浪涌(沖擊)發生器校準規范2浪涌(沖擊)發生器校準規范浪涌(沖擊)發生器校準規范JJF(冀)149—2018歸口單位：河北省質量技術監督局本規范主要起草人：康科(河北省計量監督檢測研究院)王平(河北省計量監督檢測研究院)楊棉(河北省計量監督檢測研究院)李海(河北省計量監督檢測研究院) 2引用文件 3術語和定義 5計量特性 5.1開路電壓 5.2短路電流 7校準項目和校準方法 7.2.1開路電壓校準 7.2.2短路電壓校準 附錄A10/700μs浪涌(沖擊)發生器的計量特性 附錄B校準記錄推薦格式 JJF(冀)149—2018I計量術語及定義》和JJF1059.1-2012《測量不確定度評定與表示》為基礎性系列規范1浪涌(沖擊)發生器校準規范本校準規范適用于符合GB/T17626.5-2008中規定的浪涌(沖擊)發生器的校準。2引用文件GB/T17626.5-2008電磁兼容試驗和測試技術浪涌(沖擊)抗擾度試驗GB/T4365-2003電磁兼容術語JJF1059-2012測量不確定度評定與表示凡是注明引用日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規范。3術語和定義GB/T4365-2003界定的以及下列術語適用于本規范。3.1電磁兼容性electromagneticcompatibility;EMC設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。3.2浪涌(沖擊)surge沿線路或電路傳送的電流、電壓或功率的瞬態波，其特性是先快速上升后緩慢下位于接地布置影響區域以外、電位通常被認為是零的導電大地的一部分。3.4上升時間risetime脈沖瞬時值首次從脈沖幅值的10%到脈沖幅值的90%所經歷的時間。3.5半峰值時間timetohalf-value虛擬起點和電壓(或電流)下降到半峰值時兩點的時間間隔。3.6虛擬起點virtualorigin在浪涌電壓波形中，它指的是連接脈沖幅度30%和90%兩點的直線與時間軸的交點。在浪涌電流波形中，它指的是連接脈沖幅度10%和90%兩點的直線與時間軸的交23.7持續時間duration電壓(或電流)脈沖峰值的(50%～50%)對應的時間間隔。3.8瞬態transient在兩相鄰穩定狀態之間變化的物理量或物理現象，其變化時間小于所關注的時間浪涌(沖擊)發生器是用于模擬電力系統開關瞬態和雷電瞬態對電子儀器干擾的試驗設備。本規范以1.2/50μs浪涌(沖擊)發生器為例，10/700μs浪涌(沖擊)發生器可按照本規范中的方法參照附錄A中規定的發生器各參數特性進行校準。1.2/50μs浪涌(沖擊)發生器的主要部分包括——充電電阻Rc;——儲能電容Cc; ——上升時間形成電感Lr;定義浪涌(沖擊)發生器的有效輸出阻抗為開路輸出電壓峰值與短路輸出電流峰值RRU圖1浪涌(沖擊)發生器電路原理圖5計量特性5.1開路電壓35.1.2開路電壓上升時間開路電壓上升時間標稱值為1μs,最大允許誤差為±30%,見表1;用于交/直流電源線的耦合/去耦網絡端口開路電壓上升時間參數見表3。5.1.3開路電壓持續時間開路電壓持續時間標稱值為50μs,最大允許誤差為±20%,見表1;用于交/直流電源線的耦合/去耦網絡端口開路電壓持續時間參數見表3。定義波前時間半峰值時間上升時間持續時間短路電流峰值±10%波前時間半峰值時間額定電流<25A額定電流25A～60A額定電流60A～100A波前時間半峰值時間5.1.4開路電壓波形開路電壓波形如下圖所示。4上升時間(10%～90%):1×(1±30%)μS;持續時間(50%～50%):50×(1±20%)us;耦合/去耦網絡輸出端的輸出端的開路電壓波形可能存在較大的下沖，基本上同圖2所示的曲線。30%的下沖規定只適用于發生器的輸出端，在耦合/去耦網絡輸出端，對下沖或過沖沒有限制。5.2短路電流短路電流峰值：(0.25～3)kA,短路電流最大允許誤差為±10%。5.2.2短路電流上升時間短路電流上升時間標稱值為6.4us,最大允許誤差為±20%,見表1;用于交/直流電源線的耦合/去耦網絡端口短路電流上升時間參數見表3。5.2.3短路電流持續時間短路電流持續時間標稱值為16μs,最大允許誤差為±20%,見表1;用于交/直流電源線的耦合/去耦網絡端口短路電流持續時間參數見表3。5.2.4短路電流波形短路電流波形如下圖所示。5上升時間(10%～90%):6.4×(1±20%)us;持續時間(50%～50%):16×(1±20%)us;耦合/去耦網絡輸出端的輸出端的短路電流波形可能存在較大的下沖，基本上同圖3所示的曲線。30%的下沖規定只適用于發生器的輸出端，在耦合/去耦網絡輸出端，對下沖或過沖沒有限制。6校準條件6.1環境條件溫度：(23±5)℃;相對濕度：20%～80%;周圍應無影響正常校準工作的電磁干擾和機械震動。6.2校準用的主要設備最大允許誤差小于被校準發生器輸出開路電壓最大允許誤差的1/3。6量程：≥3kA;最大允許誤差小于被校準發生器輸出短路電流最大允許誤差的1/3。帶寬：≥100MHz;采樣率：≥2Gs/s;幅度測量最大允許誤差為±1.5%。被校浪涌(沖擊)發生器標志應符合國家相關技術文件的規定，主要信息齊全、器圖4發生器輸出端口開路電壓校準連接圖7.2.1.1峰值電壓校準浪涌(沖擊)發生器開路電壓峰值時，按照圖4將被校設備輸出端直接連接到高壓探頭輸入端，高壓探頭輸出端連接至示波器。將示波器與被校設備進行一段時間的預熱，調節被校設備，按照表2中規定等級的電壓逐級進行校準，調節示波器，選擇合適的電壓、時間檔及正確的觸發模式，使一個完整的脈沖波形顯示于屏幕中央。記錄開路電壓的測得值。77.2.1.2上升時間校準浪涌(沖擊)發生器開路電壓上升時間時，按照圖4將被校設備輸出端直接連接到高壓探頭輸入端，高壓探頭輸出端連接至示波器。調節示波器，選擇合適的電壓、時間檔及正確的觸發模式，使一個完整的脈沖波形顯示于屏幕中央。記錄開路電壓上升時間的測得值。該項可與開路電壓峰值同時進行校準。7.2.1.3持續時間校準浪涌(沖擊)發生器開路電壓持續時間時，按照圖4將被校設備輸出端直接連接到高壓探頭輸入端，高壓探頭輸出端連接至示波器。調節示波器，選擇合適的電壓、時間檔及正確的觸發模式，使一個完整的脈沖波形顯示于屏幕中央。記錄開路電壓持續時間的測得值。該項可與開路電壓峰值、上升時間同時進行校準。對交/直流電源線的耦合/去耦網絡端口的各參數進行校準，在校準開路電壓時，將高壓探頭連接至交/直流電源線的耦合/去耦網絡端口的輸出端，方法同7.2.1.1、7.2.1.2、7.2.1.3,應對網絡輸出端口各組輸出組合進行校準，例如校準L-N時，高壓探頭輸入端應分別連接L與N端口，接線圖如圖6所示；7.2.2短路電流器校準浪涌(沖擊)發生器短路電流峰值時，按照圖5用一根盡量短的短導線(電阻值小于等于0.1歐姆)將被校設備輸出端短路，短路導線穿過電流探頭。將示波器與被校設備進行一段時間的預熱，調節被校設備，按照GB/T17626.5-2008中規定等級的電壓(電流)(見表2)逐級進行校準，調節示波器，選擇合適的電壓、時間檔及正確的觸發模式，使一個完整的脈沖波形顯示于屏幕中央。記錄示波器顯示值。7.2.2.2上升時間校準浪涌(沖擊)發生器短路電流上升時間時，按照圖5用一根盡量短的短導線8將被校設備輸出端短路，短路導線穿過電流探頭，調節示波器，選擇合適的電壓、時間檔及正確的觸發模式，使一個完整的脈沖波形顯示于屏幕中央。以峰值10%到90%的間隔時間作為短路電流上升時間。該項可與短路電流峰值同時進行校準。7.2.2.3持續時間校準浪涌(沖擊)發生器短路電流持續時間時，按照圖5用一根盡量短的短導線將被校設備輸出端短路，短路導線穿過電流探頭，調節示波器，選擇合適的電壓、時間檔及正確的觸發模式，使一個完整的脈沖波形顯示于屏幕中央。以峰值50%到50%的間隔時間作為短路電流持續時間。該項可與短路電流峰值、上升時間同時進行校準。對交/直流電源線的耦合/去耦網絡端口的各參數進行校準，在校準短路電流時，將電流探頭連接至交/直流電源線的耦合/去耦網絡端口的輸出端，例如校準L-N時，用一根盡量短的短導線將交/直流電源線的耦合/去耦網絡L與N端口短路，短路導線穿過電流探頭，方法同7.2.2.1、7.2.2.2、7.2.2.3,接線圖如圖7所示；對耦合/去耦網絡端口短路電流進行校準時，應注意：對于線-線耦合，浪涌應通過18μF電容耦合，校準時的等效阻抗仍為2Ω;對于線-地耦合，浪涌應通過9μF電容串聯10Ω電阻耦合，校準時的等效阻抗為浪涌(沖擊)發生器器98校準結果對校準后的儀器出具校準證書，校準證書應包含以下信息： ——實驗室名稱和地址； 進行校準的地點(如果與實驗室的地址不同):——證書的唯一性標識(如編號),每頁及總頁數的標識；——委托單位名稱與地址；——被校準設備的相關信息(生產廠家、名稱、型號、編號等);——進行校準的日期，如果與校準結果的有效性和應用有關時，應說明被校對象——校準所依據的技術規范的標識，包括名稱及代號； 校準的環境條件(溫度、濕度等): 校準結果及其測量不確定度的說明： 校準結果僅對被校對象有效的聲明：——未經實驗室書面批準，不得部分復制證書的聲明。9復校時間間隔儀器使用單位根據儀器的使用頻率、儀器本身穩定性等因素自主決定兩次校準的間隔，建議不超過1年，儀器修理或調整后應重新進行校準。附錄A:10/700μs浪涌(沖擊)發生器的計量特性A.1開路電壓與短路電流波形I/lI/lTA.2開路電壓與短路電流參數定義波前時間半峰值時間上升時間持續時間注：在現行IEC出版物中，1.2/50μs和8/20μs波形通常按GB/T16927.1規定，如圖2和圖3所短路電流峰值±10%A儀器型號證書編號儀器編號溫度濕度大氣壓校準地點校準依據型號規格不確定度/準確度等級/最大允許誤差證書編號儀器設定實測峰值電壓實測上升時間實測持續時間實驗等級校準結果的不確定度儀器設定實測峰值電流實測上升時間實測持續時間實驗等級(V)校準結果的不確定度1校準所依據的技術文件：GB/T17626.5-2008《浪涌(沖擊)抗擾度試驗》2校準系統包含的標準儀器：示波器(WP725Zi);高壓差分探頭(N2891A)電流探頭3校準系統的不確定度分析校準系統校準結果的不確定度評定分為脈沖電壓幅值校準的不確定評定、開路電流波形上升時間校準不確定度評定、開路電流持續時間校準不確定度評定和短路電流幅值校準不確定度評定。3.1脈沖電壓波形幅值引起的校準結果不確定度被校準脈沖電壓幅值的數學模型為：其中，U是被校準的高壓脈沖幅值；C為高壓差分探頭的分壓比；Uout是校準系統輸出的電壓幅值。電壓讀數的不確定取決于：——示波器的垂直分辨率，垂直直流增益精度和實際的測量讀數；——系統連接的重復性；——顯示電壓和沖擊電壓端形成的實際電壓兩者之間的差別；——差分探頭分壓比的精度。以上所有因素是不相關的，電壓幅度的相對合成標準不確定度或u.可表示為：JJF(冀)149—2018Uout為示波器的電壓讀數引起的不確定度。WP725Zi示波器滿刻度電壓精度為±0.16%,各試驗等級浪涌電壓的垂直分辨率如下表所示：試驗等級示波器垂直分辨率uou(U=(示波器垂直分辨率×8div×0.16%)/√3,由此公式及上表數據可知當在4000V試驗等級時，示波器的電壓讀數引起的不確定度最大，此時示波器電壓讀數引起的相對不確定度為：其中，為實測10次電壓幅度的平均值，由試驗得該值為4126V。Uc為差分探頭分壓比C引入的測量結果的不確定度。C具有0.74%的精度，其為矩形分布，其對應的相對不確定度ubis為顯示電壓與電壓輸出電壓差所產生的不確定度，其有兩部分組成：其一是電壓設定準確度和數字輸出引入的。浪涌發生器電壓設定準確度與顯示值之間有±3%的誤差(該值由制造商提供)。則其對應的不確定度為：另外一部分為顯示輸出誤差u?,與u?相比較其值可忽略不計。綜合考慮則ubis為：JJF(冀)149—2018Uke為重復測量的相對標準偏差，由重復測量的標準不確定度定義，進行n次獨立測量，xi真值的估計值由獨立測量值vj(j=1,…,n)的算數平均值給出。實測值vi分布的估計標準偏差Svi:當重復測量時，平均值s的標準偏差是可知uRe(U)=3.760V,實測10次電壓幅值平均值為4126V,則相對標準不確定度為0.91%。綜上，將各分量代入式(2)可得：此為試驗等級4000V時的不確定度。同理可得出其它試驗等級的不確定度。3.2短路電流上升時間引起的測量結果的不確定度短路電流上升時間測量中對總不確定度有影響的分量為：——示波器的時間測量精度引起的測量結果的不確定度；——重復性試驗引起的測量結果的不確定度；——系統固有上升時間引起的測量結果的不確定度。JJF(冀)149—20183.2.1示波器的時間測量精度引起的測量結果的不確定度在測量浪涌短路電流波形的上升時間時，以使用400ns/div檔為例，設備額定的根據上式并設為矩形分布，k=1.732。由于該分量為ps數量級，與3.2.3測量系統固有上升時間引起的測量不確定度上升時間為：s。在區間認為服從矩形分布，則標準不確定度根據差分探頭技術指標，帶寬70MHz,70MHz帶寬會在區間認為服從矩形分布，則標準不確定度u?=2.89ns3.2.4合成不確定度以上各分量互不相關，故合成標準不確定度u=√u2+u2+u2=18ns,取k=2,得JJF(冀)149—2018到擴展不確定度U=36ns,相對擴展不確定度Ure=36ns/1.2μs=3%。3.3短路電流持續時間測量結果的不確定度短路電流持續時間測量中對總不確定度有影響的分量為：——示波器的時間測量精度引起的測量結果的不確定度；——重復性試驗引起的測量結果的不確定度；——系統固有上升時間引起的測量結果的不確定度。——由于示波器測量電壓幅度的不確定度而引起的測量結果的不確定度。3.3.1示波器的時間測量準確度決定的測量不確定度：測量浪涌模擬器開路電壓波形的持續時間時，根據3.2分析可知該項與另兩項貢獻分量相比可忽略不計。3.3.2重復性試驗引起的上升時間測量結果的不確定度：3.3.3系統固有上升時間引起的上升時間測量結果的不確定度：由3.2分析可得，示波器的上升時間為：。在區間認為服從矩形分布，則標準不確定度u?=0.0