使用数字万用表简化直流功率测量
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若要提高电流读数的分辨率，可以使用更大的分流电阻。
DCV 比率测量的其他注意事项
在 DCV1 和 DCV2 这两个电压测量的低侧，有几点需要特别注意。低侧感测端子和低侧输入 端子间的电势差不得超过 12 V，否则可能损坏数字万用表，或者是两个测量读数有一个出现 误差。要记住，低侧感测端子和低侧输入端子之间的任何电势差都可能增加参考电压读数的 误差，因为该电压与参考电压直接相关（请参见上文中的 DCV 比率）。如果您无法将电流感 测电阻与电路低侧串联，那么建议将电流感测电阻置于高侧。但是要确保短接低侧的接线， 从而获得负值的 DCV1 读数。
为了使噪声抑制和读取速率达到良好平衡，您需要进行一次 plc 测量。如果需要更快速的 读取关联，可以关闭自动量程并指定量程。一般而言，在首次读取后，DCV1 和 DCV2 读数 不得相隔两个积分周期以上。这意味着如果将积分设置设定为 1 NPLC（例如，60 Hz 市电 时为 16.6 ms，50 Hz 市电时为 20 ms），读数的时序间隔一般不得超过 2 NPLC（例如 60 Hz 市电时不超过 33.3 ms，50 Hz 市电时不超过 40 ms）。
有些 工程 师 认 为用一 台 数字万用 表 就 足够同时 测 量电 压 和电 流了，因为 数字万用 表 上有 两个不同端口，一个可以用于测量电压，另一个用于测量电流。但这种方法有几个问题。首 先，如果不更改内部配置的话，那么大部分数字万用表都无法同时获得这两种读数。内部 继电器 将 改 变 状 态，而且 量 程也会改 变，电 路可能 会 乱 成一团。因 此，电 流 和电 压 读 数 的 时序一般都是不可预测的。另一个问题是，这两个端口共用同一个公共的低侧（LO）端子。 在接线时必须非常小心，否则万一在电流端子或电压端子上施加了危险的浮置电压，就有 可能损坏数字万用表或被测器件（DUT）。因此，很多数字万用表制造商都不允许同时测量 电压和电流。
www.keysight.com/find/dmm
06 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
+
DCV2
–
Sense Ω4W
Input VΩ
HI
HI
200 Vpk
1000 VDC 750 VAC
LO
LO
!
500 Vpk
+
DCV1
–
10A
1
3A
图 5. 此处所示为两个 DCV 测量值的比率图。
+
PS
–
External shunt
+
–
DUT
Rload +
DCV1 DMM
–
测量技巧
如 果 您 选 择 外 部分流 器，则 必 须 确 保它足够稳定、阻值足够大，以便能 够承 受将 会 通 过 的电 流。是 德科 技 推出了 34330A 分流器，它能够承受 15 A 的连续电流，而且漂移量非常 低。该分流器是一个 0.001 Ω 的精 密电阻器，使用环氧树脂密封在塑料 壳中，通电后产生的漂移量极低。
如图 2 所示，我们在此例中，在被测器件输入端取得直流电压读数。随后将数字万用表与返 回路径上的被测器件串联。如图 3 所示，这样做是为了测量电流。启用对直流电流读数按 数学比例换算和定标之后，数字万用表会在读数值上加上一个增益。
图 2. 此处显示了被测器件输入端的 DCV 读数。
+
+
PS
–
Vburden
测量技巧
如果您需要测量的电流超过 Truevolt 系列数字万用表上的 10 A 量程，那 么可以考虑在 直 流电 压 端 子上使 用 外部分流器 或使 用 变 流器。您 仍 然 可以使 用 算 术 换 算 定 标 功能，将测 量值转换成您需要的单位。
测量技巧
负荷电压是指电流通过数字万用表 的分流电阻时所产生的电势变化。 要注意负荷电压及其可能对功率测 量精度造成的影响。
是德科技 使用数字万用表简化直流功率测量
应用简介
测试挑战：
– 使用一台数字万用表测量直流电压和电流 – 使用数字万用表测量功率
02 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
概述
大部分工程师都有测量功率的需求。实际上，功率测量通常能够告诉您关于您所测试目标的大部分信息。多年以来，数字万用表一直都是 测量功率的“重要”解决方案。虽然数字万用表可同时测量电流和电压，但受其内部体系结构的影响，其测量精度不是特别高。但是，如果 配合使用其他一些测量方法及合适的设备，那么就能使用台式数字万用表进行精确的 V/（I 电压/电流）测量。随后，您可以根据这些测量 值计算直流功率。本应用简介介绍了几种切实有效的方法，能够帮助您显著简化直流功率测量。
www.keysight.com/find/dmm
04 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
利用换算定标功能来获取功率读数（W）
在功率测量中，一般需要让电压和电流之一保持恒定，而改变另一个量。例如，如果电压保 持恒定，那么功率将随电流而变化。很多时候，您希望可以看到以瓦（W）为单位的数字万 用表读数，因为这样更直观。如果让一个参数保持恒定，例如电压恒定，您可以先取一个电 压读数，然后用同一台数字万用表测量电流。最后，您可以在 Truevolt 34465A 或 34470A 数字万用表上通过简单的换算定标，将电流测量值实时转换为以 W 为单位的功率值。
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03 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
使用数字万用表测量功率
直流功率测量中用到的最基本公式就是欧姆定律的延伸，即： P=V*I
使用数字万用表监测功率的典型配置是用一台数字万用表监测电压，用另一台数字万用表 测量电流。然后在计算机上计算功率。图 1 中展示了典型的直流功率测量配置。
图 4. 本屏幕快照显示了功率读数（W）以及增益和原电流读数。
近乎同时地测量电压和电流
如果电流或电压不是恒定的，那么前面介绍的方法可能并不适用。幸好，您还可以通过另 一种方法，使用 Truevolt 系列数字万用表以非常接近的间隔时间同时测量电压和电流。 这种方法需要使用一个外部电阻将直流电压测量值转换成电流值，这里会再次用到欧姆 定律。
DCV2 DMM
图 7. 此配置可以单独测量 DCV 和 DCI。
根据欧姆定律（I=V/R），我们用电压读数除以分流电阻的值，将 DCV2 读数转换成电流值。 在此例中，我们使用的是 34330A 分流器，其电阻为 0.001 Ω。那么电流读数为：
-000.165 mV/0.001 Ω = 165 mA
– +A–
DMM DCI
图 3.Βιβλιοθήκη Baidu可以使用此处所示的配置测量 DCI 电流。
DUT
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05 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
在图 4 中，您可以看到，所加的增益值就是图 1 中所取的直流电压读数。黄色读数为测得 的总功率（V*I），单位为 W，它将随着 DCI 测量值的变化不断更新。此外，您还要注意二 次测量中的原直流电流读数（蓝色）。您可以根据需要启用或禁用二次测量。在算术运算 （Math）菜单中，您还可以输入用户自定义的单位（最多 4 个字符），显示以 W 为单位的测 量结果。
图 8 显示了一个框图，如果您无法分离接地点以插入电流测量，那么建议您使用此框图。图 8 显示了一个框图，如果您无法分离接地点以插入电流测量，那么建议您使用此框图。仔细看 DCV1 的极性。它的两极被颠倒，以便将低侧输入连接至 DCV2 的低侧感测输入。
External shunt
+
–
DUT
Rload
图 6. 此处单独显示了比率测量的输入电压/参考电压测量值。
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07 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
在测量电流时，可以将分流电阻连接在比率测量的任意一侧。图 7 显示的配置实例使用 DCV1 和 DCV2 测量来单独测量直流电压和直流电流。
Truevolt 系列数字万用表具有直流电压比率测量功能，通常可以取两个 DCV 测量值，并报 告两者的比率。图 5 中展示了这两次测量的接线图。该比率是用输入端子上的电压除以参 考电压得出。参考电压是指两个单独测量值的差值，即高侧感测（HI Sense）端子和低侧输 入（LO Input）端子之间的电压，以及低侧感测（LO Sense）端子和低侧输入（LO Input）端 子之间的电压。为了方便讨论，我们将低侧输入端子和低侧感测端子短接。这样可以减小浮 置的 DCV1 和 DCV2 造成的测量误差。
请注意，参考电压测量必须在 ±12 VDC 范围内进行。此外，参考电压量程总是自动设定。
利用 DCV 比率，我们可以在比率测量的一侧连接一个外部电阻。DCV 比率测量通常会报告 比率；但是是德科技提供了二次测量功能，能够同时报告 DCV1 和 DCV2。利用此功能（位于 数字万用表的显示菜单中），我们可以单独查看比率测量的两个电压测量值（图 6）。
您面临的挑战：使用数字万用表测量功率
您 有一 个 低 功 率 的 直 流－直 流 转 换 器，需 要同时监 测电 压 和电 流消耗以了解其效率。一般情况下，您需要用一台数字万用表来 测量电压，用另一台监测电流。借助稳定的外部分流电阻和一台 Truevolt 系列数字万用表，您能以非常接近的间隔时间精确测量 更低功率水平的电压和电流。了解这种方法的限制之后，您可以 精准地测量直流功率特征。
–
+
DCV2
PS
DMM
–
DCV1 DMM
+
图 8. 此 DCV1 和 DCV2 配置用于已接地的电路。
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08 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
必须要注意的是，DCV1 和 DCV2 之间的读数不能同时获得。需要用数字万用表进行两次 单独的测量，获得这两个读数。此外，每个读数都会应用一个自动归零读数，以校正内部偏 移。在进行 DCV 比率测量时，不得禁用自动归零。由于用户无法控制读数的准确时序，因此 不建议使用此方法测量快速变动的功率。但是，如果要测量相对静态的功率，则建议使用 此方法。这种方法可以让您同时报告电压和电流，然后将测量值转换成功率。
图 1. 本图显示了使用两台数字万用表测量 DCV 和 DCI 的典型配置。
同时或近乎同时地监测电压和电流，需要使用两台数字万用表。这种方法非常灵活，您可以 测量较多级别的电压和电流。但是，由于需要监控两台数字万用表，所以操作起来也更加 复杂。而且如果要控制读数的时序，使它们互相接近，您可能需要某种计算机程序来控制 万用表。通常，您可能并没有此类资源，甚至没有时间创建和调试程序。
您面临的挑战：使用一台数字万用表测量直流电压 和电流
您的任务是测量蓝牙® 音箱（通常使用电池供电）的功耗。音箱的 工作电压为 19.2 V，电流消耗从几百微安到几安不等。您想要让电 压保持稳定，并同时监测电流，从而得到功耗（W）结果。Truevolt 系列数字万用表内置了电流测量结果换算定标功能。借助这个简单 的 功能，您 用已知电 压 乘 以 测 得 的电 流 值，便 可得 出功 率（W）读 数。Truevolt 系列数字万用表提供了多种显示功能和低电流量程，因 此您只需一台数字万用表即可测量功率。
+
+
PS
– DUT
– +A–
DMM DCI
+ DMM1 – DCV
测量技巧
Keysight N6705B 和 N6715B 直流 电源分析仪是两款专门用于测量功 率的 仪器。对于交 流 功率分析，是 德科技推出了全新的 PA2200 IntegraVision 功率分析仪。请访问 www. keysight.com，了解更多信息。
测量技巧
使用输入电压和参考电压二次测量 功能，可以禁用 Truevolt 系列数字 万用 表 上 的 算 术 换 算 定 标 功能。您 将无法对二次测量进行定标或使用 用户自定义的单位。
总结
使用一台数字万用表测量功率，有多种方法可以选择。如果电压或电流恒定，您可以使用定 标功能来读取变化的参数，并修改读数值，使其报告功率（W）。或者，如果两个参数变化 得相对缓慢，则可以使用外部分流器和 Truevolt 系列数字万用表的二次显示功能，同时显 示 DCV 和 DCI 读数。如果这两种方法对您的应用来说都不适用，则可以使用两台数字万用 表分别测量电流和电压，然后再使用外部软件将测量值同步到一起。
DCV 比率测量的其他注意事项
在 DCV1 和 DCV2 这两个电压测量的低侧，有几点需要特别注意。低侧感测端子和低侧输入 端子间的电势差不得超过 12 V，否则可能损坏数字万用表，或者是两个测量读数有一个出现 误差。要记住，低侧感测端子和低侧输入端子之间的任何电势差都可能增加参考电压读数的 误差，因为该电压与参考电压直接相关（请参见上文中的 DCV 比率）。如果您无法将电流感 测电阻与电路低侧串联，那么建议将电流感测电阻置于高侧。但是要确保短接低侧的接线， 从而获得负值的 DCV1 读数。
为了使噪声抑制和读取速率达到良好平衡，您需要进行一次 plc 测量。如果需要更快速的 读取关联，可以关闭自动量程并指定量程。一般而言，在首次读取后，DCV1 和 DCV2 读数 不得相隔两个积分周期以上。这意味着如果将积分设置设定为 1 NPLC（例如，60 Hz 市电 时为 16.6 ms，50 Hz 市电时为 20 ms），读数的时序间隔一般不得超过 2 NPLC（例如 60 Hz 市电时不超过 33.3 ms，50 Hz 市电时不超过 40 ms）。
有些 工程 师 认 为用一 台 数字万用 表 就 足够同时 测 量电 压 和电 流了，因为 数字万用 表 上有 两个不同端口，一个可以用于测量电压，另一个用于测量电流。但这种方法有几个问题。首 先，如果不更改内部配置的话，那么大部分数字万用表都无法同时获得这两种读数。内部 继电器 将 改 变 状 态，而且 量 程也会改 变，电 路可能 会 乱 成一团。因 此，电 流 和电 压 读 数 的 时序一般都是不可预测的。另一个问题是，这两个端口共用同一个公共的低侧（LO）端子。 在接线时必须非常小心，否则万一在电流端子或电压端子上施加了危险的浮置电压，就有 可能损坏数字万用表或被测器件（DUT）。因此，很多数字万用表制造商都不允许同时测量 电压和电流。
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06 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
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DCV2
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Sense Ω4W
Input VΩ
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200 Vpk
1000 VDC 750 VAC
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500 Vpk
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DCV1
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图 5. 此处所示为两个 DCV 测量值的比率图。
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External shunt
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Rload +
DCV1 DMM
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测量技巧
如 果 您 选 择 外 部分流 器，则 必 须 确 保它足够稳定、阻值足够大，以便能 够承 受将 会 通 过 的电 流。是 德科 技 推出了 34330A 分流器，它能够承受 15 A 的连续电流，而且漂移量非常 低。该分流器是一个 0.001 Ω 的精 密电阻器，使用环氧树脂密封在塑料 壳中，通电后产生的漂移量极低。
如图 2 所示，我们在此例中，在被测器件输入端取得直流电压读数。随后将数字万用表与返 回路径上的被测器件串联。如图 3 所示，这样做是为了测量电流。启用对直流电流读数按 数学比例换算和定标之后，数字万用表会在读数值上加上一个增益。
图 2. 此处显示了被测器件输入端的 DCV 读数。
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Vburden
测量技巧
如果您需要测量的电流超过 Truevolt 系列数字万用表上的 10 A 量程，那 么可以考虑在 直 流电 压 端 子上使 用 外部分流器 或使 用 变 流器。您 仍 然 可以使 用 算 术 换 算 定 标 功能，将测 量值转换成您需要的单位。
测量技巧
负荷电压是指电流通过数字万用表 的分流电阻时所产生的电势变化。 要注意负荷电压及其可能对功率测 量精度造成的影响。
是德科技 使用数字万用表简化直流功率测量
应用简介
测试挑战：
– 使用一台数字万用表测量直流电压和电流 – 使用数字万用表测量功率
02 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
概述
大部分工程师都有测量功率的需求。实际上，功率测量通常能够告诉您关于您所测试目标的大部分信息。多年以来，数字万用表一直都是 测量功率的“重要”解决方案。虽然数字万用表可同时测量电流和电压，但受其内部体系结构的影响，其测量精度不是特别高。但是，如果 配合使用其他一些测量方法及合适的设备，那么就能使用台式数字万用表进行精确的 V/（I 电压/电流）测量。随后，您可以根据这些测量 值计算直流功率。本应用简介介绍了几种切实有效的方法，能够帮助您显著简化直流功率测量。
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04 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
利用换算定标功能来获取功率读数（W）
在功率测量中，一般需要让电压和电流之一保持恒定，而改变另一个量。例如，如果电压保 持恒定，那么功率将随电流而变化。很多时候，您希望可以看到以瓦（W）为单位的数字万 用表读数，因为这样更直观。如果让一个参数保持恒定，例如电压恒定，您可以先取一个电 压读数，然后用同一台数字万用表测量电流。最后，您可以在 Truevolt 34465A 或 34470A 数字万用表上通过简单的换算定标，将电流测量值实时转换为以 W 为单位的功率值。
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03 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
使用数字万用表测量功率
直流功率测量中用到的最基本公式就是欧姆定律的延伸，即： P=V*I
使用数字万用表监测功率的典型配置是用一台数字万用表监测电压，用另一台数字万用表 测量电流。然后在计算机上计算功率。图 1 中展示了典型的直流功率测量配置。
图 4. 本屏幕快照显示了功率读数（W）以及增益和原电流读数。
近乎同时地测量电压和电流
如果电流或电压不是恒定的，那么前面介绍的方法可能并不适用。幸好，您还可以通过另 一种方法，使用 Truevolt 系列数字万用表以非常接近的间隔时间同时测量电压和电流。 这种方法需要使用一个外部电阻将直流电压测量值转换成电流值，这里会再次用到欧姆 定律。
DCV2 DMM
图 7. 此配置可以单独测量 DCV 和 DCI。
根据欧姆定律（I=V/R），我们用电压读数除以分流电阻的值，将 DCV2 读数转换成电流值。 在此例中，我们使用的是 34330A 分流器，其电阻为 0.001 Ω。那么电流读数为：
-000.165 mV/0.001 Ω = 165 mA
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DMM DCI
图 3.Βιβλιοθήκη Baidu可以使用此处所示的配置测量 DCI 电流。
DUT
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05 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
在图 4 中，您可以看到，所加的增益值就是图 1 中所取的直流电压读数。黄色读数为测得 的总功率（V*I），单位为 W，它将随着 DCI 测量值的变化不断更新。此外，您还要注意二 次测量中的原直流电流读数（蓝色）。您可以根据需要启用或禁用二次测量。在算术运算 （Math）菜单中，您还可以输入用户自定义的单位（最多 4 个字符），显示以 W 为单位的测 量结果。
图 8 显示了一个框图，如果您无法分离接地点以插入电流测量，那么建议您使用此框图。图 8 显示了一个框图，如果您无法分离接地点以插入电流测量，那么建议您使用此框图。仔细看 DCV1 的极性。它的两极被颠倒，以便将低侧输入连接至 DCV2 的低侧感测输入。
External shunt
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DUT
Rload
图 6. 此处单独显示了比率测量的输入电压/参考电压测量值。
www.keysight.com/find/dmm
07 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
在测量电流时，可以将分流电阻连接在比率测量的任意一侧。图 7 显示的配置实例使用 DCV1 和 DCV2 测量来单独测量直流电压和直流电流。
Truevolt 系列数字万用表具有直流电压比率测量功能，通常可以取两个 DCV 测量值，并报 告两者的比率。图 5 中展示了这两次测量的接线图。该比率是用输入端子上的电压除以参 考电压得出。参考电压是指两个单独测量值的差值，即高侧感测（HI Sense）端子和低侧输 入（LO Input）端子之间的电压，以及低侧感测（LO Sense）端子和低侧输入（LO Input）端 子之间的电压。为了方便讨论，我们将低侧输入端子和低侧感测端子短接。这样可以减小浮 置的 DCV1 和 DCV2 造成的测量误差。
请注意，参考电压测量必须在 ±12 VDC 范围内进行。此外，参考电压量程总是自动设定。
利用 DCV 比率，我们可以在比率测量的一侧连接一个外部电阻。DCV 比率测量通常会报告 比率；但是是德科技提供了二次测量功能，能够同时报告 DCV1 和 DCV2。利用此功能（位于 数字万用表的显示菜单中），我们可以单独查看比率测量的两个电压测量值（图 6）。
您面临的挑战：使用数字万用表测量功率
您 有一 个 低 功 率 的 直 流－直 流 转 换 器，需 要同时监 测电 压 和电 流消耗以了解其效率。一般情况下，您需要用一台数字万用表来 测量电压，用另一台监测电流。借助稳定的外部分流电阻和一台 Truevolt 系列数字万用表，您能以非常接近的间隔时间精确测量 更低功率水平的电压和电流。了解这种方法的限制之后，您可以 精准地测量直流功率特征。
–
+
DCV2
PS
DMM
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DCV1 DMM
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图 8. 此 DCV1 和 DCV2 配置用于已接地的电路。
www.keysight.com/find/dmm
08 | 是德科技 | 使用数字万用表简化直流功率测量 — 应用简介
必须要注意的是，DCV1 和 DCV2 之间的读数不能同时获得。需要用数字万用表进行两次 单独的测量，获得这两个读数。此外，每个读数都会应用一个自动归零读数，以校正内部偏 移。在进行 DCV 比率测量时，不得禁用自动归零。由于用户无法控制读数的准确时序，因此 不建议使用此方法测量快速变动的功率。但是，如果要测量相对静态的功率，则建议使用 此方法。这种方法可以让您同时报告电压和电流，然后将测量值转换成功率。
图 1. 本图显示了使用两台数字万用表测量 DCV 和 DCI 的典型配置。
同时或近乎同时地监测电压和电流，需要使用两台数字万用表。这种方法非常灵活，您可以 测量较多级别的电压和电流。但是，由于需要监控两台数字万用表，所以操作起来也更加 复杂。而且如果要控制读数的时序，使它们互相接近，您可能需要某种计算机程序来控制 万用表。通常，您可能并没有此类资源，甚至没有时间创建和调试程序。
您面临的挑战：使用一台数字万用表测量直流电压 和电流
您的任务是测量蓝牙® 音箱（通常使用电池供电）的功耗。音箱的 工作电压为 19.2 V，电流消耗从几百微安到几安不等。您想要让电 压保持稳定，并同时监测电流，从而得到功耗（W）结果。Truevolt 系列数字万用表内置了电流测量结果换算定标功能。借助这个简单 的 功能，您 用已知电 压 乘 以 测 得 的电 流 值，便 可得 出功 率（W）读 数。Truevolt 系列数字万用表提供了多种显示功能和低电流量程，因 此您只需一台数字万用表即可测量功率。
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– DUT
– +A–
DMM DCI
+ DMM1 – DCV
测量技巧
Keysight N6705B 和 N6715B 直流 电源分析仪是两款专门用于测量功 率的 仪器。对于交 流 功率分析，是 德科技推出了全新的 PA2200 IntegraVision 功率分析仪。请访问 www. keysight.com，了解更多信息。
测量技巧
使用输入电压和参考电压二次测量 功能，可以禁用 Truevolt 系列数字 万用 表 上 的 算 术 换 算 定 标 功能。您 将无法对二次测量进行定标或使用 用户自定义的单位。
总结
使用一台数字万用表测量功率，有多种方法可以选择。如果电压或电流恒定，您可以使用定 标功能来读取变化的参数，并修改读数值，使其报告功率（W）。或者，如果两个参数变化 得相对缓慢，则可以使用外部分流器和 Truevolt 系列数字万用表的二次显示功能，同时显 示 DCV 和 DCI 读数。如果这两种方法对您的应用来说都不适用，则可以使用两台数字万用 表分别测量电流和电压，然后再使用外部软件将测量值同步到一起。