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电子测量仪器带宽对测试的影响


  来源: 21IC中国电子网 时间:2018-08-30 编辑:思扬
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电子测量仪器多种多样,万用表、示波器、功率计、电能质量分析仪、功率分析仪等等,我们经常发现同一个信号用不同的仪器测试,结果都不一样,此时我们该如何来判断测试的准确性呢!

不同的测量仪器都有其测试应用的场合和测量范围,其中很关键的一个指标就是仪器的带宽。带宽不同的仪器,哪怕测试相同的信号,测试结果往往也都不同。

首先我们来看看仪器测量带宽是什么。仪器的测量带宽简单而言就是仪器能够测试的频率范围,我们将信号幅值衰减到-3dB的频率点称为带宽截止频率点,即在输入某一频率正弦波,测量到的幅度衰减为实际幅度的70.7%时,该频率点称为带宽,如下图所示。




不同测量仪器,其带宽都不相同。原因有很多,有些是产品应用和测试对象决定的,比如某些测试应用,用不到很高的带宽,或者信号频率比较固定,测试也有对应的标准,如我们常见的电能质量分析仪,其主要针对电网信号做测量,而电网的信号频率就是50Hz/60Hz,因此专用的电能质量分析仪的带宽往往也在这个范围。又比如示波器,示波器的带宽往往非常大,市场上常用的带宽一般有200MHz、350MHz、500MHz,高频应用还会用到GHz以上的带宽。因为示波器常用来捕获时间很快的信号,并且要求能完整的还原波形形状,所以带宽必须很高才能实现功能。




还有一些仪器是因为产品定位不同或者本身的技术瓶颈问题,带宽也各有差异。如功率分析仪、功率计、电参数表等。功率分析仪作为高端测量仪器,一般为高精度高带宽,带宽可以到2MHz甚至5MHz;功率计更多用于产品的检测和生产测试,所以带宽会相对低一些,一般在100KHz~500KHz;而电参数表多数用于低端应用产品,带宽一般不超过50KHz。




带宽的不同对测试结果而言到底有什么样的影响呢?下面我们看一个实际测试案例,在某LED测试现场,用两台带宽不同的功率计测试LED驱动的输入(市电工频50Hz)电参数,包括电压、电流、功率、功率因数等,测试结果如下图所示:




从图中可以看到,两台设备测试的电压、有功功率基本一致,但是功率因素确相差很大。而功率因数的计算跟无功功率有非常密切的关系,因此可以判断两台设备测试的无功功率肯定有相差。两台设备的标称的基本精度都一样,但带宽却相差很大。致远电子的PA310带宽为300KHz,而另一台设备的带宽只有5KHz,LED驱动模块的工作原理为开关输出,因此必然会有高频的信号引入,带宽低的设备测试不到高频信号,因此测试结果也就与带宽高的设备相差甚远。

为了验证测试结果确实是带宽引起的,我们对PA310进行了线路滤波器的设置,打开了一个5.5KHz的线路滤波器,而后对比两台测试的功率因素,结果两台设备的功率因素确实一致,这也就证明了带宽确实是影响测试结果的重要因素。


关键词:测量 仪器 测试    浏览量:4259

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