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比克示波器:如何使用示波器进行浮地测试

发布时间:2018-03-27    浏览次数:349

      在民用的电力电子、汽车电子、航空、铁路以及军用舰载、机载和车载系统中,浮地信号测试一直以来都是困扰测试工程师的棘手问题。浮地信号两端有共模和差模分量。在传统的示波器以及供电方式下,通用单端探头或BNC连接器的参考端直接与示波器机壳相连,并通过机壳的接地点与安全地连接。如果直接探接浮地信号,将造成该浮地信号通过示波器回路连接大地,一方面浮地系统强制接地会造成对被测系统的破坏,另一方面浮地信号中较大的共模电压分量也可能直接损坏示波器,甚至造成人身伤害。不能用传统示波器的单端探头去测量220V市电就是这个道理。



以下几种常见的示波器使用错误较容易被理解:

1. 将示波器电源插头上的接地脚去除“浮”起示波器进行测试
这种方法将使示波器探头参考端和机壳等部位带电,严重危害测试人员的安全。同时机壳系统的容性负载被加到被测得浮地系统中,也会造成测量结果的不准确。

2. 利用两个高压单端探头连接浮地信号的两端,然后通过示波器的通道相减来进行测试

由于该方法不具备共模抑制能力,无法测试浮地信号中较小的差模分量。

另外两种常见测试方法的问题常常被测试人员所忽略,造成潜在的人员安全隐患。

3. 使用电池供电示波器

一些便携式或手持示波器采用电池供电,形成浮地。工程师可以使用这类示波器完成简单的浮地测试。需要注意的是,许多电池供电示波器的通道之间并不隔离,探头或输入连接器的参考端还是会与机壳连在一起。尽管机壳浮地,如果被测信号的共模电压较大(超过30V RMS)仍会对操作者造成电击伤害。市场上某款非常流行的电池供电示波器的安全说明中对此有清晰的说明,却常常被使用者所忽视。

4. 使用隔离变压器将示波器浮地

在一些生产型企业中常常采用低成本的隔离变压器来给示波器供电以实现仪器的浮地。这种看似安全的做法有非常严重的安全隐患。

尽管被测系统的参考点与示波器供电端隔离,但由于示波器机壳与被测信号的一端相连。如果操作者不慎将示波器探头或输入端的参考点与浮地信号的高压端相连,在不慎接触示波器外壳或探头参考端时将直接在人体上形成电流回路,造成人身伤害。

如何使用示波器进行正确有效的浮地测试呢?以下的两种方法是符合安全标准要求的正确方法:

1. 将示波器正确接地,选择合适的高压差分探头进行测试

这种方法利用高压差分探头的共模抑制能力来完成对浮地信号的差模测试。示波器有效接地保证操作者的安全。当然,高压差分探头的价格不菲,需要使用者或公司具有一定的经济能力。需要注意的是,每款高压差分探头也都有一定的共模和冲击电压承受能力。对于一些电力应用场合,用户常常在市场上无法找到满足安全要求的高压差分探头。

2. 使用隔离通道示波器

隔离通道示波器顾名思义就是采用特殊的材料和技术将示波器的通道之间的参考点与地隔离,在通道与通道之间以及通道与地之间形成隔离保护。目前市场上有两类隔离示波器,一类是交流供电,另一类是电池供电。交流供电隔离示波器由于不能脱离供电电缆,给用户使用场合带来了一定的限制。需要注意的是,在一些需要通过接口进行程控或数据传输的应用中,必须确保示波器的LAN或USB等相关接口也进行了有效的隔离。曾经出现过用户通过计算机接口与隔离不完善的示波器相连造成被测系统和控制用计算机烧坏的惨痛教训。

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