功率分析仪的两种平均化方法及详细计算公式

功率分析仪是一种测量电功率与其他电参数的一种仪器,也可称为电参数分析仪。作为一款测试设备，其功能主要用于电力电子产品电参数的测量。对于功率分析仪中的“隐藏”功能你们都知道那些？今天要分享的是横河功率分析仪中自带的平均功能。它的使用方法由西安安泰测试Agitek为大家分享！

平均功能主要分为两种平均化方法，分别是指数平均与移动平均( 还可成为线性平均)。平均功能主要针对于电源或负载的变动较大或输入信号的频率较低时数值显示不稳定、读取困难的现象有用。两者都具有详细的计算公式说明，可大多数的工程师在实际使用中却不能完全区分这两种平均化方式，甚至是使用使用场景上的区别，对此问题本篇采用计算图表进行简单的说明。

1、指数平均的公式

可以经过设置的衰减常数使数据指数平均，可利用下述公式求出平均值。

Dn: 通过第n次指数平均后显示的数值(第1次显示的数值D1等于M1)。

Dn–1: 通过第n-1次指数平均后显示的数值。

Mn: 第n次的测量数据。

K: 衰减常数(从2、4、8、16、32、64中选择)。

2、移动平均的公式

可以根据设置的平均个数把数据线性平均，且采用下述公式求出平均值。

Dn: 把第n–(m–1)次到第n次的m个数值数据线性平均后显示的数值

Mn–(m–1): 第n–(m–1)次的测量数据。

Mn–2: 第n–2次的测量数据

Mn–1: 第n–1次的测量数据

Mn: 第n次的测量数据

m: 平均个数(将在8、16、32、64、128、256内选择)。

假如单单大略地看这两个公式，虽然在运算上存在着很大的区别，可是却没有办法让工程师更加直观地理解这类平均化运算对实测测试结果能产生多大的影响，具体平滑处理到什么程度，衰减常数又将怎样选择。下面文章中选取了一段WT5000的DS功能记录的原始波形，利用EXCEL把两种平均方式按不同的衰减常数做出了简单的运算，同时把运算结果与原始波形进行对比。

在此因为触及的运算量比较多，这里就选取了指数平均衰减常数2、4、6、8、10，移动平均衰减常数8、16、32、64为例。在上述图中截选了一小部分的运算结果，显然我们面对这个运算结果没有办法对这两种平均化方式有任何直观的认识，因此将全部的运算数据导入二维图表，就可以比较清晰的看出区别了。

3、指数平均＆移动平均运算结果

上图中可以看到，原始波形在尖峰部分以及下降部分有锯齿形状的波动，不管是指数平均又或是移动平均采用8以上的衰减常数，都可以很好地平滑波形曲线。可是移动平均在低8的衰减参数影响下就出现了明显的相移，随着衰减次数的增加，相移与尖峰部分的平滑将会快速的上升。与移动平均相比，指数平均虽然随着衰减常数递增，但同时也出现了相移以及波峰的平滑，从总体来看，波形的形状并没有出现较为明显的改变。

本篇文章为了做对比，采用了较大的指数平均衰减常数（移动平均衰减常数只能选择8、16…..）,但在现实的测试中，大家可以设置较小的指数平均衰减常数如2、4、6等，如此一来波峰的平滑以及相移将能够做到较好的权衡处理。实际应用中，因为原始数据是积分处理后RMS或者有功等值，波动很少会像本例中这么剧烈，假如单单是针对突发性的数据波动，将可采用较低次数的指数平均，平滑数值曲线，对于实际读数也不会有明显的延迟。

假如面对较为剧烈波动的数值曲线平滑处理，大家可考虑利用高次数的指数平均或者低次数的移动平均。对于移动平均的衰减参数选择需要谨慎处理，较大的衰减参数会完全改变测量数值的波动曲线，导致错误的测量结果。

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审核编辑：汤梓红