SJ Z 9032-1987 低压电源线和信号线上短持续时间瞬变信号的测量方法 导则.pdf

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1、中华人民共和国电子工业推荐性部标上奕信号的方法导Guide on methods of measusement of short durati on transients on low voltage power and signal !ine Z串SJjZ 9032 87 JEC 816 84 出现于电力线和信号线上的瞬变信号能够产生各种效应s从设备性能的轻微下降直到破坏性的绝缘击穿。这些瞬变信号根据产生的机迫不同而具有各种各样的波形。此外，来自交流电源合切的瞬态波形取决于电源周期内开关动作那时刻，不仅如此，瞬变信号还具有许多宏观总体和微观细节的特性。由于瞬奕信号波形是多种多样的，而瞬变信号

2、出现的时间往往又是随机的，所以提供一种适宜的瞬变信号测量方法是相当困难的。器件设计和制造新技术的出现，使得人们更加关心如何进一步准确确定瞬变信号效应。特别是含固态器件的设备可对极短时间(几纳秒)的过压敏感，由于被形是变化的，所以精确测量任给定的瞬变信号都需要测量大量的参数。既使为了控制的目的而了某-瞬变信号的精确波形，然后也必须用一定数量的参数值来描述该瞬变信号。这些参数及其所期望数值范围的选择仍然是一些推测z而适用的测量方法也仍然被有些人认为是悬而未决的问题。新型的测试设备提供了以往所不能达到的测试能力，但使用时要特别小心。因此，对瞬变信号规定一个明确而且可接受的测量方法主要有以下两个理由，

3、a. 由不同实验室测定的结果可相互比较Fb. 对由某特定设备产生的瞬变信号以及某特定说备变信号的敏感度规定有意义的极限值。本导则是为满足上述要求而制定的。请注意本导则中包括与电时间不大于4cms的瞬变现象，但不包括那种持续的电压或电压波动。1范无关的且持续本文件意在给出低压电源线和信号线上短持续时间瞬变信号测量方法的指导性规范。2 圃蛮信号特性瞬变信号按起因分类如下Fa. 由环境如闪电产生的，中华人民共和国电子工业部1987一10一19批准1一SJ/Z 9032 87 b. 由电气开关或故障产生的，C. 由特足设备内部电路产生的。2.1 环境产生的瞬变信号这类瞬变信号是由闪电引起的，它对架空的

4、不屏蔽电缆部分影响十分重要。在靠近瞬变发生点的地方，上升时间可能很短而幅值很高，但当此瞬奕沿着电网传播时，上升时间和下降时间显著地延长，幅直减小。典型的瞬变信号上，升时间为微秒量级，下降时间为50sN50ms，也可以是振荡的。当使用屏蔽电缆和将电缆埋入低地咀区时，可减少内导体的瞬变信号效应。2.2 设备产生的瞬变信号由设备产生的瞬变信号有三个基本原I2SlIa. 机械或半导体开关的操作Fb. 有饱和特性的铁芯变压器崎合闸电流或电动机的起动电流，C. 设备内部故悍。由开关或故障产生的瞬变信号可以是简单的电涌或下凹，也可以是非常复杂的波形。后者是由于机械开关的触点分开时所产生的重复的电弧再点火。最

5、严重的瞬变信号通常是切断电感电路所载。例如，保险丝的烧断。在许多情况下，采用特殊技术，例如用电跨接在触点上，能降低瞬奕信号的幅值，也可通过使用半导体器件来抑制瞬变信号。靠近开关处离l开关不是1米的瞬变信号上升时间为纳在i、量级，然而离开关数米远处上升时间则幅度上升，这是因为高频分量在线路上的哀减，由，变压器的接通所产生的瞬变信号可以是电源电压峰值的儿倍，而上升时间为数十微秒。2.3 待测参数瞬变信号的复杂性和可变性使得我们难以选择哪些参数应该是被测的，在这种情况下，为了确定待测参数见第4草)，研究受试设备的敏感特性并将它们加以分类是有用的。a. 对有限频带敏感的设备，如收音机或载频接收机，b.

6、 对低射频如电源、整流器的宽频带敏感的设备。对于此类设备而言，电压值往往是一个决定性的参数。能量也可能是一个重要参数。C. 对较高频段内的宽频带敏感的民备，脉呻上升速庭是一个重要的量，般数字设备对该参数极为敏感，甚至遭致破坏。一些常用测试能力应该具备，但靠单一设备乐可能测量所有的参数。为方便起儿，这些参数接阔已们是否给出时棋队频域信息1JDkJ会类。图1表明了一个典型瞬奕信号可能的复杂特性和描述波形的一些时棋参数。此外，有效胁冲强度电压乘时间和能量也可能是两个重要的参数。用于描述眠变信号的最常用的频棋参数是频i剧目虞。相频特性也是-个重要参数，但因测试和数据使用上的困难通常不测量。干扰信号不远

7、续时也可使用时间加极技术如ClSPR测量设备中使用的)，但在任何情况下，感兴趣的是不加以的分且。2.3.1 时域和频域参数的关系2一SJ/Z 9032 87 图2a给出了某一类型瞬变信号干扰的代表性波形，它是在220V辅助导线开关断开过程中产生的。图2b示出了上述放形的幅频特性。;顶i昔幅度曲线和日寸域波形之间的关系可通过对梯形脉冲相应特性的比较得到很好的解释。个具有平均脉冲时间为T的对称梯形的频谱幅度在低于f=-T的频率范围，其幅 与频率无关这部分的频i普幅度值曲线与坐标横轴平行)，其幅值等于脉冲面积幅值乘脉冲宽度。频率大于f= 1/T的频谱包络随1/f而变化，如果此梯形脉冲上升时间和下降时

8、间为t，那么频率大于1/t的频谱幅度包络随1/f 2而变化。注意z图2b的横坐标以对数刻度MHz单位给出，纵坐标以相对于1VS(1VS对应子:ceVl;Hz)的分贝单位给出。频i普幅度表示可利用标准傅立叶稠分技术计算。当脉冲按规定间同重复时，所得到的频语是离散的而不是l远续的。在这种情况下可以使用图2b捆应的曲线。i亥曲线表明了相对应的寓散分量包络曲线幅值，各分量以与率相对应!13间隔分布在频率刻度上。下面对图2b做出如下解释:a. 1民频或曲线平坦部分的电平取决于图2a所示电压-时间曲线下面的有效面稠pb. 大于20MHz高频部分，以与频率平方成反比的速率下降，其开始下降的那点由波形起始部分

9、的上升速鹿决定即对I国值U1而言); C. 频i普幅度曲线的峰值出现于瞬变信号谐振频率那点上，因此，如果一旦给出与图2b相应的频谱，那么就可揭示最初瞬变信号波形的重要特性。进而，如图2b所示，从实际曲线和读曲线低频(水平部分的交点P开始以正比于1/ f的斜率延伸为直线，另段的斜率正比于1/f 2 (实际频谱曲线用实线标出。从图2b右边部二、刘度上可得到实际最大It!，I丑(dBV )和上升速度ClB(kV/s ) C 10 ) *。在实际测是中.对时域测量的观察时间和频域测量的带宽均规定了极限值。因此，如果要测量特性未知的瞬变信号幅度、上升时间、持续时间、重复频率)，时域和频域应同时测量。这样

10、，才能获得有关瞬变信号的最大信息且。2 , 3.2 各种瞬变信号参数的重要性。a. 上升时间上升时间体现幅度-频率的瞬变关系(参见傅立叶级数的展开)，上升时间越短，频谱中干扰效应就越显著。通常，人们希望降低敏感设备性能的风险，这取决于该设备的接收带宽及其它因素。据报告指出，上升时间/幅值、关系表明25%的干拢具有10MHz以上的明显分量，而仅1%在30MHz以上(然而，在VI-If频段，即使很低的电平分量也可干比射频接收。b. 幅度一叹一括号里的数字代表文献与参考资料序号。3 SJ/Z 9082 17 一一? 对于持续时间长的(1s )瞬变倍号，幅度是一个特别有个与性能下降或半导体器件损坏相关

11、的十分有意义H:J且。C.能，.也。它可能是一瞬奕信号的能量民与其幅度有关，但也取决于干扰源内的阻抗，它是一个关系到元件是否损坏的重要参且。d. 持续时间该参数的重要性取决于所考虑敏感设备的时间常数。对于逻辑系统来说，由同步时钟控制的电路可能增加释放的机会。e. 频率范围如a中所述，手忧频谱在10.30MHz范围可能不太重要。f. 重复频率一般来说，了解重复频率对估计瞬变信号效应是重要的。对于模拟系统，它的重要性取决于敏感器件的时间常数，并能影响积分现象，对于逻辑电路，如果瞬变信号和控制信弓是同相位的，那么造成失效的风险非常j且。S 圃强信号酒与潜在敏感器件之间的糯合机理特点这里论及的瞬变信号

12、假设主要是通过导体搞合到敏感设备上的。它们通常是些开关效应作用于电力线上所引起的。这些开关作用可以来自就近的低压自己电线路上的叩点，也可以来自高压传输线上较远的一品。瞬变信号也可以来自大气效应，如闪电，它可以直接击中高压线，也可以感应高压民低丘自己电电路后在地线上产生瞬奕信号。当敏感若是件靠近干扰源如h搞合主要是通过感应引起的。按照这样的路径，搞合效应可用如下三个基本参数描述，a. 作为导线频率函数的衰减特性，b. 导线的负荷特性，C. 与接地平板相关的几何尺寸。由于电力线很少在特性阻抗匹配的情况下工作，因此，人们可以预计，在线上每一不远续点上友生多次反射，如在i主接负载处。反射特性对瞬变信号

13、脉冲的技形形成是相当重要的，尤其是由于开关操作产生的。其结果是产生衰减振荡，频率范围通常在几十干挤到几十兆赫。它使得瞬变信号频谱幅度在该特定频率上出现峰值。类似的，衰减振荡还可以是电器设备产生的传导瞬奕信号造成的结果，然而，:不连续之间的问隔是较小的，所以衰成援军j频卒可以很高。应该注意F线上的衰减随频率的增加而增加。因此，通常只有在比较接近源处测得的瞬变信号才有可能观察得到。还必须考虑在电力线与通信线之间由于感应(包括电感搞合与电容搞合)而可能产生的搞合。这对于工广内许多电源电缆和控制电缆或信号电缆在相当长的距离内并行走线的情况尤为重要。般说来，这种途径的搞合可通过采用绞合、线、同轴电缆或将

14、电于东固的金属导管内的方法加以限制。另一种精合源是有限接地平板咀扰。如许多瞬变信号经传输线以共模方式传播，一4-SJ/l 9082 87 ,- -，_ 又流回到摆地平板。如果接地回路的阻扰宋很低，或逢到接地回路的点与敏感电路接地回路点很靠近，那么将会产生明显的电位羞.平衡时，对称电路可用来减少共模搞合效应，但任何微小的不平衡对于敏感电路都可能非常敏感。为了避兔两台说备间通过电源、电缆直接相合，1鼠通蜡波器常常被用来抑制非期望效应。8.1 传播方式图3示出了电力线的四种-般传播方式。信号线上存在类似的传播方式。如图3所示，有两种主要的传导传播方式z不对称的，B!jJ共摸(CM)和对称的，即差模(

15、DM)。几乎所有的商业产品都有保护线。在某些家用设备中，使用无保护线的两线电摞系统多数低压设备使保护线在供电人口处接地。为了某些目的，测量在每一相与地间进行。A相、B相、压间的关系如图4所示。若A、B分别代表相电压，则U C. M = A +B CM =一一【一一Un101 =A-B DM=n 0 DM.开路电相地之间的测定阻扰如图5所示(1 )，它在控制瞬变信号与测试点之间的插入损耗方面起关键的作用。考志一下图6a给出的各神相合途毯。业已发现图的中所示的平均差模插入损耗是由各种阻抗失自己控制的。使用电流探头技术注人信号的方法示于图6c。注意差损起的多少在30MHz以下与频率基本无关。差模阻抗

16、有确定的数值如同轴线为50Q，平衡线则较高。对于共摸，也许到了几十干，其阻扰值可期望近似等于一般同等长度并且低阻抗或零阻抗接地导线的电忧4 锺感厦/抗拢些电气设备对瞬变信号可能敏感，除非官采取了适当的防护措施，提供了其在定电磁部境中的抗扰度。使用各种电缆、连接器、电容器、绝缘材料、变压器、开关等的长期经验，使人们规定了需要经受高压瞬变信号的恪度s并对许多元件也规定了适当的过压试验。然而，对于含有半导体器件的设备，各种敏感形式都可能出现，这包括破坏性的损吓和暂时失灵。这些效应将在下面专门讨论，因为瞬态测量和分析设备不能承受这种效应。4.1 损坏效应损坏效应大都限于半导体器件，愚然其它元件也会由于

17、极高幅度的瞬变信号(如近区的雷击造成绝缘击穿。由于与供电钱相逗的功率半导体器件易遭受全部瞬态电压，因此对用于这种场合的器件，应依据以往器件损坏的经验。选择适当的额定值，低电平信号和撞制电路中使用的半导体器件只是间接相合到供电线，但由于这些器件一般具有相当低的电压与/或电流额定值，损坏也会发生。这些搞合机理中涉及瞬变信号的高频，并且在许多应用中难以评定。因此，需要考虑保护器件的预防措施。下面给出提一.5-SJ/Z 9032 81 一一一坏效应的例子。4.1 .1 功率半导体器件这些器件可被大约lns短持续时间的瞬变电压(瞬变信号)损坏、损坏的可能性与变信号幅度、持续时间、极性、上升速率、处于供电

18、波形上的位置等，以及器件自身的盎数榈关。器件开始损坏后。很可能继之以来自供电电阔的电流放电，从而造成破坏性提坏。已经发现易于提坏的典型器件是电子设备书的强流二极管和用于电动速度控制的闸流管114.1.2 低电平信号和控制电路通常，这些电路不直接与低压在与电网远按3它们和直流供电电路间存在糯合，并在信号电缆F口控制电路中受感应，致使减小了!匾皑的瞬变信号注入到该电路中。在这种电路中，包含有容易被低电平瞬变信号损坏的各种半导体器件，如集成电路、分离:器件如场效应管和特殊用途的二极管4.2 故障效应很多种形式的故障是由产生于低Elt电线上的瞬变信号造成的，它有可能被糯合到各种类型设备的信号线上，其中

19、某些效应会造成交全j己险。主rl国火、化学、化学制造爆炸南电机速度突然变化。然而，大多数易发生的故障相对说来是无害的，只会产生一种用卢完全能接受的暂时效应，如仪表读数微小的瞬间变化。实际中发现，所观察的故障绝大酒分起因于;毡、上两种不同类型的瞬变信号，即持续时间为1s过级的电压瞬变和电压下顿或下陷(持续时间为10ms或更沃的电压帽值的成小)，除了下面注释提及的以外，在导则中不包话电压下倾。注:所谓电压下假(下精)是指电子没备均供电宅J_ffl下降，时司大约持续10ms或更民堂。它可以干扰设备正常运行;这是因为内部的亘流稳压电源电压下降的结果。对某些类型的设备而言.这种效应是很严酷的。举例如下:

20、8. 数字系如果豆电压降低很多，则数字系统将出现严重的故障，这包括数字宗绕锁闭功能恶化，程序丢失等。b. 控制系统这些系统容易出现严重故障，功能失效。C.仪器很多类型的仪器设备可能因电压下倾(或下陷)发生严重故障.d. 警报器和挑闸系统该系统极易因电压下假(或下陷J币发生误动作。4.2.1 电压瞬变信号效应a. 数字系统含有数字系统如计算机、微处理器.测试仪器的设备能够被搞合到数字电路的电压胁冲所影响，从而使数据发生错误。该效应可通1过各种误差校准技术来克服，但在一些;二端情况下，这种错误数擂可能会造成严重后果如不正确的诠制功能、系统锁闭不希望有的程序变化，将错误数据送人贮存器。一6-$1/Z

21、eosz-87 b. 控制系统电压脉冲影响控制设备，从而引起系C. 测试设备瞬变信号效应能鲁多使某些类型的设备产生错误指示。d. 报警器和跳闹系统呵国思。电压瞬奕信号能够触发该系统，从而使这些系统产生误动作或动作欠效。e. 含有功率半导体器件的设备电压瞬变信号施影响半导体对电动机速率的控制，典型表现为速度瞬间突然增加。单个电岳瞬奕信号对温度控制的影响并不太严重，但重复睬奕信弓可能温度大幅度变化。5 设本章描述了各种测试方法.某些情况下，测试设备可在市场上买到，在另-些情况下，它们由实验室自制以便进行专门实验。本章的目的是为用户均供有关所有这些测设备重要特性的指南。一般来说，台测试设备由如下四个

22、基本部分组成EL 检波b. 处理器，C. 输出显示Ft 控制系统。图7示出了这些部分之间的关系。试运:;备的基本类型由检波器的类型确定，具有相倡的检波器由不同制造生产广生产的各种设备在实现其它功能时，也许有原则上的不同。的确，某些情况下，这些功能是的，或者在操作人员控制下，借助于辅助仪器可完成多神功能。测试仪器可分为几类加lL描述。在所有情况下，除了对基本参数与商业样本上经常标称的参数间的关系描述外，还有对基本工作原理的描述。5.1 获得瞬变信号参数的统二瞬奕信弓丛-个瞬态到另瞬态如此可变的事实意味着除某些特定意义与特定情况相关外，意义必须与大量的的预期瞬变信号参数相关联。尤其让我们感兴趣的是

23、:不仅要了解可能发生的某-特定参数的最大值，而且，还有平均值以及与该参数相关的方差。对于许多系统来说，存在个能够导致布效设备性能降低的最小豆复顷率。因此，除了瞬变信号能在一短周期内连续出现以外，其余瞬奕信号并不重要。下列条款表明为用子集合这些数据而选用设备所必须考虑的参数。a. 要求的质这样的设备应该是，便携式的，白7-SJjZ 9082 87 自动操作。如，记录很少出现干扰少于每月一次h断电时不丢失信息，友功能以便记录某些类型的瞬变信号s记录友告的时间日、小时、分钟、秒)J 能够设置巳知的门限电平，记录瞬奕信号源的方向，对传导干扰或辐射干扰不悦册。扎特性静寂时间静寂时间是指记录器不能分辨两个

24、单也瞬变信号范围，大约为1001s。在20Hz50MHz的频段内，精确度为3dB(为了考虑2.3.2条的a与e). 复从10次/ms至1次/月。供电电电池浮置除非用在长试验周期。5.2 瞬变信号计数器该仪器通常是)种简单的设备当被测瞬变信号超过-个或多于一个预埠幅度时，此仪器能检出并加以计数这些计数器也可以包括响应瞬蛮时间并指示瞬奕信号极性的电路。某些情况下，记录器用直流电池工作，以保证工作不受交流电源干拢的影响。典型的情况是z这些记数器对持续时间长0.101川的瞬变响应，精确度通常为5%10%，人阻抗的典型值为10kQ1M Q。读出的各种形式sa. 电动式计数器，b. 打印棚曰C. 笔记录仪

25、。所能记录的瞬变信号的最高速率是有眼的，如机电计数器的最高速率大约为25Hzo5.8 峰值电压表这些仪器也叫做峰值保持电压或记忆电压表，它们测量瞬变信号峰值幅度并IIr据亘到复位。对短持续时间瞬变信号的响应由测试电路的有效充电时间常数决定，的数值为0.02NO.3s，精确度通常为1%3%，输入阻抗通常为110MQ。此外，哺仪表在其输人端含有可以通断的宽带滤波器，从而可使人们得到一些频域信，队。i卖数可采取各种形式。如sa. 仪表读数或数字显示，b. 带状图表记录仪，C. 打印输出， 8吧d. 数字e SJj Z 90a2 87 。此电压表在特定时间周期内存贮峰值电压的峰值，并且该周期可由自动或

26、手动重新设且。有些设计含有模拟数字转换器，也可能含有微处理器提供高级控制和贮存功能q的是z当过载发生时，电压表应有指示。5.4 其它参数除了如第5.2条和5.3条中提到的如上升时间、持续时间、下降时间等，许多其它时域参数也己被考虑。然而，没有合适的商品仪器能有效地测量这些参数。如果要测量，可采用第5.5条中讨论的技术来观察。但无论如何，测得的任何数值都受观察者的主观评价支自己。5.5 波形记录和分析用于记录瞬变信号的仪器是磁带或纸记录仪、示波器和数字波形i己!录仪。5.5.1 波形记录5.5.1.1 磁带记录磁记录提供测量瞬变信号现象的各种能力。其优点之一是可以将记录过程和瞬变信号分析分开进行

27、。诏录借助于选择通带，可在长时期内实现记录。使用频率调制，记录频率范围可从低端扩展到零。采用磁记录仪的瞬变信号测量系统具有非常有限的通带。应注意，通过暗带速度选择来突现最佳信噪比。然而，此种类型的记录还具有如下优点za. 当记录仪被启动后，出现瞬变信号时就可以记录完整波形，b. 有可能记录含有极其不同谱成分的长持续时间的干扰sC. 确定相关瞬变信号之间的时间间隔。复制记录设备易于使用并且适于和低阻抗的设备连接。因此，大量设备可与其相逞。不同的播放速度使其适用于大量分析设备。例如，使用示波器时，利用现象的性可在屏幕上看到整个的频带，精确确定瞬变信号的同步计时，获得高质量的照片。另可个优点是可以把

28、单个瞬变信号复制在连续环路中，只要相互隔离得好，并适当地加以滤波，就可以把单个瞬变信号变换为重复性信号，然后用频谱分析仪观察。5.5.1.2 录波仪图象记录用波形记录仪可直接记录瞬变信号。按此目的，分成如下各种形式一-记录很低频率瞬奕信号可用光束检f流式记录仪s具有75MHz带宽的通用示波器， 9-SJ/Z 8082 87 r 不少于250MHz带宽的高惕起示波器，-一存贮示波器用发磷光的阴i证射线管)J 为瞬变言弓测量设计的自动监视示波器。通常，瞬奕信号被用于烛发示波器，触发电平可以预一利用正或负的直流电平，利用上升和下降斜卒s记录图象可用照像方法贮存。示波器突出优点为Ea. 容易使用FL

29、宽频带sC. 输入灵敏度范围宽，d. 精确度高。s a. 由于瞬变信号的特性事先是未知的，所以只能凭经川、基和触发。旋钮幅度、时b. 控忧旋回的设置可能与被分析和记录的瞬变信号的所有可能的参数不相等。注石必须注意，相当多的示波器不是充分屏蔽的.然而，采用了附加屏蔽特别ilfc逸的示波器可以满足使用要求。5.5.1.3 数字波形记录仪数字式战形记录仪基本上由模拟/数字转换器、时基和存贮器组成。大多数标准单元是一个6位到8位的模拟/数字转换器，它提供了适当的测量精度。当今测量设备的取梓速率已达500MHz，因此，能够记录上升时间为6nS或更坟、频率高达100MHz的瞬变信号。一般来说，极快的瞬变信

30、号具有较短的持续时间，而较慢的瞬变信号具有较快的持续时间。具有10vO宇存贮功能的设备，利用2ns采梓间隔可记录持续时间小于2阳的瞬变信号。适当选挥较长采样间i濡可记录脉冲持续时间长达几秒的瞬变信号。有2000和4000字记忆能力的器件，还能测量持续时间更长的瞬奕信号。电压最大变，七j辛辛因而也是最高频率常常发生在瞬变信号起始，而瞬变信号的下降则臼含着低频分量。它们可以用具有足够取样速度和取样存贮能力的数字被形记录仪测量;或居助于双时基的示议器，用高取样埠率观察瞬变i言号的前半部分，用低J在样速率观察其余部分例如比值取t: 1 )。某类型记录仪只有在取样数值偏离前次记录值)规定量时，才记录取样

31、激值，从而减轻了对存贮器的负荷。此后种技术不能利用快速啤立叶变换作选步分衍，因为已要求寇的采样速度，或要求适当的补偿。数字式泣形记录仪1fc3工示捷器最大优戍边宫的顶触发功能，设备逗续工作并存得的数媚。当该收到触发信号时，记礼仪远续i己二，然后在延时段可调时间后，将自己昕汗，因比，存贮器还钮含本次触发信号以阔的敖值。可捆对降低触或电平灵敏度，以便记录仪不会被乱真信号触发。-. 10-SJjZ 9082叫81一一记忆的内容可被显示民示波器、CRT或X/Y绘图仪上，还可把数据送到计算机中。这样，采用合适的击口，可记录在相当短时间内?出现的几个院变信号。计算机还可用软件程序按所需参数最大幅度、上升速

32、率、报语等等对瞬变信号进行臼动分析，同理也可以进行统计分析如，自)豆幅度的最大值和平均值。如果使用两个戎两个以上同步记录仪，则可同时记录各种瞬变信寻模式如，共模和差模瞬变信号电压和院交信号电流。使用两台记录仪也可以确定瞬变信号的能量成分。5.5.2波形分析一旦波形被记录下来就可采用多用方法进行分轩，可以通过观察手段或者自动方法。峰值电压上升时间一样被定义和测量，为了得到其它一些时域参数，例如持续时间、下降时间如图1所示技7在等等，需要对这些参款给出相应严密的运义，以致不被混j臂，否则必须进行大呈的仲裁工作，还有许多遗留工作要傲，明确还有哪些附加参的，又如何来定义它们。布一的瞬变信号参数与在源处

33、的瞬变信号参数可能是不同的。为了计算源处的变信号参数它在产生瞬变信号现象时可馆是不可接近的)，需要对传播现象定量描述已在第三章中描述。可依照所记录波形的全部或一部分用模拟或数字的方法进行频率分析、重复试验也有可能说明z从个瞬态到另一个瞬态的频谱相对稳定。因为快速傅立叶变换是通用的方法，下面将讨论它们的有用性和局限性。5.5.2.1 快速傅立叶变换(FFT)快速傅立叶变换是一种算法，它能将时间幅度(TA)矢量变换为频率幅度而(FA)矢10 TA矢量包含该瞬变信号的采样时间函数。多数情况下，TA矢量幅度通过棋拟/数字变换器(ADC)数字化。采样可以看做是脉冲串对瞬变信号的一种调整s而非线性数字化过

34、程产生它们特有的误差。FFT只传用于瞬变信号的有限时间记录。因为TA矢是不能精确代表连续模拟时间函数，想要从FA矢量频谱矢最得出结论必须非常谨慎。误差分析在每一步FIt- rtI:.JJ 下面总结出主要误差源。更详尽的论述请J且参考资料(36)。a 7昆淆为了用适当的精确度来确定瞬变信号被形，必须进行足够的采样。采样理论白求原理要求采样速率fs室少要高于波形阱含有的最高频率f固的两倍，即fs2fmo 根据采样器倍乘机理如对频率fi的信号进行采样时，总会产生和频或差频分E( k xfs士fj ) ，这里k为整数见图8)。混请也称重叠或混合，当此差额落人所研究的频率范围内时发生。在这种情况下，由于

35、取样的数目不足，错误信号被力日到频率为f =fi-fs的有用信号上。如果将低遇滤波器置于信号源和取样器之间，限制波的频率含量使得fm.(U.-U2) U%/T2为A最大斜率范围的上升速率Us为峰值电压Tl为峰值上升时间Ts为单.+副脉冲群的衰减时间T，为脉冲群的持续时间11为最高振荡频率12为振荡频率-油叩叩_._骂声曲一.，.，_-叫如高啕阳_C也啡时-卢【n =.j 如2i.L.，!牛-_-一一1. .J.叩牛啕. 1. . L.J .1. 1,;MH, 400kH7 1MJr, 频率路径说明:一一为同-出口一一为同一文路一一为文路到艾略，同一个lffEZ吉普一一为文路到文路，不同的断路器

36、一一为文路到文路，不同的PDP为挨户图6b各种路怪的插入损艳见参考文献。7和$.1条校7位注入电辑用于DM注入的电流深头用于DM测量的电流探、头3 川叮主芯插头4F 间相1. 9m 2.4m陆一叩甲。 27 . SJ/Z 9032 87 测最一一也;总一一一/ 注入HLi血探1;WMl 训f量rh说探头图6C用于信号注入的电流探头技术 .捕，检波苦苦 处理器参数(如幅度上升时间持续时间) 选择器 控制系统飞计数器外段器分析器-一一- f (如指厅、仪表CRTH印机)输出显示图7测量仪器之间的连拉图Z8-SJ/Z9032 87 x. I . -耐-中国阳叫咱制申，4J由吨皿fs f贺重叠f育号飞

37、鸟、飞l雪入信号!s/2 ?昆滑的出现图8。1iII A T 。m6m +1.8 +101og (N) - b FFT m 6 - 40 筒、v- 80 ，HY迁1号傅主叶积分N 1024 、四-. 120 - 29-。.5梯形脉冲FFT频谱予口傅立叶啊?于(见5.5.2.1条c)l/ ls/ 率归0.1 因9。9032-87 SJ/Z , .2 一一一一-一一m_l 时间. . 11 . . it- 11 ll, . i ,! llo- . . ,4l li- . ,1 11 1/ lfif-E ll-Elt IB- llvb-11 . ,1l 哼田 Illi- . , . Et-ll- l

38、ltlb-tJ 1tl i llit- :tet-, -11; ilili- 11l ill pi- 1! l, a ll-ll taw- lt- ee-町tl 一一一一-一一一一一十一一一一一-一一一一ii- liv- il lif- lll .二Ih- tl -11 . 一一一一一4 2 也比rHr运1时也见5.5.2.1条cADC相对于时间的蛊化电平1.0 图飞gi.，. J PK飞11: 平衡放大略01H O. H HH hu pp 500 100 幽增益盹1010tF 5日1111?fut 0.01F 渝入2.2F 2.2l 一一一一、一10放大糯(见5.6.1.条X 热敏电桥和11

39、 因睛Y町叫d30叫 Zv Uu A B J , , CN SJjZ 9032 87 一室主一c 月也如咔一一一CA D , , f 川一一E G ;D 町 F J H RP -;.帽吃圃/ M1 可illl以MJ , . 砸.品蝇、?由一7图12 传导瞬变信号测量装置见6.1.1条和16.1.2.1及6.给条寸土工丐tbEJ-ijlL :22ZZ1241 li J 丁吧?一寸叫一士同13 !在式插!44相4、/.1,;. ,1L I,-J (U1 -c4Fil B NC ili1八Q 探头测试单元草图见6.2.3条1) 国保f1、作/ 胁、产唰，由1 :丁:1丁马._, _._ _J ，.r

40、一-.俨f:-!、司飞EJ!jTK L且帽叫-HIc!, I s二i_l J二j-r iui民岗位31叩SJjZ 9032 87 4OQ S 呻丰自-，的.NmM(JF 是呻.N-hMCUF L飞V开提汝之同MCN【J命入i:JV立i一咽 11: 四.N由叫(卢hF町.mCCCF ;f-只引内MCN17 () J 保护统 单元电路图1 飞飞图14Sz BNC自由It I 相 电i原插头- -Efff目1况?如lkC二士回习班子BL-hJ ， -.一_.l 金这i芹放金城市!斗由回气.一血-1;骂阻JEi即j探头草恩见6.1.2.3条b，c，d:啕口府表C)因153，2一牛9032 87 SJ/

41、Z QO内问QN叫l 411戚IJlln hraF飞川.mu问MJ引川k盯-m。JNN法4.N问UM4NN庐山.N。坦k俨吗:二多。山Jai-、MEt比E白。何?-ce-htJFML.m 叫4守-鸣K可AF町，时MVH; 庐的.N、。号:卢门.N向M4同KJFEUkh kh川、1市飞，。-233.叫_ . . 蛐飞/ 高阻监阳探头r!1路图见6.1.2.3条b，c，d，和附录c一 一-16 因一 -f果护绞SJjZ 9082 81 A 蛮信号传导发射的测量方法A1 的组件测量设备最重要的组件是一个具有一定带宽的和足够过载因数的中频选择放大器和-个接在其后的准峰匿检波器见图Al)oCISPR标准

42、测量设备是适用的。此外，需要两个指示器两台存贮示波器或两台峰值记忆检波器)，一台用于测量频谱幅度，另一台用于测量加权谱幅度准峰值。表Al给出了测量设备的带宽。频守品中10kHz-150kHz 15okHz30MHz 设备布图示于图A1。Al 带宽200kHz 9 CISPR 中频电压峰直为直接测量的谱幅度。绘图仪输出端的峰值则为加权谱幅度的直值检测噪声的准峰值。对于与重复脉冲相关的加权频谱幅度来说，指示器的校准在150kHz-30MHz频率范围内由roOHz来确定，在rOkHzJ150kHz频率范围内由25日z确定。A 1.1 测量设备校准步首先，应将测试设备与脉冲发生器违援。该去生器产生的脉

43、*具有如下特性z假电f王:10V -脉冲宽度半高度:0.1s 上升、下降时间110ns复速率z在15()kHz.30MHz内:100Hz 在10kHz.150kHz内:25Hz 至于校准，电磁干扰测量设备在150kHzN30MHz频率范围内应调谐到200kHz，在1Ok Hz.- -150k Hz应调谐到50kHz。电磁干扰测量设备的衰减器应该这样来设置。测量设备中的表头指示应在其指示器量程的中间。应记录衰减器的位置:a 0 ( dB ) ，与指示器指示的峰值s假定中频输出值为U0 电模拟器(图Al方框3)输出值为Uo加权。A 1.2 频谱幅度测量一34一SJ/2 9082 87 受试设备应连

44、接到测试设备上并开机工作，然后调整测试设备的衰减器以便可以从指示器上观察峰值。如果衰减器重调整后的位置标定为al中频输出值为Uu绘图仪输出值为U01J口权，那么使用校;在系数得到的段终结果为z谱幅度为AK201ogt+al-aodB(川的加权谱幅度为A加权oJJ日n窒这里;aK=6dB，在频率范围:15030MHz; aK= 5d趴在频率范围:10kHz.150kHz。IN .IF 制:响d叫iv白、i 8 2 2 H d 1为C.I.S.p.R射频干忧测量设备2为存贮示波器或峰值记忆他波3为准峰f直指示器机械时间常数的电模拟IN为输人IF 中频输出PO为绘图仪输出国人l测试装霄，-35-唰O

45、k I z I E1k o rJ牛守4:i =-100 SJ/Z 1082白8P G 设备i N-G 1. 25MHz 、.、P N 1. 25MHz AH l 一36一, 1) k III 100kHz 1 MHz , 10 1 Hz 100 MHz ,., 频率Bl 一1、SJjZ 9082 87 10k 1 z I m E 1 k .c 。端困F气100 10 回540运型p- G i过份2 N G 1. 25MHz / 、飞?咿P N 1. 25MHz lOk Hl J MH 2; 100 MH 100 k H 7 10MH7 频哥电圈B2Z :5 4 10k N -G 设备3 I z

46、 1 1. 25MHz P一Glk N LtLv f 气._4 A.、-4) ( H l ?向H K IAU 、自-aAl lOMH 1 J MH 1 lllUM !i l 100kHz 顿丰i罔B3一同;jl-SJjZ.8032 81 川i I z I 的1k g t二 f:E 100 1穹/ /气y/ 10 P一G埠，备4iJMJ j 品P N 1. 25MHz lOk 一38一100 kHz 100 lYlH z 1 MHz 频率10MHz 图B4SJ/Z 9032一81一一c 摞头示例见固15) 探头是由金属企子，沟成的，其七安装一插头。保护线直接连到金属盒。盒子内部用金属屏蔽层将其分为两个单元个为中线糯命网络，另一个为相线搞合网络)，将金层挥接到盒壁，然后再焊到保护线上，这持便使两个单元具有良好的交调隔菌，同时使搞合网络有个阻扰非常低的区路。此外，实际上在插头两芯之间总存在一些交调。糯合网络电路示子因16。按照第601.乙:条要求所得到的探头测试布图应满足网络特性。网络的输出与BNq主应器旧选段，且应选手器的位置，使其有可能实现低电感互睐。文献