測量電能*的儀器——功率分析儀中的帶寬有什么作用？

通過轉(zhuǎn)換電能可以獲得其他的能量進行使用，例如：電熱器或者電爐的熱量、發(fā)動機的動能、熒光燈的光能等等各類的能量。那么在物理層次上對此類能量如何進行評定的？因此就要說到今天的主角——功率分析儀。測量用電設(shè)備電功率的測量儀叫做功率分析儀。

其功能就是能夠?qū)o法感知的電功率信號轉(zhuǎn)換成為可肉眼觀測的數(shù)值(電功率值)形式，得知該電功率值的增減，因此便可掌握電器的性能以及節(jié)能情況。

面對消耗電能的產(chǎn)品進行開發(fā)和測評的時候，功率分析儀則是*的測量儀器。

一個信號能夠分解為一系列不同頻率正余弦函數(shù)的加權(quán)和。對此這些加權(quán)非零部分對應(yīng)的三角函數(shù)的頻率寬度則是帶寬(Bandwidth)。

功率分析儀的帶寬代表的是功率分析儀的電壓或電流通道能夠傳輸?shù)男盘柕纳舷揞l率與下限頻率之差。但是大部分功率分析儀的帶寬下限頻率十分低或能直接測量直流參數(shù)。所以，一般功率分析儀帶寬與其上限頻率是等同的。

功率分析儀的諧波分析，波形分析，電壓波動以及閃變測量等大多數(shù)的分析功能，都需要利用數(shù)字采樣技術(shù)，把連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為時域離散，幅值量化的離散時間數(shù)字信號。

【混疊示例】

上圖是用橫河WT5000進行測量得出的，采用了18bit ADC，其具備高達10MS/s的采樣頻率。

以防混疊，其解決方法如下：

可以直接提升采樣頻率，但是會受器件物理性質(zhì)限制，然后沒有辦法無限提升，

基于第一種辦法存在的問題進行調(diào)整，于是就出現(xiàn)了第二種方案：

對輸入信號進行帶寬限制，則是把所有輸入信號分量限制在采樣頻率的一半以下。模擬低通濾波器同樣可稱為抗混疊濾波器，可用于完成帶寬限制。在對帶寬進行限制時，抗混疊濾波器通過快速滾降提供足夠的阻帶衰減，以此來降低大幅高于奈奎斯特頻率的信號幅度。

【采樣電路簡易示例】

單只使用一種方法將會硬生生地衰減高于截止頻率的信號。因此需要依據(jù)應(yīng)用場景的不同，按抗混疊濾波器常見的三種濾波器頻率響應(yīng)特性來選用適合的濾波器。

巴特沃斯濾波器具備最平坦的幅度響應(yīng)。這代表著，該濾波器在通帶頻率范圍內(nèi)提供最平坦的增益響應(yīng)，且在過渡區(qū)具備適度的滾降。

貝塞爾濾波器提供統(tǒng)一的時間延遲，以便完成恒定的群延遲。這代表著，此濾波器具備隨頻率變化的線性相位響應(yīng)和優(yōu)異的脈沖輸入瞬態(tài)響應(yīng)。同樣優(yōu)異的相位響應(yīng)是以通帶的平坦度和通帶以外的初始滾降衰減較慢為代價的。

切比雪夫濾波器設(shè)計成在過渡區(qū)呈現(xiàn)出更陡峭的滾降，可是卻在通帶中具備著更多的紋波。

WT5000功率分析儀提供的濾波器的截止頻率為0.1kHz~100.0kHz(0.1kHz步進值)，但濾波器類型支持設(shè)置為巴特沃斯或貝塞爾。同時還支持固定為1MHz貝塞爾濾波器的AAF。