低功耗和性能测量及相关指标

了解低功耗性能测量的基础知识是对低功耗系统的功耗进行准确评估并获得有效结果的关键。工程师了解相应基础知识后，可仔细检查功率特性，找出需要改进之处，并且优化功耗，从而提高能效并延长电池寿命。

要评估低功耗系统或设备的功耗和效率，必须扎实掌握功率性能指标。利用这些指标可深入分析系统功率利用率，从而帮助优化功率使用。常见的功率性能指标包括以下几项：

• 功耗 — 测量系统或设备使用的总功率。其对于评估整体能源使用情况以及确定潜在的功耗优化区域至关重要。降低功耗可延长电池使用寿命、降低能源成本并提高产品耐用性。
• 功率效率 — 反映系统将输入功率转换为有用功的效率。最大限度提高功率效率，有助于充分利用可用的功率资源，减少热能损耗并延长电池寿命。
• 能源效率 — 考虑给定时间内包括功耗和活动持续时间在内的总能耗。能源效率对于使用电池供电的设备尤为重要，此类设备必须优化能耗。
• 功率密度 — 对单位面积或单位体积功耗的评估。低功耗系统中，必须最大限度降低功率密度，以避免设备过热、延长组件寿命以及提高设备可靠性。
• 功率质量 — 评估电源的稳定性和可靠性。低功耗应用中，必须提供稳定的功率，才能避免压降或故障等系统性能问题。
• 休眠功率 — 测量系统处于低功耗休眠或空闲状态时的功耗。对于长时间处于休眠模式的低功耗设备，最大限度降低休眠功率有助于节能和延长电池寿命。

工程师了解和优化这些功率性能指标后，开发的低功耗系统可以最大限度提高能源效率，延长电池寿命，并确保系统和设备始终保持可靠的性能。

工程师在测量功率性能时，通常会考虑以下几个关键参数：

• 功耗 — 设备或系统使用的电量。功耗是评估设备能效的基本参数。功耗用于衡量特定时刻的能源使用率（例如，瓦特）。
• 电压 — 电路上两点之间的电势差。监控电压电平有助于维持系统运行和识别电压波动等问题。
• 电流 — 电路中流动的电荷。监控电流电平有助于评估功率使用情况和系统负载。
• 谐波 — 因功率系统中的非线性负载而出现的无用电频率。测量谐波有助于评估功率质量和识别潜在问题。
• 效率 — 设备将输入功率转换为输出功率的效率。监控和优化效率有助于节能和降低成本。
• 功率质量 — 影响系统运行和连接设备的电力特性。
• 能耗 — 设备在给定时间段内使用的能源总量。能耗测量一段时间内使用的能源总量（例如，千瓦时）。

这些参数对于深入了解功率系统的性能、效率和质量至关重要。工程师通过对这些关键参数进行有效监控和分析，可优化功率使用、识别潜在问题并提高整体功率性能。

功率性能测量在电子和半导体行业中发挥着不可替代的作用，有助于提高功率系统和设备的效率、安全性和可靠性。工程师了解和优化关键的功率性能指标后，可提高能效、延长电池寿命、始终获得可靠的性能。此外，有效监控关键参数有助于深入了解功率系统的性能、效率和质量。最终，这些战略性测量和分析有助于优化功率使用，从而及早发现潜在问题，并且显著提高整体功率性能。

目前，准确的低功耗性能测量在确保客户满意度和产品可靠性方面至关重要。如果不能正确评估低功耗性能，可能会给最终用户造成严重不良后果，影响其日常生活和经济利益。为说明产品评估的这一关键要素，我们将围绕消费电子和家用电器领域的两个典型示例展开探讨。我们将在探讨过程中，阐明营销宣传与产品实际性能之间的潜在差异，以及对可能遇到智能手机电池寿命缩短或家用电器电费异常的客户的后续影响。这些示例凸显了精确的低功耗性能测量对于实现效率和用户满意度的重要性。

示例1：消费类电子产品的电池寿命

假设一家智能手机制造商未准确测量其设备在待机或休眠模式下的低功耗性能。其结果是，制造商高估了设备能效。客户可能会发现购买的智能手机的实际电池寿命低于预期的宣传材料。手机在待机状态下可能会快速耗尽电池电量，从而使客户不满并带来不便。准确的低功耗性能测量对于确保客户获得符合预期的产品和满意的用户体验至关重要。

示例2：家用电器的能效

假设某家用电器制造商忽略了测量冰箱在空闲期间的低功耗性能。则制造商可能会声称该设备非常节能，并获得节能认证。但如果冰箱在空闲时间消耗的电量比宣传的多，那么客户的电费就会更高，而且冰箱可能无法达到其预期的节能效果。准确的低功耗性能测量对于确保设备的实际效率与其市场宣传相匹配至关重要。

上述两个示例中，不准确或不完整的低功耗性能测量可能导致客户不满，增加运营成本，并失去客户对产品或品牌的信任。客户会依靠这些测量的精度来做出明智的决定，并期望产品能够达到宣传的性能，尤其是在能效和功耗方面。

精度对于半导体行业至关重要。NI提供的硬件和软件解决方案针对低功耗性能测量所需的高精度和高效率进行了优化。NI数据采集(DAQ)硬件通过NI-9246和NI-9247等专用模块推向市场。其专业化水平不仅可确保准确和精确的测量，还可提供过流保护。例如，FlexLogger™软件是工程师用于构建确认与验证测试应用的无代码数据采集软件，而LabVIEW简化了该软件的硬件设置并提供了易用的图形编程界面。该软件可帮助测试工程师专注于解决问题，同时为其提供先进的测量和数据分析工具。

半导体行业的市场状况和需求在不断变化。NI PXI平台的模块化设计提供了无可比拟的灵活性，可通过定制来满足行业不断变化的测试需求。集成设计可加快测试速度并提高性能，这是立足于瞬息万变并且成本敏感的半导体市场的关键因素。这种集成方法不仅提高了测量性能，还减少了测试时间和总体成本，使NI产品成为低功耗性能测量的理想选择。以PXIe-4309数据采集模块为例，其具有板载信号平均和滤波功能、自动零点测量切换以及以及一种使用一对通道的剁波模式，它可以提供高水平的噪声抑制，并且能够实现准确和可重复的纳伏测量。随着半导体行业的不断发展，功率性能测量的适应性和精度越来越重要。

^{PXI低功耗性能硬件配置示例}

对于日新月异的电子和半导体行业，精确的功率性能测量有助于提高产品效率和产品可靠性。工程师借助关键指标和参数，可优化能源使用并延长电池寿命。NI的硬件和软件解决方案印证了精度和适应性对于这一要求苛刻行业的重要性。利用这些工具和详尽的分析结果，该行业可以更好地实现并超越其性能和可持续发展目标。

• 使用基于计算机的仪器测量电压、电流和功率