浪涌信號(hào)發(fā)生器的校準(zhǔn)方法

周蕊

摘 要： 介紹了浪涌來(lái)源于雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)，給出了模擬雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)的浪涌信號(hào)發(fā)生器的主要性能指標(biāo)及工作原理。根據(jù)浪涌信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo)及工作原理，提出了一種簡(jiǎn)單可行的校準(zhǔn)方法，給出了詳細(xì)的測(cè)試數(shù)據(jù)，并應(yīng)用到了實(shí)際工作中。

關(guān)鍵詞： 浪涌信號(hào)發(fā)生器； 瞬態(tài)； 校準(zhǔn)方法； 測(cè)試數(shù)據(jù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）05?0087?03

0 引 言

自然界的雷電和電網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)切換、繼電保護(hù)裝置動(dòng)作以及插頭的拔插，都會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)浪涌電壓[1]。雷擊瞬態(tài)浪涌（沖擊）電壓通過(guò)下列途徑產(chǎn)生：雷擊與外部電路（戶(hù)外），注入的電流流過(guò)接地電阻或外部電路阻抗而產(chǎn)生電壓；建筑物內(nèi)、外導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流的間接雷擊（即云層之間或云層中的雷擊或擊于附近物體的雷擊，這種雷擊產(chǎn)生電磁場(chǎng)）；直接對(duì)地放電的雷擊入地電流，耦合到設(shè)備組接地系統(tǒng)的公共接地路徑[2]。因此，雷電不僅會(huì)造成戶(hù)外電子電氣設(shè)備性能下降、功能缺失，甚至被擊毀，而且對(duì)工作在室內(nèi)的電子電器設(shè)備，也會(huì)造成同樣的現(xiàn)象。開(kāi)關(guān)瞬態(tài)浪涌（沖擊）電壓由下列途徑產(chǎn)生：主電源系統(tǒng)切換騷擾，例如電容器組的切換；配電系統(tǒng)內(nèi)在儀器附近的輕微開(kāi)關(guān)動(dòng)作或負(fù)荷變化；與開(kāi)關(guān)裝置有關(guān)的諧振電路，例如晶閘管；各種系統(tǒng)故障，例如對(duì)設(shè)備組接地系統(tǒng)的短路和電弧故障。因此開(kāi)關(guān)瞬態(tài)主要來(lái)自電子設(shè)備自身，主要通過(guò)傳導(dǎo)耦合途徑干擾電子設(shè)備。

遭受雷擊的電子電氣設(shè)備，不僅會(huì)引起自身性能及功能的下降，設(shè)備的燒毀，更嚴(yán)重的后果會(huì)造成電路短路，引發(fā)火災(zāi)，危機(jī)整個(gè)公共電網(wǎng)的安全。為了評(píng)估電子電氣設(shè)備抗經(jīng)公共電網(wǎng)耦合，或空間耦合雷擊瞬變過(guò)電壓引起的浪涌（沖擊）的能力，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000?4?5，我國(guó)也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.5“浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了試驗(yàn)方法、試驗(yàn)等級(jí)、試驗(yàn)等級(jí)的選擇原則以及試驗(yàn)所需浪涌信號(hào)發(fā)生器的特性。浪涌信號(hào)發(fā)生器電流大、電壓高、頻帶寬，不能用通用儀器直接進(jìn)行校準(zhǔn)，本文提出了一種簡(jiǎn)單易行的對(duì)比測(cè)試法校準(zhǔn)浪涌信號(hào)發(fā)生器的短路電流。

1 信號(hào)發(fā)生器特性

1.1 信號(hào)發(fā)生器特征和性能

浪涌信號(hào)發(fā)生器應(yīng)盡可能模擬雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)產(chǎn)生的浪涌電壓，根據(jù)干擾產(chǎn)生的機(jī)理，當(dāng)干擾源與受試設(shè)備的端口在同一線(xiàn)路中，例如在電源網(wǎng)絡(luò)中（直接耦合），信號(hào)發(fā)生器模擬一個(gè)低阻抗源；當(dāng)干擾源與受試設(shè)備的端口不在同一線(xiàn)路中（間接耦合），信號(hào)發(fā)生器模擬一個(gè)高阻抗源。

目前，生產(chǎn)浪涌信號(hào)發(fā)生器的廠家主要有有瑞士EM TEST公司、美國(guó)ThermoKeyTek公司和日本NoiseKen公司。設(shè)備特性都滿(mǎn)足IEC61000?4?5（GB/T17626.5）標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求，組合波信號(hào)發(fā)生器主要特征和性能如下[3]：開(kāi)路輸出電壓：0.5～4.0 kV；浪涌輸出波形：如圖1所示（按GB/T16927.1的波形規(guī)定）；開(kāi)路輸出電壓容差：±10%；短路輸出電流：0.25～2.0 kA；短路電流波形：如圖2所示（按GB/T16927.1的波形規(guī)定）；短路輸出電流容差：±10%；極性：正/負(fù)；內(nèi)阻：2 Ω；相位偏移：隨交流電源相角在0～360°變化。

2 浪涌脈沖帶寬分析

圖1中開(kāi)路電壓脈沖波形的帶寬為262 kHz，圖2中短路電流脈沖波形的帶寬為39.3 kHz。校準(zhǔn)開(kāi)路電壓脈沖波形，需要校準(zhǔn)系統(tǒng)（包括電壓探頭、示波器、高壓匹配器等）的頻率帶寬應(yīng)大于2 620 kHz。校準(zhǔn)短路電流脈沖波形，需要校準(zhǔn)系統(tǒng)（包括電壓探頭、示波器、高壓匹配器等）的頻率帶寬大于393 kHz。

3 校準(zhǔn)方法

對(duì)于開(kāi)路電壓的校準(zhǔn)，可直接用高壓探頭和示波器進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于短路電流的校準(zhǔn)，由于浪涌信號(hào)發(fā)生器短路電流呈現(xiàn)大電流、寬頻帶的特性，通用測(cè)量?jī)x器無(wú)法直接進(jìn)行校準(zhǔn)，本文采取一種對(duì)比測(cè)試法，不直接用電流探頭的系數(shù)和衰減器的值（和頻率有關(guān)）計(jì)算電流幅度，而采用現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)的電流轉(zhuǎn)換系數(shù)，然后利用電流轉(zhuǎn)換系數(shù)來(lái)校準(zhǔn)短路電流幅值，這樣，電流探頭的寬頻特性既保證了電流波形不失真，又能準(zhǔn)確測(cè)量短路電流幅度。

下面對(duì)EM TEST公司生產(chǎn)的UCS500型多功能試驗(yàn)系統(tǒng)浪涌（沖擊）綜合信號(hào)發(fā)生器的短路電流進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)于其他型號(hào)的浪涌（沖擊）發(fā)生器，也可參照此方法。

3.1 主要設(shè)備

3.2 標(biāo)定電流轉(zhuǎn)換系數(shù)

3.2.1 感應(yīng)電壓測(cè)定

感應(yīng)電壓測(cè)量按圖4配置測(cè)量系統(tǒng)（示波器為50 Ω輸入阻抗），按GB/T17626.5要求的試驗(yàn)等級(jí)1～4，分別設(shè)置UCS500信號(hào)源的輸出電壓[V0，]用示波器測(cè)量電流探頭感應(yīng)電流在50 Ω負(fù)載上的感應(yīng)電壓[VT，]測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2.2 1.5 Ω負(fù)載電流測(cè)量

按圖5配置測(cè)量系統(tǒng)，示波器探頭選用高壓高阻差分探頭，輸入阻抗設(shè)為高阻，分別設(shè)置UCS500輸出電壓為500 V、1 000 V、2 000 V、4 000 V，測(cè)量1.5 Ω電阻兩端電壓[VR，]根據(jù)歐姆定律計(jì)算流過(guò)電流[IR，]結(jié)果見(jiàn)表2。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)浪涌信號(hào)發(fā)生器的短路電流大、頻帶寬的特點(diǎn)，本文采用的對(duì)比測(cè)試法，利用測(cè)量系統(tǒng)的電流轉(zhuǎn)換系數(shù)，解決了頻域參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試時(shí)域信號(hào)的幅度問(wèn)題，同時(shí)，寬頻帶的測(cè)試系統(tǒng)也保證了時(shí)域信號(hào)不失真，這樣，準(zhǔn)確的測(cè)量浪涌脈沖信號(hào)的幅度參數(shù)和時(shí)間參數(shù)。該測(cè)試方法已在實(shí)驗(yàn)室浪涌信號(hào)發(fā)生器的期間核查和周期檢定中成功應(yīng)用。同時(shí)，使用該測(cè)試方法應(yīng)該注意選取電流探頭、衰減器和示波器的頻帶寬度一定大于10倍浪涌信號(hào)脈沖信號(hào)的頻帶寬度。

參考文獻(xiàn)

[1] 諾爾曼·維奧萊特.電磁兼容性手冊(cè)[M].潘飛凡，譯.成都：機(jī)械電子工業(yè)部第十研究所，1987.

[2] 陳窮.電磁兼容性工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1993.

[3] 中華人民共和國(guó)工信部.GB/T17626.5?2008/IEC 61000?4?5：2005電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[4] 楊繼深.電磁兼容技術(shù)系列技術(shù)之產(chǎn)品研發(fā)與認(rèn)證[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[5] MARDIGUIAN Michel.輻射發(fā)射控制設(shè)計(jì)技術(shù)[M].陳愛(ài)新，譯.北京：科學(xué)出版社，2008.

[6] 曲長(zhǎng)云.王素英.GJB152A?97 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測(cè)量[S].北京：國(guó)防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部，1997.

摘 要： 介紹了浪涌來(lái)源于雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)，給出了模擬雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)的浪涌信號(hào)發(fā)生器的主要性能指標(biāo)及工作原理。根據(jù)浪涌信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo)及工作原理，提出了一種簡(jiǎn)單可行的校準(zhǔn)方法，給出了詳細(xì)的測(cè)試數(shù)據(jù)，并應(yīng)用到了實(shí)際工作中。

關(guān)鍵詞： 浪涌信號(hào)發(fā)生器； 瞬態(tài)； 校準(zhǔn)方法； 測(cè)試數(shù)據(jù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）05?0087?03

0 引 言

自然界的雷電和電網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)切換、繼電保護(hù)裝置動(dòng)作以及插頭的拔插，都會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)浪涌電壓[1]。雷擊瞬態(tài)浪涌（沖擊）電壓通過(guò)下列途徑產(chǎn)生：雷擊與外部電路（戶(hù)外），注入的電流流過(guò)接地電阻或外部電路阻抗而產(chǎn)生電壓；建筑物內(nèi)、外導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流的間接雷擊（即云層之間或云層中的雷擊或擊于附近物體的雷擊，這種雷擊產(chǎn)生電磁場(chǎng)）；直接對(duì)地放電的雷擊入地電流，耦合到設(shè)備組接地系統(tǒng)的公共接地路徑[2]。因此，雷電不僅會(huì)造成戶(hù)外電子電氣設(shè)備性能下降、功能缺失，甚至被擊毀，而且對(duì)工作在室內(nèi)的電子電器設(shè)備，也會(huì)造成同樣的現(xiàn)象。開(kāi)關(guān)瞬態(tài)浪涌（沖擊）電壓由下列途徑產(chǎn)生：主電源系統(tǒng)切換騷擾，例如電容器組的切換；配電系統(tǒng)內(nèi)在儀器附近的輕微開(kāi)關(guān)動(dòng)作或負(fù)荷變化；與開(kāi)關(guān)裝置有關(guān)的諧振電路，例如晶閘管；各種系統(tǒng)故障，例如對(duì)設(shè)備組接地系統(tǒng)的短路和電弧故障。因此開(kāi)關(guān)瞬態(tài)主要來(lái)自電子設(shè)備自身，主要通過(guò)傳導(dǎo)耦合途徑干擾電子設(shè)備。

遭受雷擊的電子電氣設(shè)備，不僅會(huì)引起自身性能及功能的下降，設(shè)備的燒毀，更嚴(yán)重的后果會(huì)造成電路短路，引發(fā)火災(zāi)，危機(jī)整個(gè)公共電網(wǎng)的安全。為了評(píng)估電子電氣設(shè)備抗經(jīng)公共電網(wǎng)耦合，或空間耦合雷擊瞬變過(guò)電壓引起的浪涌（沖擊）的能力，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000?4?5，我國(guó)也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.5“浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了試驗(yàn)方法、試驗(yàn)等級(jí)、試驗(yàn)等級(jí)的選擇原則以及試驗(yàn)所需浪涌信號(hào)發(fā)生器的特性。浪涌信號(hào)發(fā)生器電流大、電壓高、頻帶寬，不能用通用儀器直接進(jìn)行校準(zhǔn)，本文提出了一種簡(jiǎn)單易行的對(duì)比測(cè)試法校準(zhǔn)浪涌信號(hào)發(fā)生器的短路電流。

1 信號(hào)發(fā)生器特性

1.1 信號(hào)發(fā)生器特征和性能

浪涌信號(hào)發(fā)生器應(yīng)盡可能模擬雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)產(chǎn)生的浪涌電壓，根據(jù)干擾產(chǎn)生的機(jī)理，當(dāng)干擾源與受試設(shè)備的端口在同一線(xiàn)路中，例如在電源網(wǎng)絡(luò)中（直接耦合），信號(hào)發(fā)生器模擬一個(gè)低阻抗源；當(dāng)干擾源與受試設(shè)備的端口不在同一線(xiàn)路中（間接耦合），信號(hào)發(fā)生器模擬一個(gè)高阻抗源。

目前，生產(chǎn)浪涌信號(hào)發(fā)生器的廠家主要有有瑞士EM TEST公司、美國(guó)ThermoKeyTek公司和日本NoiseKen公司。設(shè)備特性都滿(mǎn)足IEC61000?4?5（GB/T17626.5）標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求，組合波信號(hào)發(fā)生器主要特征和性能如下[3]：開(kāi)路輸出電壓：0.5～4.0 kV；浪涌輸出波形：如圖1所示（按GB/T16927.1的波形規(guī)定）；開(kāi)路輸出電壓容差：±10%；短路輸出電流：0.25～2.0 kA；短路電流波形：如圖2所示（按GB/T16927.1的波形規(guī)定）；短路輸出電流容差：±10%；極性：正/負(fù)；內(nèi)阻：2 Ω；相位偏移：隨交流電源相角在0～360°變化。

2 浪涌脈沖帶寬分析

圖1中開(kāi)路電壓脈沖波形的帶寬為262 kHz，圖2中短路電流脈沖波形的帶寬為39.3 kHz。校準(zhǔn)開(kāi)路電壓脈沖波形，需要校準(zhǔn)系統(tǒng)（包括電壓探頭、示波器、高壓匹配器等）的頻率帶寬應(yīng)大于2 620 kHz。校準(zhǔn)短路電流脈沖波形，需要校準(zhǔn)系統(tǒng)（包括電壓探頭、示波器、高壓匹配器等）的頻率帶寬大于393 kHz。

3 校準(zhǔn)方法

對(duì)于開(kāi)路電壓的校準(zhǔn)，可直接用高壓探頭和示波器進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于短路電流的校準(zhǔn)，由于浪涌信號(hào)發(fā)生器短路電流呈現(xiàn)大電流、寬頻帶的特性，通用測(cè)量?jī)x器無(wú)法直接進(jìn)行校準(zhǔn)，本文采取一種對(duì)比測(cè)試法，不直接用電流探頭的系數(shù)和衰減器的值（和頻率有關(guān)）計(jì)算電流幅度，而采用現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)的電流轉(zhuǎn)換系數(shù)，然后利用電流轉(zhuǎn)換系數(shù)來(lái)校準(zhǔn)短路電流幅值，這樣，電流探頭的寬頻特性既保證了電流波形不失真，又能準(zhǔn)確測(cè)量短路電流幅度。

下面對(duì)EM TEST公司生產(chǎn)的UCS500型多功能試驗(yàn)系統(tǒng)浪涌（沖擊）綜合信號(hào)發(fā)生器的短路電流進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)于其他型號(hào)的浪涌（沖擊）發(fā)生器，也可參照此方法。

3.1 主要設(shè)備

3.2 標(biāo)定電流轉(zhuǎn)換系數(shù)

3.2.1 感應(yīng)電壓測(cè)定

感應(yīng)電壓測(cè)量按圖4配置測(cè)量系統(tǒng)（示波器為50 Ω輸入阻抗），按GB/T17626.5要求的試驗(yàn)等級(jí)1～4，分別設(shè)置UCS500信號(hào)源的輸出電壓[V0，]用示波器測(cè)量電流探頭感應(yīng)電流在50 Ω負(fù)載上的感應(yīng)電壓[VT，]測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2.2 1.5 Ω負(fù)載電流測(cè)量

按圖5配置測(cè)量系統(tǒng)，示波器探頭選用高壓高阻差分探頭，輸入阻抗設(shè)為高阻，分別設(shè)置UCS500輸出電壓為500 V、1 000 V、2 000 V、4 000 V，測(cè)量1.5 Ω電阻兩端電壓[VR，]根據(jù)歐姆定律計(jì)算流過(guò)電流[IR，]結(jié)果見(jiàn)表2。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)浪涌信號(hào)發(fā)生器的短路電流大、頻帶寬的特點(diǎn)，本文采用的對(duì)比測(cè)試法，利用測(cè)量系統(tǒng)的電流轉(zhuǎn)換系數(shù)，解決了頻域參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試時(shí)域信號(hào)的幅度問(wèn)題，同時(shí)，寬頻帶的測(cè)試系統(tǒng)也保證了時(shí)域信號(hào)不失真，這樣，準(zhǔn)確的測(cè)量浪涌脈沖信號(hào)的幅度參數(shù)和時(shí)間參數(shù)。該測(cè)試方法已在實(shí)驗(yàn)室浪涌信號(hào)發(fā)生器的期間核查和周期檢定中成功應(yīng)用。同時(shí)，使用該測(cè)試方法應(yīng)該注意選取電流探頭、衰減器和示波器的頻帶寬度一定大于10倍浪涌信號(hào)脈沖信號(hào)的頻帶寬度。

參考文獻(xiàn)

[1] 諾爾曼·維奧萊特.電磁兼容性手冊(cè)[M].潘飛凡，譯.成都：機(jī)械電子工業(yè)部第十研究所，1987.

[2] 陳窮.電磁兼容性工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1993.

[3] 中華人民共和國(guó)工信部.GB/T17626.5?2008/IEC 61000?4?5：2005電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[4] 楊繼深.電磁兼容技術(shù)系列技術(shù)之產(chǎn)品研發(fā)與認(rèn)證[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[5] MARDIGUIAN Michel.輻射發(fā)射控制設(shè)計(jì)技術(shù)[M].陳愛(ài)新，譯.北京：科學(xué)出版社，2008.

[6] 曲長(zhǎng)云.王素英.GJB152A?97 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測(cè)量[S].北京：國(guó)防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部，1997.

摘 要： 介紹了浪涌來(lái)源于雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)，給出了模擬雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)的浪涌信號(hào)發(fā)生器的主要性能指標(biāo)及工作原理。根據(jù)浪涌信號(hào)發(fā)生器的性能指標(biāo)及工作原理，提出了一種簡(jiǎn)單可行的校準(zhǔn)方法，給出了詳細(xì)的測(cè)試數(shù)據(jù)，并應(yīng)用到了實(shí)際工作中。

關(guān)鍵詞： 浪涌信號(hào)發(fā)生器； 瞬態(tài)； 校準(zhǔn)方法； 測(cè)試數(shù)據(jù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）05?0087?03

0 引 言

自然界的雷電和電網(wǎng)中的開(kāi)關(guān)切換、繼電保護(hù)裝置動(dòng)作以及插頭的拔插，都會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)浪涌電壓[1]。雷擊瞬態(tài)浪涌（沖擊）電壓通過(guò)下列途徑產(chǎn)生：雷擊與外部電路（戶(hù)外），注入的電流流過(guò)接地電阻或外部電路阻抗而產(chǎn)生電壓；建筑物內(nèi)、外導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流的間接雷擊（即云層之間或云層中的雷擊或擊于附近物體的雷擊，這種雷擊產(chǎn)生電磁場(chǎng)）；直接對(duì)地放電的雷擊入地電流，耦合到設(shè)備組接地系統(tǒng)的公共接地路徑[2]。因此，雷電不僅會(huì)造成戶(hù)外電子電氣設(shè)備性能下降、功能缺失，甚至被擊毀，而且對(duì)工作在室內(nèi)的電子電器設(shè)備，也會(huì)造成同樣的現(xiàn)象。開(kāi)關(guān)瞬態(tài)浪涌（沖擊）電壓由下列途徑產(chǎn)生：主電源系統(tǒng)切換騷擾，例如電容器組的切換；配電系統(tǒng)內(nèi)在儀器附近的輕微開(kāi)關(guān)動(dòng)作或負(fù)荷變化；與開(kāi)關(guān)裝置有關(guān)的諧振電路，例如晶閘管；各種系統(tǒng)故障，例如對(duì)設(shè)備組接地系統(tǒng)的短路和電弧故障。因此開(kāi)關(guān)瞬態(tài)主要來(lái)自電子設(shè)備自身，主要通過(guò)傳導(dǎo)耦合途徑干擾電子設(shè)備。

遭受雷擊的電子電氣設(shè)備，不僅會(huì)引起自身性能及功能的下降，設(shè)備的燒毀，更嚴(yán)重的后果會(huì)造成電路短路，引發(fā)火災(zāi)，危機(jī)整個(gè)公共電網(wǎng)的安全。為了評(píng)估電子電氣設(shè)備抗經(jīng)公共電網(wǎng)耦合，或空間耦合雷擊瞬變過(guò)電壓引起的浪涌（沖擊）的能力，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）發(fā)布了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000?4?5，我國(guó)也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)GB/T17626.5“浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)”。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了試驗(yàn)方法、試驗(yàn)等級(jí)、試驗(yàn)等級(jí)的選擇原則以及試驗(yàn)所需浪涌信號(hào)發(fā)生器的特性。浪涌信號(hào)發(fā)生器電流大、電壓高、頻帶寬，不能用通用儀器直接進(jìn)行校準(zhǔn)，本文提出了一種簡(jiǎn)單易行的對(duì)比測(cè)試法校準(zhǔn)浪涌信號(hào)發(fā)生器的短路電流。

1 信號(hào)發(fā)生器特性

1.1 信號(hào)發(fā)生器特征和性能

浪涌信號(hào)發(fā)生器應(yīng)盡可能模擬雷電瞬態(tài)和開(kāi)關(guān)瞬態(tài)產(chǎn)生的浪涌電壓，根據(jù)干擾產(chǎn)生的機(jī)理，當(dāng)干擾源與受試設(shè)備的端口在同一線(xiàn)路中，例如在電源網(wǎng)絡(luò)中（直接耦合），信號(hào)發(fā)生器模擬一個(gè)低阻抗源；當(dāng)干擾源與受試設(shè)備的端口不在同一線(xiàn)路中（間接耦合），信號(hào)發(fā)生器模擬一個(gè)高阻抗源。

目前，生產(chǎn)浪涌信號(hào)發(fā)生器的廠家主要有有瑞士EM TEST公司、美國(guó)ThermoKeyTek公司和日本NoiseKen公司。設(shè)備特性都滿(mǎn)足IEC61000?4?5（GB/T17626.5）標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的要求，組合波信號(hào)發(fā)生器主要特征和性能如下[3]：開(kāi)路輸出電壓：0.5～4.0 kV；浪涌輸出波形：如圖1所示（按GB/T16927.1的波形規(guī)定）；開(kāi)路輸出電壓容差：±10%；短路輸出電流：0.25～2.0 kA；短路電流波形：如圖2所示（按GB/T16927.1的波形規(guī)定）；短路輸出電流容差：±10%；極性：正/負(fù)；內(nèi)阻：2 Ω；相位偏移：隨交流電源相角在0～360°變化。

2 浪涌脈沖帶寬分析

圖1中開(kāi)路電壓脈沖波形的帶寬為262 kHz，圖2中短路電流脈沖波形的帶寬為39.3 kHz。校準(zhǔn)開(kāi)路電壓脈沖波形，需要校準(zhǔn)系統(tǒng)（包括電壓探頭、示波器、高壓匹配器等）的頻率帶寬應(yīng)大于2 620 kHz。校準(zhǔn)短路電流脈沖波形，需要校準(zhǔn)系統(tǒng)（包括電壓探頭、示波器、高壓匹配器等）的頻率帶寬大于393 kHz。

3 校準(zhǔn)方法

對(duì)于開(kāi)路電壓的校準(zhǔn)，可直接用高壓探頭和示波器進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于短路電流的校準(zhǔn)，由于浪涌信號(hào)發(fā)生器短路電流呈現(xiàn)大電流、寬頻帶的特性，通用測(cè)量?jī)x器無(wú)法直接進(jìn)行校準(zhǔn)，本文采取一種對(duì)比測(cè)試法，不直接用電流探頭的系數(shù)和衰減器的值（和頻率有關(guān)）計(jì)算電流幅度，而采用現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定測(cè)量系統(tǒng)的電流轉(zhuǎn)換系數(shù)，然后利用電流轉(zhuǎn)換系數(shù)來(lái)校準(zhǔn)短路電流幅值，這樣，電流探頭的寬頻特性既保證了電流波形不失真，又能準(zhǔn)確測(cè)量短路電流幅度。

下面對(duì)EM TEST公司生產(chǎn)的UCS500型多功能試驗(yàn)系統(tǒng)浪涌（沖擊）綜合信號(hào)發(fā)生器的短路電流進(jìn)行校準(zhǔn)。對(duì)于其他型號(hào)的浪涌（沖擊）發(fā)生器，也可參照此方法。

3.1 主要設(shè)備

3.2 標(biāo)定電流轉(zhuǎn)換系數(shù)

3.2.1 感應(yīng)電壓測(cè)定

感應(yīng)電壓測(cè)量按圖4配置測(cè)量系統(tǒng)（示波器為50 Ω輸入阻抗），按GB/T17626.5要求的試驗(yàn)等級(jí)1～4，分別設(shè)置UCS500信號(hào)源的輸出電壓[V0，]用示波器測(cè)量電流探頭感應(yīng)電流在50 Ω負(fù)載上的感應(yīng)電壓[VT，]測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表1。

3.2.2 1.5 Ω負(fù)載電流測(cè)量

按圖5配置測(cè)量系統(tǒng)，示波器探頭選用高壓高阻差分探頭，輸入阻抗設(shè)為高阻，分別設(shè)置UCS500輸出電壓為500 V、1 000 V、2 000 V、4 000 V，測(cè)量1.5 Ω電阻兩端電壓[VR，]根據(jù)歐姆定律計(jì)算流過(guò)電流[IR，]結(jié)果見(jiàn)表2。

4 結(jié) 語(yǔ)

針對(duì)浪涌信號(hào)發(fā)生器的短路電流大、頻帶寬的特點(diǎn)，本文采用的對(duì)比測(cè)試法，利用測(cè)量系統(tǒng)的電流轉(zhuǎn)換系數(shù)，解決了頻域參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試時(shí)域信號(hào)的幅度問(wèn)題，同時(shí)，寬頻帶的測(cè)試系統(tǒng)也保證了時(shí)域信號(hào)不失真，這樣，準(zhǔn)確的測(cè)量浪涌脈沖信號(hào)的幅度參數(shù)和時(shí)間參數(shù)。該測(cè)試方法已在實(shí)驗(yàn)室浪涌信號(hào)發(fā)生器的期間核查和周期檢定中成功應(yīng)用。同時(shí)，使用該測(cè)試方法應(yīng)該注意選取電流探頭、衰減器和示波器的頻帶寬度一定大于10倍浪涌信號(hào)脈沖信號(hào)的頻帶寬度。

參考文獻(xiàn)

[1] 諾爾曼·維奧萊特.電磁兼容性手冊(cè)[M].潘飛凡，譯.成都：機(jī)械電子工業(yè)部第十研究所，1987.

[2] 陳窮.電磁兼容性工程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1993.

[3] 中華人民共和國(guó)工信部.GB/T17626.5?2008/IEC 61000?4?5：2005電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)浪涌（沖擊）抗擾度試驗(yàn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[4] 楊繼深.電磁兼容技術(shù)系列技術(shù)之產(chǎn)品研發(fā)與認(rèn)證[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.

[5] MARDIGUIAN Michel.輻射發(fā)射控制設(shè)計(jì)技術(shù)[M].陳愛(ài)新，譯.北京：科學(xué)出版社，2008.

[6] 曲長(zhǎng)云.王素英.GJB152A?97 軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測(cè)量[S].北京：國(guó)防科工委軍標(biāo)出版發(fā)行部，1997.