CN203444101U - 基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统，由绝缘桌板、被测电能表、高频电压探头、频谱分析仪或EMI接收机和电脑组成。被测电能表的信号传输线缆平铺在绝缘桌板上，高频电压探头的探针与被测电能表的信号传输线缆的端头接触，高频电压探头的输出端与频谱分析仪或EMI接收机的输入端用屏蔽线缆连接，频谱分析仪或EMI接收机的GPIB口与电脑的GPIB口用屏蔽线缆相连。该系统造价较低，且能够在产品研发阶段通过实验确定电能表辐射噪声的大小，有助于缩短电能表研发周期，降低研发成本。

Description

基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统

技术领域

本实用新型涉及一种基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统，属于电子设备安全与可靠性技术领域。

技术背景

电能表辐射噪声是国家强制检测项目，其严重影响周围其它电子设备的正常运行，甚至引起电网谐波波动。现有3m法电波暗室等实验系统仅能在产品生产后确定其是否满足国家标准，如GB9254-2008，其造价较高，一般企业难以承受。

针对上述问题，本实用新型设计了一种基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的缺陷，提出了一种基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统，该系统造价较低，且能够在产品研发阶段通过实验确定电能表辐射噪声的大小，有助于缩短电能表研发周期，降低研发成本。

本实用新型基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统，由绝缘桌板、被测电能表、高频电压探头、频谱分析仪或EMI接收机、电脑组成，其特征是：被测电能表的信号传输线缆平铺在绝缘桌板上，高频电压探头的探针与被测电能表的信号传输线缆的端头接触，高频电压探头的输出端与频谱分析仪或EMI接收机的输入端用屏蔽线缆连接，频谱分析仪或EMI接收机的GPIB口与电脑的GPIB口用屏蔽线缆相连，电脑中安装频谱分析仪或EMI接收机的驱动程序，能够采集频谱分析仪或EMI接收机的测量结果。

系统使用方法：

第一步：按照上述技术方案组装本实用新型基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统。

第二步：测定被测电能表的信号传输线缆的长度，计为l；

第三步：启动电能表、电脑、频谱分析仪或EMI接收机，处于正常工作状态；

第四步：将高频电压探头的探针紧密接触被测电能表的信号传输线缆的端头；

第五步：启动高频电压探头；

第六步：利用电脑控制频谱分析仪或EMI接收机，测量高频电压探头检测到的电压信号，计为V_P；根据高频电压探头的转移阻抗Z，计算被测电能表的信号传输线缆电压信号的实际值V，其中

V=V_P·Z

第七步：根据l确定被测电能表的信号传输线缆对应的特征波长λ₀和特征频谱f₀，其中

λ₀=l/4 f₀=c/λ₀=4c/l

式中，c为光速，即3×10⁸米每秒。

第八步：根据f₀将被测电能表的信号传输线缆电压信号V划分为两个区域，分别为F₁和F₂。其中，在频段F₁中，信号频率f≤f₀；在频段F₂中，信号的频率f>f₀。

第九步：分别计算频段F₁和F₂对应的辐射阻抗，其中

对于频段F₁而言，辐射阻抗R₁为

$R_1=197{\left(\frac{l}{\mathrm{\λ}}\right)}^2\mathrm{\Ω}$

式中，λ为被测电能表的信号传输线缆中电压信号频谱f对应的波长，即

λ=c/f

对于频段F₂而言，辐射阻抗R₂为

$R_2=\frac{0.13{\mathrm{\μ}}_{0}c}{4\mathrm{k\π\λ}}\left(\begin{array}{c}0.62\mathrm{k\λ}+0.92\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)+4.0\mathrm{k\λ}\cos \left(k(1-\mathrm{\λ})\right)+2.0\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)\mathrm{Ci}(-2\mathrm{k\λ})\\ -16\mathrm{k\λ}{\cos }^2\frac{\mathrm{kl}}{2}\mathrm{Ci}\left(\mathrm{k\λ}\right)+2\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)\mathrm{Ci}\left(2\mathrm{k\λ}\right)-2\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)\ln (-2\mathrm{k\λ})\\ +8\mathrm{k\λ}\ln \left(\mathrm{k\λ}\right)+6\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)\ln \left(\mathrm{k\λ}\right)-2\sin \left(\mathrm{kl}\right)+2\sin \left(k(1-2\mathrm{\λ})\right)\\ +4\sin \left(\mathrm{k\λ}\right)-8\mathrm{k\λ}\sin \left(\mathrm{kl}\right)\mathrm{Si}\left(\mathrm{k\λ}\right)+4\mathrm{k\λ}\sin \left(\mathrm{kl}\right)\mathrm{Si}\left(2\mathrm{k\λ}\right)\end{array}\right)$

式中，k表示波数。

第十步：分别计算频段F₁和F₂对应的辐射噪声E₁和E₂，其中

$E_1\≈\frac{{2V}_1}{r}\sqrt{\frac{30}{R_1}}$ $E_2\≈\frac{{2V}_2}{r}\sqrt{\frac{30}{R_2}}$

式中，V₁、V₂分别表示频段F₁和F₂对应的被测电能表的信号传输线缆电压信号，r为标准检测距离，若按照3米法电波暗室结果进行预估，则r为3m；若按照5米法电波暗室结果进行预估，则r为5m；若按照10米法电波暗室结果进行预估，则r为10m；若按照开阔场结果进行预估，则r为20m。

第十一步：根据第九步，计算电能表辐射总噪声E

E=E₁+E₂

附图说明

图1是本实用新型基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

实施例:本实用新型基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统，由绝缘桌板1、被测电能表2、高频电压探头3、频谱分析仪或EMI接收机4、电脑5组成。所述绝缘桌板为木质木质绝缘桌板，且板面上刻有长度刻度尺7。被测电能表的信号传输线缆6平铺在绝缘桌板且贴在刻度尺上。高频电压探头的探针与被测电能表的信号传输线缆的端头接触，高频电压探头的输出端与频谱分析仪或EMI接收机的输入端用屏蔽线缆连接，频谱分析仪或EMI接收机的GPIB口与电脑的GPIB口用屏蔽线缆相连，电脑中安装频谱分析仪或EMI接收机的驱动程序，能够采集频谱分析仪或EMI接收机的测量结果。

针对某公司提供的DDZY71型单相费控智能电能表，预估其辐射噪声。

第一步：按照附图1摆放、连接被测电能表及其信号传输线缆、高频电压探头、频谱分析仪或EMI接收机、电脑。

第二步：利用桌上的长度刻度，确定被测电能表的信号传输线缆的长度，计为l，l为0.5m；

第三步：启动电能表、电脑、频谱分析仪或EMI接收机，处于正常工作状态；

第四步：将高频电压探头的探针紧密接触被测电能表的信号传输线缆的端头；

第五步：启动高频电压探头；

第六步：利用电脑控制频谱分析仪或EMI接收机，测量高频电压探头检测到的被测电能表的信号传输线缆电压信号，计为V_P；根据高频电压探头的转移阻抗Z，计算被测电能表的信号传输线缆电压信号的实际值V，其中

V=V_P·Z

第七步：根据l确定电能表传输线缆对应的特征波长λ0和特征频谱f0，其中

λ₀=l/4  f₀=c/λ₀=4c/l

式中，c为光速，即3×10⁸米每秒。

第八步：根据f₀将被测电能表的信号传输线缆电压信号V划分为两个区域，分别为F₁和F₂。其中，在频段F₁中，信号频率f≤f₀；在频段F₂中，信号的频率f>f₀。

第九步：分别计算频段F₁和F₂对应的辐射阻抗，其中

对于频段F₁而言，辐射阻抗R₁为

$R_1=197{\left(\frac{l}{\mathrm{\λ}}\right)}^2\mathrm{\Ω}$

式中，λ为被测电能表的信号传输线缆中电压信号频谱f对应的波长，即

λ=c/f

对于频段F₂而言，辐射阻抗R₂为

$R_2=\frac{0.13{\mathrm{\μ}}_{0}c}{4\mathrm{k\π\λ}}\left(\begin{array}{c}0.62\mathrm{k\λ}+0.92\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)+4.0\mathrm{k\λ}\cos \left(k(1-\mathrm{\λ})\right)+2.0\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)\mathrm{Ci}(-2\mathrm{k\λ})\\ -16\mathrm{k\λ}{\cos }^2\frac{\mathrm{kl}}{2}\mathrm{Ci}\left(\mathrm{k\λ}\right)+2\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)\mathrm{Ci}\left(2\mathrm{k\λ}\right)-2\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)\ln (-2\mathrm{k\λ})\\ +8\mathrm{k\λ}\ln \left(\mathrm{k\λ}\right)+6\mathrm{k\λ}\cos \left(\mathrm{kl}\right)\ln \left(\mathrm{k\λ}\right)-2\sin \left(\mathrm{kl}\right)+2\sin \left(k(1-2\mathrm{\λ})\right)\\ +4\sin \left(\mathrm{k\λ}\right)-8\mathrm{k\λ}\sin \left(\mathrm{kl}\right)\mathrm{Si}\left(\mathrm{k\λ}\right)+4\mathrm{k\λ}\sin \left(\mathrm{kl}\right)\mathrm{Si}\left(2\mathrm{k\λ}\right)\end{array}\right)$

式中，k表示波数。

第十步：分别计算频段F₁和F₂对应的辐射噪声E₁和E₂，其中

$E_1\≈\frac{{2V}_1}{r}\sqrt{\frac{30}{R_1}}$ $E_2\≈\frac{{2V}_2}{r}\sqrt{\frac{30}{R_2}}$

式中，V₁、V₂分别表示频段F₁和F₂对应的被测电能表的信号传输线缆电压信号，r为标准检测距离，按照3米法电波暗室结果进行预估，则r为3m。

第十一步：根据第九步，计算电能表辐射总噪声E

E=E₁+E₂

Claims (2)

1.基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统，由绝缘桌板、被测电能表、高频电压探头、频谱分析仪或EMI接收机和电脑组成，其特征是：被测电能表的信号传输线缆平铺在绝缘桌板上，高频电压探头的探针与被测电能表的信号传输线缆的端头接触，高频电压探头的输出端与频谱分析仪或EMI接收机的输入端用屏蔽线缆连接，频谱分析仪或EMI接收机的GPIB口与电脑的GPIB口用屏蔽线缆相连。

2.根据权利要求1所述基于阻抗修正模型的电能表辐射噪声预估系统，其特征是：所述绝缘桌板的板面上刻有长度刻度尺且被测电能表的信号传输线缆平铺在刻度尺上。

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