用P6015A探頭校準電浪涌發生器開路輸出電壓

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

　　1 電浪涌發生器開路輸出電壓的技術參數

　　校準電浪涌發生器開路輸出電壓時，同時可以校準開路輸出電壓脈沖波前時間T1和開路輸出電壓脈沖半坡時間T2，典型的1.2／50μs開路電壓波形技術參數如下：

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

　　1.2／50 μs開路電壓波形圖如圖1所示。

　　2 校準方法

　　根據《GB／T 17626.5-1999》中的要求，電浪涌發生器開路狀態負載要大于或等于10 kΩ，因此選用TEK公司的P6015A探頭和DPO4104數字示波器校準電浪涌發生器開路輸出電壓。

　　P6015A是一種高壓探頭，衰減比為1 000：1，它由高壓探頭和補償盒兩部分組成，探頭、補償盒和連接導線采用了等電位屏蔽技術，具有線性好、抗干擾能力強、性能穩定等特點。與示波器(阻抗必須設置為1 MΩ，P6015A電路設計要求)配套使用，可以測量交直流電壓和脈沖峰值電壓。主要技術指標：輸入阻抗為100 MΩ，阻抗準確度±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，上升時間不大于4.67 ns，作為標準儀器能滿足校準技術要求。

　　P6015A校準電浪涌發生器開路電壓連接圖如圖2所示。

　　操作步驟：

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

　　(2)設置發生器電壓極性和校準點(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點的不同而變化，調整時間檔和觸發模式，使波形占屏幕的80％左右，記錄測量數據，保存不同點波形圖，完成所有校準點。

　　(3)對發生器開路輸出電壓脈沖波前時間T1測量時，連接如圖2所示，可以和開路電壓峰值一同校準，將示波器掃描時間置合適檔位，用游標測量脈沖波前時間(30％～90％)T，用公式：T1=1.67×T(《GB／T17626.5-1999》中的規定)計算出每一個電壓點對應的T1值。

　　(4)對發生器開路輸出電壓脈沖半坡時間T2測量時，連接如圖2，可以和開路電壓峰值一同校準，將示波器掃描時間置合適檔位，用游標測量每一個電壓點對應的T2值。

　　3 不確定度分析

　　用P6015A高壓探頭和DPO4104數字示波器對UCS500M4模擬器電浪涌發生器開路輸出電壓測量，以1 000 V電壓點為例，重復測量10次，測量結果如表2所示。

　　發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 校準中注意的事項

　　在校準中應注意以下問題：

　　(1)P6015A探頭補償盒不能隨意調整，以確保探頭的各項參數不變；

　　(2)P6015A使用時必須把地線連接好，以確保儀器和人員的安全；

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

　　5 結 語

　　用TEK公司P6015A高壓探頭和數字示波器DPO4104校準電浪涌發生器開路輸出電壓及開路輸出電壓脈沖波前時間和開路輸出電壓脈沖半坡時間，確保了電浪涌發生器性能參數的準確可靠。在計量工作中可以廣泛地應用。