìn)口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第五步
第二節(jié)分析的某進(jìn)口高精度功率分析儀的五種基本誤差標(biāo)稱方式中，除了封面宣傳之外，在注明參比條件的情況下，都屬于正確的標(biāo)稱方式。其意為在對(duì)應(yīng)參比條件下，功率分析儀實(shí)際能夠達(dá)到的基本誤差指標(biāo)。
然而，即便是不考慮錯(cuò)誤標(biāo)稱方式，最小基本誤差為0.06%，最大誤差為1.8%，最大基本誤差和最小基本誤差的差距整整30倍！這款功率分析儀的實(shí)際精度到底是多少呢？
首先，確定能夠囊括實(shí)際使用條件的所有參比條件，如果沒(méi)有符合要求的參比條件，說(shuō)明該功率分析儀在實(shí)際使用條件下，測(cè)量精度不可知！
例1：永磁直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)中，考慮風(fēng)機(jī)低速旋轉(zhuǎn)時(shí)的風(fēng)機(jī)及變流器性能，要求測(cè)量1Hz輸出時(shí)的諧波。
按照第二節(jié)的分析，諧波測(cè)量基本誤差不可知！
例2：永磁直驅(qū)發(fā)電機(jī)試驗(yàn)中，輸出電壓頻率為1Hz～15Hz，有一定的諧波含量，要求準(zhǔn)確測(cè)量基波。
按照第二節(jié)的分析，應(yīng)采用傅里葉變換的方式，但是，可以關(guān)閉防混疊濾波器，基波測(cè)量基本誤差為0.65%。
例3：例2中，不考慮諧波影響，只需測(cè)量真有效值。
按照第二節(jié)的分析，測(cè)量基本誤差為0.5%。
例4：工頻正弦波供電的電機(jī)試驗(yàn)，不考慮諧波影響，要求準(zhǔn)確測(cè)量基波。
按照第二節(jié)的分析，測(cè)量基本誤差為0.06%。
基本誤差是反映測(cè)量?jī)x器的測(cè)量精度的重要指標(biāo)之一，是用戶選擇測(cè)量?jī)x器的重要參考指標(biāo)。
傳統(tǒng)交流電量測(cè)量?jī)x器儀表，測(cè)量對(duì)象大多為工頻正弦電量，工頻和正弦成了默認(rèn)的兩大參比條件，基于工頻正弦電量的測(cè)量方法也較簡(jiǎn)單且成熟，相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)對(duì)標(biāo)稱儀器儀表基本誤差的參比條件有明確的規(guī)定?；菊`差對(duì)應(yīng)的參比條件主要是溫濕度、大氣壓等環(huán)境條件，對(duì)被測(cè)電量本身除了幅值和功率因數(shù)之外，幾乎很難再提出其它的參比條件。
因此，對(duì)于傳統(tǒng)交流電量測(cè)量?jī)x器儀表，用戶往往不關(guān)心參比條件，也能得到與基本誤差相當(dāng)?shù)膶?shí)際測(cè)量精度，這是因?yàn)?，大多?shù)情況下，使用條件與參比條件本身已經(jīng)高度統(tǒng)一。
冠以高精度、寬頻、寬頻帶、變頻等前綴的功率分析儀，大多用于變頻電量的測(cè)量與分析，是變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，目前尚無(wú)相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其參比條件作出明確的規(guī)定。
這種情況下，了解實(shí)際使用條件及功率分析儀基本誤差的參比條件，并確保功率分析儀基本誤差對(duì)應(yīng)的參比條件能夠囊括實(shí)際使用條件，比追求片面的高精度指標(biāo)更有意義！
中國(guó)變頻電量測(cè)量與計(jì)量的領(lǐng)軍企業(yè)
國(guó)家變頻電量測(cè)量?jī)x器計(jì)量站創(chuàng)建單位
國(guó)家變頻電量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器的研制單位
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