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王建伟

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功率的定义

马力就有马的力气吗?被太多人误解了的问题!
一匹马力就有一匹马的力气吗?从字面很多人都会这么理解!其实马力是和kw/h一个意思都是功率单位。马力以匹为单位可以说是一种古老的功率单位现在规定的一匹马力相当于735.5W。以前农村有种拖拉机叫做八匹同样指的是拖拉机的功率为八匹马力!
以上讲的功率单位,那么功率到底是个什么东西?
功率被的定义为能量在系统之间或系统内的元件之间传递的速率。给定元件既可以供给能量(功率由起信号源作用的元件供给)或者能量也可以被元件吸收(功率向起负载作用的元件提供)。既然功率有单位那就伴随着测量。以上的定义就引起以下的两大功率测量:1确定经过功率计或测量系统从信号源传输至负载功的功率的功率计或测量方法(传输测量)。2吸收被测量功率的功率计或测量方法(吸收测量)。
功率的基本定义也可以用以下关系式描述:
功率=d(能量)/dt和能量=(功率)dt
监视能量变化的速率是确定被传输功率的方法的基础,而电能变换成热能及其带来的温升是测量被吸收功率的许多方法的基础。另一些关系式则描述用于电功率测量的其他方法的基础。瞬时功率可以由下面的关系式求出:
功率=电压X电流
式中,功率、电压和电流之值是任意给定时刻的瞬时值。若电压和电流(直流)不随时间变化,则瞬时功率为常数并且可以作为被测的量。交流信号所使用的功率计提供平均功率的测量,他是在信号一个周期的时间内发生的净能量变化速率。平均功率与瞬时功率由下式相联系
P=∫0Tv(t) X i(t)dt 式中,p为平均功率;v(t)为瞬时电压;i(t)为瞬时电流;T为信号周期。
虽然存在着能给出上升时间为几纳秒的射频功率脉冲分布情况的响应极快的功率检测元件,但他们仍不能对瞬时功率起响应,他们的响应经校准,以指示在几纳秒时间间隔期间存在的平均功率。
其他类型的功率计对信号功率的长期平均起响应,如果电压和电流用连续波(CW)正弦波形表示,则平均功率的表达式变为P=VIcosθ 式中,P为平均功率,W、V为电压的有效值(均方根值);I为电流的有效值;θ为电压相对于电流的相位。
实践中,用于吸收功率的功率检测元件呈现电阻性负载;所以电压和电流同相(θ=0)。由于V=IR,故以下公式适用:P=V2/R或者P=I2R
在某些设计中,功率检测元件起平方律检波器的作用。这类检波器具有的响应机理是其输出与外加电压或电流的平方成正比,因而服从P=V2/R和P=I2R中的幂次关系。表明利用平方律机理的另一种途径是规定功率传感器具有真有效值响应。若包含许多频率分量的信号有待测量,则这类传感器将正确的对由下式表示的总功率起响应Ptotal=(V12+V22+V32+…Vn2)/R上式表明,总功率由V1到Vn表示的每个正弦信号的功率含量之和确定。功率含量可能具有调制边带、谐波或多频率的形式。方波传感器的例子就包括利用的热原理或利用工作在小于10uW功率电平上的二级传感器。

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