ГОСТ IEC 61000-4-5-2017. Межгосударственный стандарт. Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-5. Методы испытаний и измерений. Испытание на устойчивость к выбросу напряжения
Приложение G
(справочное)
МЕТОД КАЛИБРОВКИ ИМПУЛЬСНЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
G.1 Общие положения
Калибровка генератора требует использования измерительной системы, что вносит искажение в измеренный импульсный сигнал. Искажение является функцией приложенного импульса и использованных измерительных характеристик системы.
Оценку отклика измерительной системы на стандартизованный импульс можно получить из интеграла свертки (IEEE Std 4-1995 и IEC 60060-2). Метод требует получения экспериментальной переходной характеристики измерительной системы. Затем с помощью численных вычислений оценивают искажения, вносимые в теоретический импульсный сигнал измерительной системой. Это позволяет оценить эффект отклика измерительной системы на параметры импульса, то есть время нарастания, пиковое значение и длительность. Обнаруженные систематические ошибки могут быть использованы для корректировки результатов калибровки, что позволяет повысить ее точность.
G.2 Оценка измерения отклика системы с помощью интеграла свертки
Теоретически передаточная функция измерительной системы, используемой для калибровки (преобразователь плюс осциллограф), может быть определена путем приложения дираковского идеального импульса к входу системы. Наличие функции передачи позволяет оценить искажения, вызванные измерительной системой. Пусть Vin(t) - импульс, прикладываемый к входу измерительной системы. Импульс на выходе Vout(t) рассчитывают с помощью интеграла свертки
(G.1)
где h0(t) - нормализованный импульсный отклик измерительной системы, то есть
Поскольку более практично измерять характеристики переходной, а не импульсной характеристики измерительной системы, используют экспериментальную нормализованную переходную характеристику g(t) вместо h0(t) и уравнение (G.1) изменяют следующим образом
(G.2)
где
Для определения g(t) измерительную систему подвергают воздействию скачка напряжения/тока и измеряют ее выход. Время нарастания приложенного скачка должно быть менее, чем 1/10 времени фронта/нарастания импульса (см. таблицу 2), так как неизбежная неидеальность ступенчатого источника распространяется на Vout(t) и, следовательно, проявляется в виде неидеальности используемой измерительной системы. Более того, из-за затухания преобразователя амплитуда скачка должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить на входе осциллографа сигнал с достаточной динамикой для обеспечения хорошей точности.
Приложение E дает математическую модель стандартных форм импульсов выброса напряжения, генерируемых комбинированными генераторами 1,2/50 и 10/700 мкс. Такие математические формы импульсов могут быть приняты в качестве входных Vin(t). Соответствующий искаженный выходной сигнал Vout(t) рассчитывают по формуле (G.2). Сравнивая Vin(t) и Vout(t) легко обнаруживают систематическую ошибку, порождаемую измерительной системой и влияющую на параметры стандартного сигнала (время нарастания, пиковое значение и длительность).
Метод калибровки предполагает использование преобразователя (делителя напряжение/ток) и осциллографа. Как преобразователь, так и осциллограф должны иметь достаточную нагрузочную способность по напряжению/току, способную выдерживать импульсы напряжения холостого хода/тока короткого замыкания.
Для осциллографа требуется ширина полосы пропускания не менее 10 МГц и частота дискретизации 100 мегавыборок/с.
G.3 Импульсная измерительная система для напряжения холостого хода (1,2/50, 10/700 мкс)
Сигнал в виде скачка напряжения подается на вход делителя напряжения, и переходная характеристика записывается с использованием цифрового запоминающего осциллографа. Генератор скачка напряжения должен соответствовать требованиям, установленным в G.1. Записанную переходную характеристику затем нормализуют так, что уровень устойчивого состояния становится равным единице. Отклик измерительной системы (делитель напряжения плюс осциллограф) Uout(t) на стандартизованное напряжение холостого хода может быть рассчитан как
(G.3)
где gu(t) - нормированная экспериментальная переходная характеристика системы измерения напряжения;
Uin(t) - стандартизованная форма сигнала напряжения холостого хода.
Систематическую ошибку, вносимую измерительной системой, оценивают путем сравнения Uin(t) с Uout(t). Результат калибровки выброса затем корректируют с учетом систематической ошибки.
Коэффициент деления делителя напряжения по постоянному току должен быть оценен для целей калибровки напряжения холостого хода. Для того чтобы уменьшить погрешность измерения, следует использовать один и тот же осциллограф как для записи переходной характеристики измерительной системы, так и для калибровки генератора выброса напряжения. Так как амплитуда напряжения скачка, как правило, значительно ниже, чем амплитуда импульса выброса напряжения, изменение вертикального масштаба осциллографа (вольт на деление), вероятно, будет необходимо при выполнении двух измерений. Вклад в неопределенность, обусловленный переключением вертикального масштаба осциллографа, пренебрежимо мал, если использован современный цифровой запоминающий осциллограф. Тем не менее рекомендуется прослеживаемая калибровка вертикальной шкалы осциллографа, для того чтобы погрешность вертикальной шкалы могла быть оценена в соответствии с выбранной настройкой (вольт на деление).
G.4 Импульсная измерительная система для тока короткого замыкания (8/20, 5/320 мкс)
Сигнал в виде скачка тока подается на вход делителя тока, и переходная характеристика записывается с использованием цифрового запоминающего осциллографа. Упрощенная схема подходящего генератора броска тока приведена на рисунке G.1. Генератор скачка тока должен соответствовать требованиям, установленным в G.1.
UDC - стабилизированный регулируемый источник напряжения
постоянного тока; R - ограничительный резистор;
L - индуктивность для накопления энергии; SW - быстрый
выключатель питания; D - быстрый силовой диод;
CD - токовый делитель
Рисунок G.1 - Упрощенная схема генератора скачка тока
Записанную переходную характеристику затем нормализуют так, что уровень устойчивого состояния становится равным единице. Отклик измерительной системы (делитель тока плюс осциллограф) Iout(t) на стандартизованный ток короткого замыкания может быть рассчитан как
(G.4)
где gi(t) - нормированная экспериментальная переходная характеристика системы измерения тока;
Iin(t) - стандартизированная форма сигнала тока короткого замыкания.
Систематическую ошибку, вносимую измерительной системой, оценивают путем сравнения Iin(t) с Iout(t). Результат калибровки выброса затем корректируют с учетом систематической ошибки.
Для целей калибровки тока короткого замыкания должен быть использован калиброванный токовый шунт или трансформатор тока. Чтобы уменьшить ошибки измерения, можно использовать один и тот же осциллограф как для записи переходной характеристики измерительной системы, так и для калибровки генератора выброса напряжения. Так как амплитуда напряжения скачка, как правило, значительно ниже, чем амплитуда импульса выброса напряжения, изменение вертикального масштаба осциллографа (вольт на деление), вероятно, будет необходимо при выполнении двух измерений. Вклад в неопределенность, обусловленный переключением вертикального масштаба осциллографа, пренебрежимо мал, если использован современный цифровой запоминающий осциллограф. Тем не менее рекомендуется прослеживаемая калибровка вертикальной шкалы осциллографа, для того чтобы ошибка вертикальной шкалы могла быть оценена в соответствии с выбранной настройкой (вольт на деление).
Подписаться на обновления