CN103076584B - 一种抗扰度发生器自动校准方法及系统 - Google Patents

一种抗扰度发生器自动校准方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗扰度发生器自动校准方法及系统，该方法针对需校准的四类计量特性，提出了四套校准线路，既考虑了试验的可实现性，又保证了对相关标准的符合性，为客观地校准DIV抗扰度器参数奠定了良好的技术基础。并且本发明提出了校准系统，可以自动完成上述四类计量特性的参数校准过程，提高了试验效率，降低了随机误差的产生，有效保障了校准质量。

Description

一种抗扰度发生器自动校准方法及系统
技术领域
本发明属于电磁兼容试验技术领域，涉及一种自动校准系统及校准方法，尤其是一种电磁抗扰度试验中所用电压暂降、短时中断和电压变化（简称DIV）抗扰度发生器的自动校准方法及系统。
背景技术
DIV抗扰度试验是电气电子设备电磁兼容试验项目的主要内容之一，而电磁兼容试验已纳入国家强制性认证范畴。DIV抗扰度发生器是实施DIV试验的主要标准器，为了保证DIV抗扰度发生器的质量及使用过程中的准确、可靠，对它进行科学有效地校准是非常必要的。因此，研究DIV抗扰度发生器的校准方法，并设计相应的自动校准系统，就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种抗扰度发生器自动校准方法及系统，该方法通过对校准线路的合理设计，并且配合方法设计自动校准系统，能够有效提高DIV抗扰度发生器量值传递的质量和效率。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：
这种抗扰度发生器自动校准方法，包括：
1）电压幅度、持续时间及持续周期参数校准：将示波器的高压探头高压端和低压端分别接DIV抗扰度发生器输出的L端和N端，示波器通过隔离变压器供电；
2）负载调整率参数校准：使DIV抗扰度发生器的被测件输出端与可调电阻相连，高压探头测试可调电阻端电压，电流探头测试可调电阻电源线上的电流，高压探头和电流探头分别接入示波器的通道1和通道2；
3）开关特性参数校准：
a）上升/下降时间、过冲/欠冲幅度校准：DIV抗扰度发生器EUT输出端与无感电阻相连，高压探头测试无感电阻端电压，并接入示波器通道1；
b）相位准确度校准：DIV抗扰度发生器EUT输出端接无感电阻，电压探头测试无感电阻端电压波形，并馈入示波器通道1，同时用标准信号源产生同频正弦波接入示波器通道2；
4）最大峰值冲击电流参数校准：
a）电压暂降和短时中断抗扰度发生器最大峰值电流驱动能力校准：DI抗扰度发生器EUT输出端与整流桥相连，整流桥与电解电容器相连，在电解电容器旁并接一个放电电阻，电流探头用于监视线路上的电流，输出端接入示波器的通道1；
b）EUT最大峰值冲击电流校准：DI抗扰度发生器EUT输出端接EUT，电流探头采集线路上的电流并馈入示波器通道1。
本发明还提出一种DIV抗扰度发生器自动校准系统，包括：
参数设置模块：该模块设置校准所需要的各种参数，包括DIV抗扰度发生器参数、示波器参数、校准元件参数、校准所依据的标准；
仪器控制模块：该模块实现对仪器的程序控制，包括下述四个二级模块：控制总线库、示波器驱动库、DIV抗扰度发生器驱动库、仪器互换控制；
校准模块：该模块实现对校准过程相关活动的控制，包括：校准线路配置、校准流程配置、程控仪器控制、校准过程控制；
数据处理模块：该模块对校准过程中所获得的数据按照需要进行处理，对提取到的DIV抗扰度发生器和示波器数据，按照有关标准进行符合性比较，最后形成满足特定格式要求的原始记录或报表。
上述仪器控制模块中，所述仪器互换控制采用IVI-COM模块技术实现。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明提出了科学合理的DIV抗扰度发生器校准方法，涵盖电压幅度持续时间及持续周期、负载调整率、开关特性和最大峰值冲击电流四类计量特性，可系统客观地评价DIV抗扰度发生器的各项参数。
2.本发明针对需校准的四类计量特性，提出了四套校准线路，既考虑了试验的可实现性，又保证了对相关标准的符合性，为客观地校准DIV抗扰度器参数奠定了良好的技术基础。
3.本发明的校准系统，可以自动完成上述四类计量特性的参数校准过程，提高了试验效率，降低了随机误差的产生，有效保障了校准质量。
4.本发明的系统可完成从参数设置、仪器控制、校准流程和数据处理等功能，支持多种程控总线和国内外主流仪器，具有良好的兼容性，从而大大提高了自动校准系统的普适性。
附图说明
图1为幅度、持续时间及持续周期校准连接图；
图2为负载调整率校准连接图；
图3为开关特性校准连接图；
图4为最大峰值冲击电流校准连接图；
图5为DIV抗扰度发生器自动校准模块方框图。
图中：1、DIV抗扰度发生器；2、高压探头；3、示波器；4、隔离变压器；5、电流探头；6、可调电阻；7、无感电阻；8、标准信号源；9、整流桥；10、电解电容器；11、放电电阻；12、被测件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
表征DIV抗扰度发生器1的主要参数有以下四类：①电压幅度、持续时间及持续周期，②负载调整率，③开关特性，④最大峰值冲击电流。对于每一类参数，由于参数特性的不同，需要采用不同的校准线路和校准程序。
依据有关电磁兼容国际和国家标准，本发明提出了如下校准方法
1）电压幅度、持续时间及持续周期参数校准：如图1所示。示波器3的高压探头2高压端（低压端）分别接DIV抗扰度发生器1输出的L端（N端），示波器3通过隔离变压器4供电。
2）负载调整率参数校准试验线路：如图2所示。DIV抗扰度发生器1的被测件12（简称EUT）输出端与可调电阻6相连，高压探头2测试可调电阻6端电压，电流探头5测试可调电阻6电源线上的电流，高压探头2和电流探头5分别接入示波器3的通道1和通道2。
3）开关特性参数校准试验线路：如图3所示。a）图用于上升/下降时间、过冲/欠冲幅度校准：DIV抗扰度发生器1的EUT输出端与无感电阻7相连，高压探头2测试无感电阻7端电压，并接入示波器3（双通道）的通道1。b）图用于相位准确度校准：DIV抗扰度发生器1的EUT输出端接无感电阻7，高压探头2测试无感电阻7端电压波形，并馈入示波器3通道1，同时用标准信号源8产生同频正弦波接入示波器通道2。
④最大峰值冲击电流参数校准试验线路：如图4所示。a）图用于电压暂降和短时中断（简称DI）抗扰度发生器最大峰值电流驱动能力校准：DI抗扰度发生器1的EUT输出端与整流桥9相连，整流桥9与电解电容器10相连，在电解电容器10旁并接一个放电电阻11，电流探头5用于监视线路上的电流，输出端接入示波器3的通道1。b）图用于EUT最大峰值冲击电流校准：DI抗扰度发生器1的EUT输出端接EUT，电流探头5采集线路上的电流并馈入示波器3的通道1。
按照上述校准要求，需要校准的参数很多（超过一百个），而且大多数参数需要通过手工计算并反复调节设备才能获得，使得试验过程繁琐，效率低下，且容易引入随机误差。
针对这些需求，本发明研制出了一套DIV抗扰度发生器自动校准系统，其专用自动校准模块如图5所示。利用该专用测试模块，设置DIV抗扰度发生器和测试仪器的参数、自动读取仪器数值，并按照相关国际和国家标准进行数据处理，自动形成校准所需要的原始记录（或报表）。这样，既科学地执行了前述校准方法，降低了随机误差，也大大提高了校准效率。
为了实现自动校准，需开发图5的专用自动校准系统。整套系统分为四个一级模块：
数设置模块：该模块主要功能是设置校准所需要的各种参数，包括DIV抗扰度发生器参数、示波器参数、校准元件参数（如电压探头变比、电流探头变比等）、校准所依据的标准等，分别在图5中用四个二级模块表示。
仪器控制模块：该模块主要功能是实现对仪器的程序控制，可兼容国内外主流同类仪器，包括下述四个二级模块：控制总线库（兼容的总线有RS-232、GPIB、USB及LAN等）、示波器驱动库（兼容安捷伦、泰克和力科等厂家多种类型的示波器）、DIV抗扰度发生器驱动库（兼容瑞士TESEQ、EMTEST等产品）、仪器互换控制（采用IVI-COM模块技术实现上述仪器的互换）。
校准模块：该模块的主要功能是实现对校准过程相关活动的控制，包括下述四个二级模块：校准线路配置（选择图1~图4中某条线路，并配置有关元件参数）、校准流程配置（如需要校准的类别及参数）、程控仪器控制（实现对程控仪器的指令控制）、校准过程控制（启动校准过程，完成校准活动）。
数据处理模块：该模块的主要功能是对校准过程中所获得的数据按照需要进行处理，比如对提取到的DIV抗扰度发生器和示波器数据，按照有关标准进行符合性比较，最后形成满足特定格式要求的原始记录（或报表）。
以下结合附图对本发明的技术方案进行详细描述：
图1给出了校准DIV幅度、持续时间和持续周期的线路，具体实现过程是：①1输出100%UT（UT为电网额定电压值，典型值有110V、220V和380V等）；②2接收波形信号并通过CH1输入到3，提取幅值、持续时间及持续周期参数，判断是否在设定值的额定容差范围内；③1分别输出80%UT（t≤5s），70%UT（t≤3s），40%UT（t≤3s），重复步骤①②。
图2给出了校准负载调整率的线路，具体实现过程是：①1输出100%UT，调整6，用5监视电流，直至显示为规定值（16A100%UT，20A80%UT，23A70%UT，40A40%UT)；②用2测量6端电压，通过CH1输入到3，记录波形，提取参数，判断是否在设定值的容差范围内；③1分别输出80%UT（t≤5s），70%UT（t≤3s），40%UT（t≤3s），重复步骤①②。
图3给出了校准开关特性的线路，具体实现过程是：上升/下降时间，过冲/欠冲校准：①设定1相位角90°；②1输出从0%UT切换到100%UT；③2提取7的端电压，通过CH1输入到3，记录波形，提取上升/下降时间，过冲/欠冲等参数；④1分别输出从100%UT切换到80%UT，100%UT切换到70%UT，100%UT切换到40%UT，100%UT切换到0%UT，重复③；⑤设定1相位角为270°，重复②③④。（乙）相位角准确度校准：①设定1相位角0°；②1输出从0%UT切换到100%UT，8同步输出同频的波形；③2提取7的端电压，通过CH1输入到3，记录波形，比较电压变化处的相位角差异，判断是否在容差内；④1输出分别从100%UT切换到0%UT，重复②③；⑤分别设定发生器相位角为45°，90°，135°，180°，225°，270°，315°，重复步骤②③④。
图4给出了校准最大峰值冲击电流的线路，具体实现过程是：（甲）DI抗扰度发生器最大峰值冲击电流校准：①将1设置为相位90°；②调整1输出电压，从0%UT~100%UT，5获取该过程中最大峰值冲击电流波形并输入到3中，记录并提取最大峰值冲击电流参数；③将1设置为相位270°，重复②。（乙）EUT最大峰值冲击电流校准：①至少停电5min，在90°相位重新开机5采集峰值冲击电流并输入到3，记录并提取最大峰值冲击电流参数；②在270°重复①；③至少通电1min，停电5min，然后在相位90°重新开机，5采集峰值冲击电流并输入到3，记录并提取最大峰值冲击电流参数。④在270°重复③。
图5给出了完成图1~图4所需要的自动校准模块框图，通过该模块，可以控制1和3，自动完成参数设置、控制校准过程、提取测试数据，并按照相关国际和国家标准进行数据处理，输出原始记录（或报表）。

Claims (3)

1.一种抗扰度发生器自动校准方法，其特征在于，包括：
1)电压幅度、持续时间及持续周期参数校准：将示波器的高压探头高压端和低压端分别接DIV抗扰度发生器输出的L端和N端，示波器通过隔离变压器供电；
2)负载调整率参数校准：使DIV抗扰度发生器的被测件输出端与可调电阻相连，高压探头测试可调电阻端电压，电流探头测试可调电阻电源线上的电流，高压探头和电流探头分别接入示波器的通道1和通道2；
3)开关特性参数校准：
a)上升/下降时间、过冲/欠冲幅度校准：DIV抗扰度发生器输出端与无感电阻相连，高压探头测试无感电阻端电压，并接入示波器通道1；
b)相位准确度校准：DIV抗扰度发生器输出端接无感电阻，电压探头测试无感电阻端电压波形，并馈入示波器通道1，同时用标准信号源产生同频正弦波接入示波器通道2；
4)最大峰值冲击电流参数校准：
a)电压暂降和短时中断抗扰度发生器最大峰值电流驱动能力校准：DIV抗扰度发生器输出端与整流桥相连，整流桥与电解电容器相连，在电解电容器旁并接一个放电电阻，电流探头用于监视线路上的电流，输出端接入示波器的通道1；
b)EUT最大峰值冲击电流校准：EUT的输出端和输入端分别连接DIV抗扰度发生器输出的L端和N端，电流探头采集线路上的电流并馈入示波器通道1。
2.一种DIV抗扰度发生器自动校准系统，其特征在于，包括：
参数设置模块：该模块设置校准所需要的各种参数，包括DIV抗扰度发生器参数、示波器参数、校准元件参数、校准所依据的标准；
仪器控制模块：该模块实现对仪器的程序控制，包括下述四个二级模块：控制总线库、示波器驱动库、DIV抗扰度发生器驱动库、仪器互换控制；
校准模块：该模块实现对校准过程相关活动的控制，包括：校准线路配置、校准流程配置、程控仪器控制、校准过程控制；
数据处理模块：该模块对校准过程中所获得的数据按照需要进行处理，对提取到的DIV抗扰度发生器和示波器数据，按照有关标准进行符合性比较，最后形成满足要求的原始记录或报表。
3.根据权利要求2所述的DIV抗扰度发生器自动校准系统，其特征在于，所述仪器控制模块中，所述仪器互换控制采用IVI-COM模块技术实现。
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