如何选购功率表(Power Meter)
交流电源功率表系用来测量设备在115/230V, 50/60Hz电源线上的功率消耗。
近年来,由于能源控制及环保之需求,因此精密电流、瓦特及功率因素之量测是首要任务之一。本文中将说明功率表之原理及如何从市场中选购最适合的功率表。
1. 功率表的原理
根据定义,功率表所测量之参数如下:
(注:交流电路以Vrms, Arms最主要的目地即是在电阻性负载下(PF=1),其功率值等于均方根值电压与电流之乘积,即W= Vrms x Arms at PF=1,此时与直流电路之功率计算是相容的)。
功率因素系指电压与电流波形之关系,上面的公式为一通案,即任何状况下均可以上述公式来计算功率因素,传统常使用的公式 P.F=cos仅适用于电压与电流波形均为正弦波的情形下。实务上仅适用于马达之电感性负载,而今天绝大多数的电子设备其负载型式为整流式之电容性负载,其电流不为正弦波,故需以 W/VrmsxArms 来计算才正确。
2. 功率表之实现方式
根据上述功率表原理之公式,功率表之实现方式可分为类比式转换器与数位式转换器,分述如下:
使用类比 IC 元件做乘法(平方)、开根号及积分等电路来完成上述之公式。经转换后,得到-直流电压,此直流电压与 Vrms、Arms、Watt 成正比,然后用低速的 3 位半或 4 位半的 A/D 转换器,将此直流电压转换为相对之数位显示,其方块图如下所示。
2.2 数位式转换器以数位读值显示
使用高速A/D转换器对电压电流波形同时取样,( 即如双轨数位示波器)然后使用中央处理器 CPU 与软体(依据下列之公式)来得到Vrms、Arms、Watt 的结果于显示器上,其方块图如下所示。
此种方式,当电压电流波形于一周期内的取样数愈多又 A/D 转换器的解析度愈高时,便可得到更佳的精确度。 4010/4011 于一周内同时对电压和电流波形取样 256 次,并使用12位元的高速 A/D 转换器,便可得到优于0/1%的精确度。

3. 那些是功率表中重要的规格
3.1 规格
3.1.1 精确度
3.1.2 电流的峰值系数
3.1.3 有效测量范围
3.1.4 校正周期
任何测量仪表均需定期校验,才可确保品质,而功率表之校验周期依不同工作原理而有所差异。类比式转换器由于有零件老化、漂移及温度等因素,影响仅3~6个月即需校验,而数位式转换器则可达一年。
3.2 要求试用/展示及做确认
3.2.1 不同厂牌 / 机型的 Power Meter 以一固定的产品用不同厂牌 / 机型的 Power Meter来测量,比较每个 Power Meter 的读值结果,如此便可了解功率表之特性、规格、原理等的差异性。
3.2.2 以一固定产品将其电源输入分别设定为 115V及230V,然后测试并记录结果。一般而言,同一台的功率表的读值应该十分接近,实际上于230V 时的功率读值通常会比 115V时为小,这是由于产品内部的电源供应器在230V时,其功率损耗较小的缘故。
4. 结论
博计的 4010/4011 数位化功率表是采用数位式转换器,具有 0.1% 的精确度,自动向上换档以避免产生电压、电流之不正确测量,从1%起的有效测量范围及可靠的一年校验周期。 4010/4011经各大厂商使用后,证实具有优异的一致性测量(对115V及230V而言),高精确度及高价格功能比,并具备 GPIB 标准介面,是一部值得您信赖又可解决贵公司产品之功率量测的最佳方案。