巧用示波器計算功率

示波器主要用于測量電流和電壓，然后通過一系列魔術般的數學公式就可以計算出功率。遺憾的是，功率有許多種類：瞬時功率、有功功率、視在功率和無功功率。這么多的功率術語經常讓人感到困惑。本文介紹了如何在Teledyne LeCroy HDO 6000示波器上使用功率分析軟件包獲得功率值，不再需要費勁地做正確的數學計算。

不管是模擬還是數字示波器都是電壓響應儀器。電流是用合適的變換電路測量得到的，通常是用電流探針或阻性分流電路。示波器顯示器上顯示的是電壓或電流對時間的瞬時函數。這兩個數值的乘積就是瞬時功率。

圖1顯示的是一個基本的線路功率測量。

圖1：在配置有功率分析功能的HDO 6000示波器上顯示的功率測量組件(瞬時電壓、電流和功率)。有功功率和視在功率是自動計算和顯示的。

瞬時電壓(通道1)和電流(通道2)的乘積就是瞬時功率，如圖底部的線路功率軌跡所示。注意，功率波形中包含一個兩倍于電流或電壓頻率的波形，并且有一個直流偏移量。這個直流偏移量代表了向負載提供的平均功率。平均功率或有功功率用符號P表示，測量單位是瓦特(W)。在圖1中，有功功率通過判斷瞬時功率波形的平均值自動確定。在這個例子中，有功功率顯示為參數rpwr，其值為25.11W。

有效(rms)電流和有效(rms)電壓的乘積被稱為視在功率。視在功率用符號S表示，測量單位是伏安(VA)。在上述這個例子中，視在功率等于：

S = 120.59*0.328 = 39.6VA

視在功率是自動計算和顯示的，參數為apwr。對于阻性負載來說，視在功率和平均功率是相等的。

平均功率與視在功率之比就是功率因數。在正弦波信號的情況下，功率因數等于電流與電壓波形之間相位角的余弦值。功率因數的計算更常見的是有功功率與視在功率的比值。在本例中，功率因數也是自動計算和顯示的，使用參數pf。功率因數值為0.633。

Icrest是電流波形的振幅因數。振幅因數是電流峰峰值與有效值的比值。

無功功率N可以使用以下公式代入有功功率和視在功率計算得到：

N = (S2-P2)1/2

無功功率的單位是伏安無功或VAR。大多數用戶對有功功率和功率因數感興趣，因此無功功率沒有自動計算。