用P6015A探頭校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器開路輸出電壓

電浪涌發(fā)生器是電磁兼容抗干擾試驗(yàn)中用到的重要儀器。它由直流電壓發(fā)生器、放電開關(guān)、波形網(wǎng)絡(luò)組成。主要用于模擬沿電網(wǎng)傳播的電浪涌對電子儀器設(shè)備的沖擊過程，考察被測試電子儀器設(shè)備的抗電浪涌的能力。對電浪涌發(fā)生器的校準(zhǔn)，依據(jù)《GB／T 17626.5-1999》中的規(guī)定，主要校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器開路輸出電壓和短路輸出電流兩個(gè)參數(shù)。本文主要論述用P6015A探頭校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器開路輸出電壓。

　　1 電浪涌發(fā)生器開路輸出電壓的技術(shù)參數(shù)

　　校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器開路輸出電壓時(shí)，同時(shí)可以校準(zhǔn)開路輸出電壓脈沖波前時(shí)間T1和開路輸出電壓脈沖半坡時(shí)間T2，典型的1.2／50μs開路電壓波形技術(shù)參數(shù)如下：

　　開路輸出電壓：(0.5～4.0)kV±10％；開路輸出電壓脈沖波前時(shí)間：1.2μs±30％；開路輸出電壓脈沖半坡時(shí)間：50μs±20％；極性：正極性、負(fù)極性；等效輸出阻抗：2Ω。

　　1.2／50 μs開路電壓波形圖如圖1所示。

　　2 校準(zhǔn)方法

　　根據(jù)《GB／T 17626.5-1999》中的要求，電浪涌發(fā)生器開路狀態(tài)負(fù)載要大于或等于10 kΩ，因此選用TEK公司的P6015A探頭和DPO4104數(shù)字示波器校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器開路輸出電壓。

　　P6015A是一種高壓探頭，衰減比為1 000：1，它由高壓探頭和補(bǔ)償盒兩部分組成，探頭、補(bǔ)償盒和連接導(dǎo)線采用了等電位屏蔽技術(shù)，具有線性好、抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。與示波器(阻抗必須設(shè)置為1 MΩ，P6015A電路設(shè)計(jì)要求)配套使用，可以測量交直流電壓和脈沖峰值電壓。主要技術(shù)指標(biāo)：輸入阻抗為100 MΩ，阻抗準(zhǔn)確度±2％，輸入電容小于或等于3 pF，直流電壓測量最大20 kV，脈沖電壓測量最大40 kV，帶寬75 MHz，上升時(shí)間不大于4.67 ns，作為標(biāo)準(zhǔn)儀器能滿足校準(zhǔn)技術(shù)要求。

　　P6015A校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器開路電壓連接圖如圖2所示。

　　操作步驟：

　　(1)把DPO4104數(shù)字示波器的阻抗設(shè)置為1 MΩ，與P6015A高壓探頭輸出端連接，然后將發(fā)生器輸出端的“高端”連接到P6015A高壓探頭輸入端的“高端”，發(fā)生器輸出端的“低端”連接到P6015A高壓探頭的輸入端的“低端”。

　　(2)設(shè)置發(fā)生器電壓極性和校準(zhǔn)點(diǎn)(如：±160 V，±500 V，±1 000 V，±2 000 V，±3 000 V，±4 000 V)，示波器垂直靈敏度隨校準(zhǔn)點(diǎn)的不同而變化，調(diào)整時(shí)間檔和觸發(fā)模式，使波形占屏幕的80％左右，記錄測量數(shù)據(jù)，保存不同點(diǎn)波形圖，完成所有校準(zhǔn)點(diǎn)。

　　(3)對發(fā)生器開路輸出電壓脈沖波前時(shí)間T1測量時(shí)，連接如圖2所示，可以和開路電壓峰值一同校準(zhǔn)，將示波器掃描時(shí)間置合適檔位，用游標(biāo)測量脈沖波前時(shí)間(30％～90％)T，用公式：T1=1.67×T(《GB／T17626.5-1999》中的規(guī)定)計(jì)算出每一個(gè)電壓點(diǎn)對應(yīng)的T1值。

　　(4)對發(fā)生器開路輸出電壓脈沖半坡時(shí)間T2測量時(shí)，連接如圖2，可以和開路電壓峰值一同校準(zhǔn)，將示波器掃描時(shí)間置合適檔位，用游標(biāo)測量每一個(gè)電壓點(diǎn)對應(yīng)的T2值。

　　3 不確定度分析

　　用P6015A高壓探頭和DPO4104數(shù)字示波器對UCS500M4模擬器電浪涌發(fā)生器開路輸出電壓測量，以1 000 V電壓點(diǎn)為例，重復(fù)測量10次，測量結(jié)果如表2所示。

　　發(fā)生器開路輸出電壓不確定度評定，測量不確定度由A類和B類組成：

　　4 校準(zhǔn)中注意的事項(xiàng)

　　在校準(zhǔn)中應(yīng)注意以下問題：

　　(1)P6015A探頭補(bǔ)償盒不能隨意調(diào)整，以確保探頭的各項(xiàng)參數(shù)不變；

　　(2)P6015A使用時(shí)必須把地線連接好，以確保儀器和人員的安全；

　　(3)P6015A使用時(shí)間：在0～35℃溫度下，長時(shí)間使用(≥30 min)時(shí)，測量電壓上限為14 kV；短時(shí)間使用(<30 min)時(shí)，測量電壓上限為20 kV。否則可能會(huì)由于溫度升高引起輸出衰減比發(fā)生較大變化，甚至對高壓探頭的絕緣性能產(chǎn)生不利影響。

　　5 結(jié) 語

　　用TEK公司P6015A高壓探頭和數(shù)字示波器DPO4104校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器開路輸出電壓及開路輸出電壓脈沖波前時(shí)間和開路輸出電壓脈沖半坡時(shí)間，確保了電浪涌發(fā)生器性能參數(shù)的準(zhǔn)確可靠。在計(jì)量工作中可以廣泛地應(yīng)用。