本文從基本誤差與參比條件的角度對某進口高精度功率分析儀的實際精度進行了全面剖析，其中涉及精度標稱的不同方法，旨在幫助消費者認清其真實性能，若不良商家以此類方法蒙蔽消費者，責任自負，與本文作者無關！

一功率分析儀基本誤差和參比條件的概念

　　功率表、功率分析儀等電測量儀表的測量精度通常采用準確度等級表示，而準確度等級指數通常就是儀表的誤差的百分數的分子。

　　例如：0.2級功率表表示其誤差不大于0.2%量程。

　　電測量儀表的測量精度也常用下屬方式表示：

　　±(0.5%讀數+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，是因為儀表的誤差并非一成不變，諸多因數都會影響儀表的測量誤差。為了對儀表的誤差進行量化，我們可以將儀表在多數情況下的使用條件作為量化儀表誤差的條件，這時的誤差稱為基本誤差，條件就稱為參比條件。

二功率分析儀指標虛高實例分析

　　某艦船電力推進電機試驗時，電機采用變頻器供電，變頻器輸出額定頻率為12.5Hz，試驗關注的頻率范圍為1Hz～15Hz，變頻器載波頻率為2kHz，試驗需要測量變頻器輸出PWM的基波及諧波。

　　試驗采用某標稱精度為0.02%的進口高精度功率分析儀，測量結果與設計值相差甚大，并且多次測量結果一致性較差。

　　本文通過對其公布的技術資料進行分析，結合實際應用，對其在不同使用條件下的基本誤差進行詳細剖析。

01高精度功率分析儀宣稱精度指標

　　該進口高精度功率分析儀產品技術文檔封面標稱的精度指標如下：

圖1 某進口高精度功率分析儀宣傳精度

02工頻正弦波時的精度指標

　　按照字面意思，該進口高精度功率分析儀基本誤差應不大于讀數的0.02%。實際是不是如此呢？

　　查看其詳細技術指標，發現在下述參比條件下，該高精度功率分析儀可獲得最小的基本誤差和最高的測試精度。

　　a、正弦波測試條件（非諧波模式）

　　b、頻率為45Hz～66Hz

　　上述條件下，其基本誤差為：讀數的0.02%+量程的0.04%。若按照傳統習慣，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，商家先將指標進行分拆，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！

圖2 進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 進口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第二步

03試驗頻率及正弦波條件下的基本誤差分析

　　試驗關注頻率為1Hz～15Hz，而非45Hz～66Hz。

　　查看其詳細技術指標，該儀器在0.1Hz～30Hz范圍內的基本功率精度為：讀數的0.2%+量程的0.3%。其基本誤差為：量程的0.5%。

圖4 進口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第三步

04試驗頻率及非正弦波條件下的基本誤差分析

　　由于試驗需要測量基波有效值，而被測量為非正弦量，需要采用諧波模式。

　　查看其詳細技術指標，諧波模式下，該儀器在0.1Hz～30Hz范圍內的基本功率精度為：讀數的0.25%+量程的0.4%。其基本誤差為：量程的0.65%。

圖5 進口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第四步

05實際試驗條件下的基本誤差分析

　　分析其參比條件應包括：

　　a、按照相關標準要求，測試儀器的帶寬應高于載波頻率的6倍，因此，儀器帶寬應大于12kHz。

　　b、測量基波需要采用傅里葉變換，采用交流數字采樣完成，采樣頻率需滿足采樣定理的要求。

　　該進口高精度功率分析儀采用交流數字采樣方法測量，基波及諧波測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。

　　而信號帶寬遠遠高于3kHz，為了滿足采樣定理的要求，需開啟截止頻率低于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，無法滿足諧波檢測的要求。

　　此時，儀器的基本功率精度為：讀數的1.4%+量程的0.4%。其基本誤差為：量程的1.8%。

圖6 進口高精度功率分析儀基本誤差及精度大揭秘第五步

三根據實際實際使用條件判斷功率分析儀基本誤差

　　第二節分析的某進口高精度功率分析儀的五種基本誤差標稱方式中，除了封面宣傳之外，在注明參比條件的情況下，都屬于正確的標稱方式。其意為在對應參比條件下，功率分析儀實際能夠達到的基本誤差指標。

　　然而，即便是不考慮錯誤標稱方式，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際精度到底是多少呢？

　　首先，確定能夠囊括實際使用條件的所有參比條件，如果沒有符合要求的參比條件，說明該功率分析儀在實際使用條件下，測量精度不可知！

　　例1：永磁直驅風力發電機組試驗中，考慮風機低速旋轉時的風機及變流器性能，要求測量1Hz輸出時的諧波。

　　按照第二節的分析，諧波測量基本誤差不可知！

　　例2：永磁直驅發電機試驗中，輸出電壓頻率為1Hz～15Hz，有一定的諧波含量，要求準確測量基波。

　　按照第二節的分析，應采用傅里葉變換的方式，但是，可以關閉防混疊濾波器，基波測量基本誤差為0.65%。

　　例3：例2中，不考慮諧波影響，只需測量真有效值。

　　按照第二節的分析，測量基本誤差為0.5%。

　　例4：工頻正弦波供電的電機試驗，不考慮諧波影響，要求準確測量基波。

　　按照第二節的分析，測量基本誤差為0.06%。

四實際使用條件與功率分析儀基本誤差的參比條件的統一

　　基本誤差是反映測量儀器的測量精度的重要指標之一，是用戶選擇測量儀器的重要參考指標。

　　傳統交流電量測量儀器儀表，測量對象大多為工頻正弦電量，工頻和正弦成了默認的兩大參比條件，基于工頻正弦電量的測量方法也較簡單且成熟，相關產品標準對標稱儀器儀表基本誤差的參比條件有明確的規定。基本誤差對應的參比條件主要是溫濕度、大氣壓等環境條件，對被測電量本身除了幅值和功率因數之外，幾乎很難再提出其它的參比條件。

　　因此，對于傳統交流電量測量儀器儀表，用戶往往不關心參比條件，也能得到與基本誤差相當的實際測量精度，這是因為，大多數情況下，使用條件與參比條件本身已經高度統一。

　　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量與分析，是變頻調速技術發展的產物，目前尚無相應的國家標準和行業標準對其參比條件作出明確的規定。

　　這種情況下，了解實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應的參比條件能夠囊括實際使用條件，比追求片面的高精度指標更有意義！

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