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，專門用于測量線(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。測試時只需將它夾在被測線上而不需要與被測源導(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。探頭夾到被測線上進(jìn)行測量時，被測導(dǎo)線充當(dāng)變壓器的初級，次級則包含在電流探頭中。電流探頭(次級)設(shè)計為可直接連接到50Q系統(tǒng)的測試儀器，如接收機(jī)／頻譜儀等。電流探頭附加的屏蔽結(jié)構(gòu)可以測量非對稱(共模)干擾電流或?qū)ΨQ(差模)干擾電流。

電流探頭根據(jù)其型號不同，其測試頻率范圍從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。

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

我們需要對EMI電流探頭的校準(zhǔn)方法進(jìn)行研究，尋找出如何對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檢測結(jié)果的質(zhì)量。

2 校準(zhǔn)方法

通過對《GB／T6113—1995無線電干擾和抗擾度測量設(shè)備規(guī)范》的學(xué)習(xí)，結(jié)合實驗室現(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)需要用一個夾具來進(jìn)行，該夾具由兩個半截的同軸轉(zhuǎn)換器組成。當(dāng)將電流探頭裝配其上時，便形成了一根同軸線：包裹著電流探頭的

為外導(dǎo)體，穿過探頭口徑的為內(nèi)導(dǎo)體。

校準(zhǔn)測試連接和校準(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。一種是信號源接收機(jī)方案：在點(diǎn)頻上分別測得在接收機(jī)收到的信號與信號源輸出電壓(對數(shù)單位)，代人公式(1)計算，得到在各頻點(diǎn)的傳輸導(dǎo)納值yI。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀簡單，但對某個探頭的傳輸導(dǎo)納作定標(biāo)曲線時需要在許多頻率點(diǎn)測試，費(fèi)時、費(fèi)力，效率極低。

因此，測試方法為：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)是掃頻測量測試速度快，網(wǎng)絡(luò)分析儀測試時一次可設(shè)置201個點(diǎn)9掃描一次即可畫出曲線。

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)實驗后證明兩種方法測試結(jié)果相同。重點(diǎn)對方法二進(jìn)行研究，利用實驗室現(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USB—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個數(shù)據(jù)點(diǎn)；

(6)將201個數(shù)據(jù)復(fù)制到PC中的Excel表中，將數(shù)據(jù)取絕對值并用該值減去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，畫出修正過后的曲線，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的畫圖板，用u盤考出或用打印機(jī)打出供EMI測試人員使用時查表。

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)過了理論分析及實驗驗證的過程，該方法的提出及實施對EMI檢測質(zhì)量的提高有著積極的作用。