儀器帶寬如何影響測量結果？

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儀商導讀：使用儀器設備進行測試時，工程師們通常會發現這樣一個問題：同一個信號用不同的設備測試，得出的結果卻有所不同。到底哪一個結果才是準確的？這時選擇合適的設備進行測試，可以避免被錯誤的結果“迷惑”。

不同的測試設備都有典型的應用場合和測量范圍，之所以會出現測量結果不一致的情況，往往和測試設備本身的參數特性有關系，其中很關鍵的一個指標就是儀器的帶寬。帶寬不同的儀器，哪怕測試相同的信號，測試結果往往也都不同。

首先我們來看看儀器測量帶寬是什么。儀器的測量帶寬簡單而言就是儀器能夠測試的頻率范圍，我們將信號幅值衰減到-3dB的頻率點稱為帶寬截止頻率點，即在輸入某一頻率正弦波，測量到的幅度衰減為實際幅度的70.7%時，該頻率點稱為帶寬，如下圖所示。

不同測量儀器，其帶寬都不相同。原因有很多，有些是產品應用和測試對象決定的，比如某些測試應用，用不到很高的帶寬，或者信號頻率比較固定，測試也有對應的標準，如我們常見的電能質量分析儀，其主要針對電網信號做測量，而電網的信號頻率就是50Hz/60Hz，因此專用的電能質量分析儀的帶寬往往也在這個范圍。

又比如示波器，示波器的帶寬往往非常大，市場上常用的帶寬一般有200MHz、350MHz、500MHz，高頻應用還會用到1GHz以上的帶寬。因為示波器常用來捕獲時間很快的信號，并且要求能完整的還原波形形狀，所以帶寬必須很高才能實現功能。

還有一些儀器是因為產品定位不同或者本身的技術瓶頸問題，帶寬也各有差異。如功率分析儀、功率計、電參數表等。功率分析儀作為高端測量儀器，一般為高精度高帶寬，帶寬可以到2MHz甚至5MHz；功率計更多用于產品的檢測和生產測試，所以帶寬會相對低一些，一般在100KHz~500KHz；而電參數表多數用于低端應用產品，帶寬一般不超過50KHz。

帶寬的不同對測試結果而言到底有什么樣的影響呢？下面我們看一個實際測試案例，在某LED測試現場，用兩臺帶寬不同的功率計測試LED驅動的輸入（市電工頻50Hz）電參數，包括電壓、電流、功率、功率因數等，測試結果如下圖所示：

從圖中可以看到，兩臺設備測試的電壓、有功功率基本一致，但是功率因素確相差很大。而功率因數的計算跟無功功率有非常密切的關系，因此可以判斷兩臺設備測試的無功功率肯定有相差。兩臺設備的標稱的基本精度都一樣，但帶寬卻相差很大。PA310帶寬為300KHz，而另一臺設備的帶寬只有5KHz，LED驅動模塊的工作原理為開關輸出，因此必然會有高頻的信號引入，帶寬低的設備測試不到高頻信號，因此測試結果也就與帶寬高的設備相差甚遠。

為了驗證測試結果確實是帶寬引起的，我們對PA310進行了線路濾波器的設置，打開了一個5.5KHz的線路濾波器，而后對比兩臺測試的功率因素，結果兩臺設備的功率因素確實一致，這也就證明了帶寬確實是影響測試結果的重要因素。

看到這里，有人會問，帶寬是否越高越好，其實帶寬也并不是越高越好，因為帶寬越高，引入的高頻信號也就越多，很多高頻信號對測試結果會造成負面影響，這也不是我們所希望的。但是儀器的測試帶寬一定要能滿足被測設備的頻率范圍，否則測試不到真實信號，掩耳盜鈴，最終也是錯誤的結論。

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