交流真有效值，你真的測(cè)出來(lái)了么？ 

許多商業(yè)和工業(yè)的裝置都為斷路器的頻繁誤跳閘所煩擾。造成這種現(xiàn)象的一方面原因是回路里的電流的測(cè)量值低于真實(shí)值。 

當(dāng)前的數(shù)字測(cè)量?jī)x器如此可靠，為什么又會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢？答案就是許多測(cè)量?jī)x器都不適合于測(cè)量失真（畸變）電流，而實(shí)際上大部分電流又是失真的。這意味著，在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行故障檢修或者性能測(cè)試分析時(shí)，有必要準(zhǔn)確測(cè)量交流電壓或電流的真有效值。 

什么是有效值？  

交流信號(hào)的有效值等于在同一負(fù)載上產(chǎn)生同等熱量所需施加的直流量有效值。 

測(cè)量有效值z(mì)ui嚴(yán)謹(jǐn)方法應(yīng)該是測(cè)量熱值，但是測(cè)量熱值通常只能在實(shí)驗(yàn)室條件下做到，有效值數(shù)學(xué)角度的定義如下：

實(shí)際中存在三種測(cè)量方法。 

1 、平均整流法  

通過(guò)精密整流與平均濾波電路實(shí)現(xiàn)，測(cè)量波形的“平均值（MAD）”，然后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)正弦波的有效值與MAD之間的固定比例關(guān)系，調(diào)整增益得到有效值。但是對(duì)于有失真的波形，rms/MAD值會(huì)發(fā)生改變，用這種方法會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重誤差。

表 1 RMS、MAD和波峰因數(shù)表 

2 、真有效值電路法  

按照有效值的數(shù)學(xué)定義，輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)平方、平均、開方電路的處理，zui終得到有效值，但實(shí)際中精度會(huì)受運(yùn)放等模擬器件的帶寬、低通濾波器的輸出紋波與建立時(shí)間設(shè)定的限制。經(jīng)典六位半萬(wàn)用表Agilent34401中就使用了該方法。 

圖 1 真有效值電路原理 

3 、數(shù)字采樣值計(jì)算法  

通過(guò)ADC對(duì)輸入信號(hào)采樣，然后在處理器中對(duì)采樣值進(jìn)行平方、平均、開方運(yùn)算，計(jì)算出有效值。測(cè)量精度與計(jì)算算法直接相關(guān)，一些數(shù)字化儀表及電能質(zhì)量分析儀中使用該方法。 

存在多種測(cè)量方法會(huì)引發(fā)的問(wèn)題  

由于存在三種不同的測(cè)量方法，對(duì)于同一信號(hào)源，不同儀器的顯示值有明顯差異的情況時(shí)有發(fā)生。如果現(xiàn)場(chǎng)沒有標(biāo)準(zhǔn)電壓源，就無(wú)法確認(rèn)哪個(gè)測(cè)量值才是準(zhǔn)確的。 

以下是使用電壓有效值年準(zhǔn)確度為51ppm電能功率標(biāo)準(zhǔn)源Fluke610，輸出50Hz標(biāo)準(zhǔn)正弦波，對(duì)比測(cè)試六位半萬(wàn)用表Agilent34401、電能質(zhì)量分析儀E6000、電能質(zhì)量分析儀fluke435的情況。 

圖 2 三臺(tái)機(jī)器對(duì)比測(cè)試場(chǎng)景 

結(jié)果三者的顯示值分別為：229.66V、229.97V、230.0V，可以發(fā)現(xiàn)E6000的精度已經(jīng)大幅度超過(guò)六位半萬(wàn)用表，比fluke435要高一位顯示小數(shù)，與校準(zhǔn)器zui接近，精度在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中zui高。 

表 2 對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù) 

由上述原理分析及實(shí)驗(yàn)對(duì)比可見，測(cè)量原理是交流信號(hào)有效值準(zhǔn)確測(cè)量的決定性因素 。廣州致遠(yuǎn)電子生產(chǎn)的電能質(zhì)量分析儀E6000使用的同步采樣技術(shù)，嚴(yán)格按照IEC61000-4-30定義的幅值測(cè)量方法進(jìn)行有效值計(jì)算，從而能實(shí)現(xiàn)了超越六位半萬(wàn)用表的測(cè)量精度。