半波数据测量分析
关于电流半波测量问题
一、 交流波形如下：
1、阻性状态下的数据计算：如上图所示：为一电流波形半波示意图：假设其峰值为Am ，其全波的有效值为I全，半波的有效值为I半。同样，电压的峰值为Um，其全波的有效值为U全，半波的有效值为U半
在纯阻性负载时，其理论计算公式如下：
在纯阻性时，可以得出如下结论：半波电压、电流的有效值为其全波电压、电流有效值的0.707.，半波功率为其全波功率的1/2.
以上计算是在纯阻性负载下的理论计算值。
2、交流正弦半波波形分析:根据傅里叶级数变换，半波波形用以下公式表示：
即正弦半波是由一直流分量、基波及偶次谐波组成。其中：
直流分量为：Am/π
基波为： Am/π*（π/2*sinωt）=Am/2*sinωt
上述公式中，剩余的部分为其偶次谐波分量。
3、关于仪表采样及计算：
由于正弦交流半波是由直流分量、基波及偶次谐波组成，所以，如果要取得正确的测量值，必须正确选择仪表，因为：
A、交流测试仪表：用此种仪表测量，如果此仪表使用电压或电流互感器，则交流正弦半波中的直流分量 Am/π 肯定会被互感器滤掉，所以，此种仪表测试的电压、电流及功率存在较大的误差。
B、直流仪表：如果选用此类仪表，该类仪表通常会将交流分量部分（基波—Am/2*sinωt、偶次谐波）滤掉，所以，其测试的数值仅为直流分量部分，所以，误差较大。
综合以上所述、那么，那种仪表能够测试此类波形呢？要测试此类波形，仪表需要具备以下几种基本条件，才能正确测量交流正弦波及类似的各种波形：
A、电压、电流采样部分一般采用电阻采样或其他能产生同样效果的方式，互感器采样绝对不行，不能采用互感器采样方式
B、采样方式一般采用直接采样方式，最好不要将原始信号进行转换后再进行测量。
C、采样部分不能存在过滤直流或过滤交流信号的电路。
D、仪表内部采样及计算必须采用 方均根 的计算方式，才能保证所测数据的准确性。
4、能准确测量的仪表：针对电流正弦半波及其他类似的带直流分量的各种波型的测量，我公司推出了8716C交直流数字电参数测量仪，此种仪表，是在分析及测试此类波形的基础上，根据实际测量要求，进行了相应的设计及优 化，使之能够准确地测量该种波形，而与87b系列(8705b/8706b/8715b/8716b)等类似的带互感器采样的仪表，在测试此种波形时数据差别极大。不能进行准确测量。
5、实际使用的情况：我公司的8716C电参数测量仪，在交流测试状态下，测试阻性全波、畸变波、二极管形成的半波、单双向晶闸管形成的波形、对称及非对称的方波、三角波、锯齿波等其他类似波形中，与国内外多种仪表进行比对测试中，都达到了其等级要求，在实际使用过程中，也得到了相应的验证。
注:以上公式中所列出的数据，是针对阻性状态下的理论值，在感、容性状态下、测试的数据与之有较大的差别。
二、 各类仪表测试数据对比：
1、阻性全波测试数据：（电压、电流均为全波）
仪表型号 | 精度等级 | 可测半波 | 被测物品 | 电压 | 电流 | 功率 | 测试结果 |
8716C | 0.5 | 可 测 | 电阻 | 100.3 | 0.475 | 47.5 | 合格 |
日本横河 | 0.2 | 可 测 | 电阻 | 100.2 | 0.475 | 47.4 | 合格 |
美国Fluke | 0.05 | 可 测 | 电阻 | 100.2 | 0.474 | 47.5 | 合格 |
8715B | 0.5 | 不可测 | 电阻 | 100.3 | 0.475 | 47.4 | 合格 |
2、阻性半波测试数据：（电压接全波，电流通过二极管形成的半波）
仪表型号 | 精度等级 | 可测半波 | 被测物品 | 电压 | 电流 | 功率 | 测试结果 |
8716C | 0.5 | 可 测 | 电阻 | 100.2 | 0.333 | 23.4 | 合格 |
日本横河 | 0.2 | 可 测 | 电阻 | 100.2 | 0.334 | 23.5 | 合格 |
美国Fluke | 0.05 | 可 测 | 电阻 | 100.3 | 0.334 | 23.5 | 合格 |
8715B | 0.5 | 不可测 | 电阻 | 100.3 | 0.256 | 23.4 | 不合格 |
3、感性全波测试数据：（电压、电流均为全波）
仪表型号 | 精度等级 | 可测半波 | 被测物品 | 电压 | 电流 | 功率 | 测试结果 |
8716C | 0.5 | 可 测 | 吸尘器 | 227.2 | 3.817 | 834 | 合格 |
日本横河 | 0.2 | 可 测 | 吸尘器 | 227.1 | 3.815 | 833 | 合格 |
美国Fluke | 0.05 | 可 测 | 吸尘器 | 227.2 | 3.817 | 834 | 合格 |
8715B | 0.5 | 不可测 | 吸尘器 | 227.2 | 3.816 | 834 | 合格 |
4、感性半波测试数据：（电压接全波，电流通过二极管形成的半波）
仪表型号 | 精度等级 | 可测半波 | 被测物品 | 电压 | 电流 | 功率 | 测试结果 |
8716C | 0.5 | 可 测 | 吸尘器 | 228.0 | 3.620 | 549 | 合格 |
日本横河 | 0.2 | 可 测 | 吸尘器 | 228.1 | 3.620 | 549 | 合格 |
美国Fluke | 0.05 | 可 测 | 吸尘器 | 228.1 | 3.619 | 549 | 合格 |
8715B | 0.5 | 不可测 | 吸尘器 | 228.1 | 1.068 | 127.5 | 不合格 |
三、关于半波测试的结论
1、从上面的数据来看，对于1和2中对电阻测试的情况，完全满足上面的理论值，既电压、电流在半波状态下，其有效值为全波有效值的0.707左右。
2、从上面3和4测试的感性负载来看，半波电流是全波的0.948(此数据针对本试验物品的数据)，而与阻性负载的0.707的关系差别极大。主要原因如下图所示：
A、普通正弦波形
B、阻性负载下的正弦半波波形
C、感性负载下的正弦半波图形
注：以上波形为试验中得到的电流波形
3、从上面的图示中可以看出：
A、图示3中：当负载为阻性时，波形由全波变为半波时，波形的幅值不变，同时，计算出的电流值，也满足半波电流有效值=0.707的全波的有效值。
B、图示4中：当负载为感性时，波形由全波变为半波时，波形的幅值增大（本试验中大概为增加28%）。所以，在计算电流值时不满足半波电流有效值=0.707的全波的有效值。
4、 幅值增大的原因：图示4中，当电流波形在感性负载下，由全波变为半波时，半波电流波形幅值增大28%（本试验中的数据）的原因是因为感性负载中的感性器件能量交换问题，当感性负载在通电运行时，负载在维持正常的运转外，还在感性器件中存储一部分能量，当波形为全波时，其储存的能量处于一个稳定的状态；当设备处于“t空”的状态下，设备中的感性器件处在能量释放状态，当设备处于“t占”状态，流过设备的电流，不仅要维持设备的运转，还要为感性器件提供储存的能量，所以，此时，电流增大，增大的幅值，与感性器件的本身特性及周边器件有关。