一種EMI電流探頭的校準(zhǔn)方法

1 引 言

EMI電流探頭是一種卡式電流傳感器，專門(mén)用于測(cè)量線(單／多根電纜束、接地線／帶狀線束、屏蔽線外導(dǎo)體及同軸電纜)上的干擾電流。測(cè)試時(shí)只需將它夾在被測(cè)線上而不需要與被測(cè)源導(dǎo)線導(dǎo)電接觸，也不用改變其電路。這樣復(fù)雜的導(dǎo)電系統(tǒng)／電子線路等的干擾測(cè)量就可以在不打亂其正常工作或正常布置的狀態(tài)下進(jìn)行。探頭夾到被測(cè)線上進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)導(dǎo)線充當(dāng)變壓器的初級(jí)，次級(jí)則包含在電流探頭中。電流探頭(次級(jí))設(shè)計(jì)為可直接連接到50Q系統(tǒng)的測(cè)試儀器，如接收機(jī)／頻譜儀等。電流探頭附加的屏蔽結(jié)構(gòu)可以測(cè)量非對(duì)稱(共模)干擾電流或?qū)ΨQ(差模)干擾電流。

電流探頭根據(jù)其型號(hào)不同，其測(cè)試頻率范圍從25 Hz到1 000 MHz，連續(xù)波電流從幾安到幾十安，脈沖電流從幾十安到上百安。

實(shí)際的EMI測(cè)試時(shí)，需要根據(jù)接收機(jī)接收的干擾電壓，折算到被測(cè)線路，測(cè)試出線路上的干擾電流。因此，對(duì)電流探頭進(jìn)行校準(zhǔn)，準(zhǔn)確地將探頭的轉(zhuǎn)換因子定標(biāo)，成為保證測(cè)試準(zhǔn)確度的必要條件。

我們需要對(duì)EMI電流探頭的校準(zhǔn)方法進(jìn)行研究，尋找出如何對(duì)這些使用中的電流探頭進(jìn)行準(zhǔn)確定標(biāo)的方法并證明其有效性，以保證EMI檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量。

2 校準(zhǔn)方法

通過(guò)對(duì)《GB／T6113—1995無(wú)線電干擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備規(guī)范》的學(xué)習(xí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有儀器設(shè)備的狀態(tài)，研究出了電流探頭校準(zhǔn)方法。

2．1 探頭校準(zhǔn)原理

電流探頭的校準(zhǔn)需要用一個(gè)夾具來(lái)進(jìn)行，該夾具由兩個(gè)半截的同軸轉(zhuǎn)換器組成。當(dāng)將電流探頭裝配其上時(shí)，便形成了一根同軸線：包裹著電流探頭的

為外導(dǎo)體，穿過(guò)探頭口徑的為內(nèi)導(dǎo)體。

校準(zhǔn)測(cè)試連接和校準(zhǔn)電路如圖1和圖2

2．2 校準(zhǔn)儀器的配置及實(shí)現(xiàn)

根據(jù)圖1及公式(1)，我們考慮可以采用兩種儀器配置方案。一種是信號(hào)源接收機(jī)方案：在點(diǎn)頻上分別測(cè)得在接收機(jī)收到的信號(hào)與信號(hào)源輸出電壓(對(duì)數(shù)單位)，代人公式(1)計(jì)算，得到在各頻點(diǎn)的傳輸導(dǎo)納值yI。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀簡(jiǎn)單，但對(duì)某個(gè)探頭的傳輸導(dǎo)納作定標(biāo)曲線時(shí)需要在許多頻率點(diǎn)測(cè)試，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，效率極低。

因此，測(cè)試方法為：使用網(wǎng)絡(luò)分析儀按圖1將源端接到校準(zhǔn)架的輸入端(端口一)，校準(zhǔn)架輸出端接匹配負(fù)載，電流探頭輸出接網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入(端I21二)，用掃頻方式測(cè)試出s：，隨頻率變化的曲線。再將曲線按公式(6)進(jìn)行修正，即可得到傳輸導(dǎo)納頻率曲線。該方法的優(yōu)點(diǎn)是掃頻測(cè)量測(cè)試速度快，網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)試時(shí)一次可設(shè)置201個(gè)點(diǎn)9掃描一次即可畫(huà)出曲線。

3 校準(zhǔn)操作步驟及校準(zhǔn)結(jié)果我們用方法一及方法二反復(fù)實(shí)驗(yàn)后證明兩種方法測(cè)試結(jié)果相同。重點(diǎn)對(duì)方法二進(jìn)行研究，利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)分析儀8751A和圖形采集軟件Soft—plotV6．0總結(jié)出方法步驟如下：

(1)在PC上插入U(xiǎn)SB—GPIB接口卡，在PC中裝入SoftplotV6．0采圖軟件，連接Pc與網(wǎng)絡(luò)分析儀；

(2)連接網(wǎng)絡(luò)分析儀與校準(zhǔn)電流探頭需用的電纜及轉(zhuǎn)接頭，根據(jù)探頭校準(zhǔn)的頻率范圍對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行直通校準(zhǔn)；

(3)連接網(wǎng)絡(luò)分析儀源輸出端到校準(zhǔn)架的輸入端，校準(zhǔn)架輸出端接匹配負(fù)載，電流探頭輸出接網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入(接收端)，測(cè)試出S：。曲線；

(4)用采圖軟件將S 。曲線采到PC中；

(5)用列表法列出構(gòu)成S 。曲線的201個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；

(6)將201個(gè)數(shù)據(jù)復(fù)制到PC中的Excel表中，將數(shù)據(jù)取絕對(duì)值并用該值減去34(修正系數(shù))；

(7)將修正后Excel表中的數(shù)據(jù)復(fù)制到采圖軟件的數(shù)據(jù)表格中，畫(huà)出修正過(guò)后的曲線，該曲線即為傳輸導(dǎo)納一頻率曲線；

(8)將傳輸導(dǎo)納曲線復(fù)制到PC的畫(huà)圖板，用u盤(pán)考出或用打印機(jī)打出供EMI測(cè)試人員使用時(shí)查表。

例如，91550—2B電流探頭的傳輸導(dǎo)納校準(zhǔn)曲線如圖4所示。

EMI電流探頭校準(zhǔn)方法，經(jīng)過(guò)了理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程，該方法的提出及實(shí)施對(duì)EMI檢測(cè)質(zhì)量的提高有著積極的作用。