《电磁兼容+试验和测量技术+第33部分：高功率瞬态参数测量方法gbz+17626.33-2023》详细解读

《电磁兼容试验和测量技术第33部分：高功率瞬态参数测量方法gb/z17626.33-2023》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4高功率瞬态响应的测量4.1总体测量概念和要求4.2测得响应的表述4.3测量仪器4.4测量程序contents目录5低频响应的测量6校准程序6.1整个测量通道的校准6.2测量通道单元的单独校准6.3近似校准技术附录A(规范性)对测得响应特性的描述方法附录B(资料性)测量传感器的特性附录C(规范性)HPEM测量程序contents目录附录D(资料性)测量链路单元的双端口表达法参考文献图1测量高功率瞬态响应的典型测量链路示例图2平衡的传感器和电缆连接到不平衡(同轴)线的示例图3几种简单巴伦的例子图4测量链路中在线衰减器的典型电路图5用于50Ω系统的额定值为20dB的衰减器典型衰减示例(作为频率的函数)contents目录图6串联积分器的典型电路图图7积分电路的传递函数图8标准和半精制同轴电缆随频率变化的单位长度信号传输特性的示例图9传感器电缆在不含电磁场的区域走线的示例图10在有电磁场的区域对传感器电缆的处理图11使电缆适应系统局部屏蔽的拓扑图12电缆走线的正确和错误方法图13用于传感器校准提供均匀场照射的双端TEM小室contents目录图14单端TEM小室及其相连设备示意图图15用于校准传感器的小尺寸测试设备尺寸图图16测量链的电气示意图图17一个简单电场传感器示意图图18图17中所给的电场传感器的输入阻抗的实部和虚部的特性曲线图19据天线分析程序计算得到的流入传感器终端的短路电流对不同入射角的幅频特性曲线contents目录图20传感器等效高度的幅值对不同入射角度的变化曲线图21衰减器的高频等效电路图A.1用来定义瞬态响应波形R(t)的脉冲部分的不同参数示意图图A.2高功率瞬态电磁测量中出现的振荡波示意图图A.3图A.2中波形的计算频谱幅值图B.1一个简单的电场传感器的示意图及其诺顿等效电路contents目录图B.2场传感器的归一化频率函数的幅频相频特性图B.3一个简单的磁场传感器的示意图及其戴维南等效电路图B.4放置在地面上测量垂直电场或表面电荷密度的电场传感器示意图图B.5用于测量磁场切向分量或表面电流密度半环磁感应强度传感器示意图图B.6测量线电流的简化示意图contents目录图B.7电流传感器的详细构造图B.8标称1Ω电流传感器的阻抗幅值特性曲线图B.9嵌入式微分电流传感器的几何尺寸图B.10同轴电缆电流传感器设计概念图B.11CIP-10同轴电缆电流传感器的形状和尺寸contents目录图B.12微分同轴电缆电流传感器的结构示意图图D.1通用双端口网络的电压电流关系图D.2链参数的电压电流定义图D.3两个双端口网络的级联图D.4用链参数矩阵表示的简单测量链路图D.5测量链路的简单等效电路图D.6由链参数建模的简单双端口网络contents目录表A.1波形P范数的例子表A.2用于高功率瞬态波形的时域波形范数表D.1简单电路的链参数011范围适用领域本标准适用于高功率瞬态电磁参数的测量，包括雷电、静电放电等引起的瞬态电磁干扰。适用于电力、电子、通信、航空航天等领域中高功率瞬态电磁参数的测试与评估。明确了测量设备、测量方法、测量程序等要求，提高测量的准确性和可重复性。提供了试验验证方法，用于验证测量结果的可靠性和有效性。规定了高功率瞬态电磁参数的术语和定义，确保各相关方对概念有统一理解。标准内容010203涉及高功率瞬态电磁参数的生成、传播、接收等各个环节。涵盖瞬态电磁场、瞬态电流、瞬态电压等多种参数的测量。关联电磁兼容性的其他相关标准，共同构成完整的电磁兼容性标准体系。涉及方面022规范性引用文件其他相关文件引用除了标准外，还引用了与高功率瞬态参数测量密切相关的技术报告、指导手册等文件，以确保测量方法的全面性和准确性。基础标准引用本部分首先引用了GB/T17626系列的基础标准，这些标准为电磁兼容试验和测量技术提供了基础框架和指导。专业标准引用针对高功率瞬态参数的测量，本部分特别引用了相关的专业标准，如关于高功率瞬态信号的定义、分类和测量方法等标准。引用标准与文件引用文件的重要性确保测量准确性通过引用相关标准和文件，本部分能够确保高功率瞬态参数的测量方法符合行业规范，从而提高测量的准确性和可靠性。统一测量要求规范性引用文件为不同实验室和机构提供了统一的测量要求，有助于实现测量结果的互认和比对。推动技术发展随着技术的不断进步，相关标准和文件也会不断更新。通过引用这些文件，本部分能够及时吸纳最新的技术成果，推动高功率瞬态参数测量技术的不断发展。033术语和定义电磁干扰（EMI）任何能中断、阻碍、降低或限制电信设备有效性能的电磁能量。电磁抗扰度设备在电磁干扰存在的情况下，仍能保持其性能等级的能力。电磁兼容性（EMC）设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。电磁兼容（EMC）相关术语指在短时间内出现的高功率电信号，通常具有较快的上升时间和较短的持续时间。高功率瞬态高功率瞬态参数相关术语设备或系统对高功率瞬态干扰的抵抗能力，即在不降低性能的情况下承受瞬态干扰的能力。瞬态抗扰度对高功率瞬态信号的各项参数进行测量的过程，包括峰值、上升时间、持续时间等。瞬态参数测量表征合理地赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。测量不确定度按照国家标准或国际标准规定的步骤和方法进行的测量，具有较高的准确性和可靠性。标准测量方法用于执行测量任务的设备或系统，其性能直接影响测量结果的准确性和可靠性。测量仪器测量方法与标准相关术语044高功率瞬态响应的测量频谱分析仪能够捕获瞬态信号的波形，具备高采样率、高分辨率和大存储容量。示波器探头及附件包括电压探头、电流探头等，用于将瞬态信号引入测量设备。用于测量高功率瞬态信号的频谱成分，具备高灵敏度、宽动态范围和快速扫描能力。4.1测量设备通过示波器捕获瞬态信号的波形，分析其幅度、上升时间、持续时间等参数。时域测量利用频谱分析仪测量瞬态信号的频谱，确定各频率成分的幅度和相位。频域测量对多次测量的瞬态信号进行统计分析，评估其稳定性和一致性。统计分析4.2测量方法010203测量设备的精度和校准情况对测量结果的影响。设备误差环境干扰操作方法外部电磁环境对测量结果产生的干扰，需采取相应措施进行抑制或补偿。测量过程中操作人员的熟练程度和操作方法对测量结果的影响。4.3测量不确定度高压防护在进行高功率瞬态测量时，需采取必要的高压防护措施，确保人员和设备安全。接地处理确保测量设备和被测系统的接地良好，避免因地电位差引起的干扰或损坏。电磁屏蔽在测量过程中采取电磁屏蔽措施，减小外部电磁干扰对测量结果的影响。4.4安全注意事项054.1总体测量概念和要求01瞬态参数定义高功率瞬态参数指的是在短时间内发生显著变化的电磁参数，如电压、电流等。测量概念02测量目的确定设备或系统在高功率瞬态条件下的性能，评估其抗干扰能力。03测量范围涵盖各类电气设备、电子设备及系统在高功率瞬态环境中的行为特性。精度与准确性确保测量结果的精确度和准确性，以反映真实的高功率瞬态参数情况。可靠性与稳定性测量系统需具备高可靠性和稳定性，以应对复杂多变的瞬态环境。安全性在测量过程中，应确保人员和设备的安全，采取必要的防护措施。可重复性测量方法应具有良好的可重复性，以便在不同时间和地点进行一致性的测量。测量要求064.2测得响应的表述响应参数的定义峰值响应指被测设备在瞬态扰动作用下产生的最大偏离稳态值的响应。该参数能够直观反映设备对瞬态扰动的敏感程度。响应时间响应持续时间指从瞬态扰动开始作用到被测设备产生响应所需的时间。响应时间越短，说明设备对瞬态扰动的反应速度越快。指被测设备在瞬态扰动作用下，响应从起始到结束所经历的时间。持续时间越长，可能意味着设备对瞬态扰动的恢复能力越差。通过在被测设备的关键部位安装传感器，实时监测并记录设备在瞬态扰动作用下的响应情况。这种方法能够直接获取设备的动态响应数据，为后续分析提供有力支持。实时测量当直接测量难以实施时，可通过测量与设备响应密切相关的其他物理量，间接推算出设备的响应情况。例如，通过测量设备输入输出端口的电压或电流变化，推算出设备内部的电磁干扰水平。等效测量响应的测量方法数据预处理对测得的原始数据进行必要的预处理，如滤波、去噪等，以提高数据的质量和可靠性。数据分析方法运用统计学、信号处理等方法对预处理后的数据进行深入分析，提取出反映设备性能的关键指标和特征参数。这些分析结果可为设备的优化设计、性能评估等提供重要依据。响应数据的处理与分析074.3测量仪器应根据被测信号特性和测试需求，选择适当的测量仪器，确保其能够准确测量高功率瞬态参数。适用性所选仪器应具有较高的准确度，以保证测量结果的可靠性。准确性测量仪器应具备良好的抗干扰能力，以减小外界电磁干扰对测量结果的影响。抗干扰能力4.3.1仪器选择原则4.3.2仪器主要技术指标010203带宽仪器的带宽应覆盖被测信号的频率范围，以确保信号的完整捕获。采样率采样率应满足奈奎斯特采样定理，以避免信号混叠现象。动态范围仪器的动态范围应足够大，以适应高功率瞬态信号的大幅度变化。预热与校准在使用前应对仪器进行充分的预热，并定期进行校准，以确保测量结果的准确性。接地与屏蔽应注意仪器的接地和屏蔽措施，以减小电磁干扰对测量结果的影响。维护保养定期对仪器进行维护保养，以延长其使用寿命并确保性能稳定。0302014.3.3仪器操作注意事项用于测量信号的频谱特性，可分析信号的频率成分和功率分布。频谱分析仪用于检测电磁干扰信号，评估设备或系统的电磁兼容性。电磁干扰接收器用于观测和分析高功率瞬态信号的波形，具有高带宽、高采样率等特点。示波器4.3.4常用测量仪器介绍084.4测量程序明确测量高功率瞬态参数的具体目的，以及需要测量的参数，如瞬态电压、电流等。确定测量目的和所需参数4.4.1准备工作根据测量目的和参数要求，选择适当的测量设备，如高速示波器、瞬态记录仪等。选择合适的测量设备确保测量设备正确接地，减少外界电磁干扰；根据实际需求，布置测量线路和探头。搭建测量环境对测量设备进行预热，确保其稳定工作；进行必要的校准，确保测量结果的准确性。预热与校准启动测量设备，观察并记录高功率瞬态参数的变化情况。进行测量根据实际需求，设置测量设备的参数，如采样率、触发条件等。设置测量参数对测量结果进行必要的处理和分析，如滤波、波形识别等，提取有用的信息。数据处理与分析4.4.2测量步骤准确记录详细记录测量过程中的所有重要信息，包括测量时间、设备型号、参数设置等，以便后续分析和追溯。维护保养定期对测量设备进行维护保养，确保其处于良好的工作状态，延长使用寿命。安全操作在进行高功率瞬态参数测量时，务必遵守相关安全规定，确保人员和设备的安全。4.4.3注意事项095低频响应的测量目的确定电子设备在低频信号作用下的性能，评估其对低频干扰的敏感度和抗扰度。背景测量目的和背景低频干扰广泛存在于电力、通信等领域，可能对电子设备的正常运行产生影响，因此需要进行相应的测量和评估。0102方法通过向被测设备注入低频信号，观察其响应情况，包括信号传输质量、设备工作状态等。测量方法与步骤“测量方法与步骤步骤011.确定测量频率范围和信号幅度。022.选择合适的测量仪器，如信号发生器、示波器等。033.连接测量电路，确保信号能够准确注入被测设备。4.逐步改变信号频率和幅度，记录被测设备的响应情况。5.分析测量结果，评估被测设备在低频信号作用下的性能。测量方法与步骤010203测量注意事项0302确保测量仪器的准确性和可靠性，避免仪器误差对测量结果的影响。01针对不同类型的被测设备，应选择合适的测量方法和参数设置，以获得准确的测量结果。在测量过程中，应注意观察被测设备的状态，避免出现过载、损坏等情况。分析根据测量结果，可以评估被测设备在低频信号作用下的性能表现，包括信号传输质量、抗扰度等。应用测量结果可以为电子设备的研发、生产和维护提供重要参考，有助于提高设备的稳定性和可靠性，降低低频干扰对设备性能的影响。测量结果分析与应用106校准程序通过校准程序，可以验证测量设备或系统的性能，确保其输出结果的准确性和可靠性，从而满足电磁兼容测试的要求。确保测量准确性和可靠性校准程序能够实现测量结果的追溯性，即可以通过一系列的比较测量，将测量结果与国家或国际承认的测量标准相联系，确保测量结果的合法性和有效性。追溯性要求校准的目的和意义选择合适的校准标准器根据被校准设备或系统的特性以及校准要求，选择适当的校准标准器，如标准信号发生器、标准电阻等。制定校准步骤按照校准标准器的要求，制定详细的校准步骤，包括校准前的准备、校准过程中的操作以及校准后的数据处理等。进行校准操作在校准环境条件下，按照制定的校准步骤进行校准操作，记录校准过程中的所有相关数据。校准的程序和方法校准结果的评估根据校准过程中记录的数据，评估被校准设备或系统的性能是否满足要求，确定其误差范围或不确定度等参数。校准结果的评估与处理校准证书的出具根据评估结果，出具相应的校准证书，明确说明被校准设备或系统的性能状况以及校准结果的有效期限等信息。校准后的调整与改进针对校准过程中发现的问题或不足，对被校准设备或系统进行相应的调整或改进，以提高其测量准确性和可靠性。116.1整个测量通道的校准通过校准，可以验证测量通道的各个环节是否正常工作，以及是否存在误差。确保测量通道的准确性校准可以消除测量通道中的系统误差，从而提高测量的精度和可靠性。提高测量精度进行校准是确保测量通道符合相关标准要求的必要步骤。满足标准要求校准目的逐级校准从测量通道的输入端开始，逐级向输出端进行校准，确保每一级都准确无误。校准方法使用标准信号源采用已知准确度的标准信号源，为测量通道提供校准所需的输入信号。比较测量将测量通道的输出与标准信号源或其他已校准设备的输出进行比较，以评估其准确度。校准周期应定期进行校准，以确保测量通道的长期稳定性。校准记录对每次校准的结果进行详细记录，包括校准日期、校准人员、校准设备等信息，以便后续追溯和分析。校准证书在完成校准后，应颁发校准证书，证明测量通道已符合相关校准要求。校准注意事项126.2测量通道单元的单独校准确保测量通道单元的准确性通过对测量通道单元进行单独校准，可以验证其测量结果的准确性和可靠性，从而保证后续测试的有效性。消除系统误差校准过程中可以发现和纠正测量通道单元存在的系统误差，提高测量的精度。校准目的采用已知准确度的标准信号源，对测量通道单元进行校准，通过比较测量结果和标准值，确定测量通道单元的误差。使用标准信号源进行校准在测量通道单元的量程范围内，选择多个校准点进行校准，以确保在整个量程范围内都具有较好的准确度。进行多点校准校准方法校准注意事项校准环境的控制在进行校准时，应确保校准环境的稳定，避免外界干扰对校准结果的影响。校准周期的确定根据测量通道单元的使用频率和重要性，合理确定校准周期，以保证其长期使用的准确性。校准记录的保存对校准过程中的数据和方法进行详细记录，以便后续追溯和查询。136.3近似校准技术VS指在不具备完全校准条件下，通过一系列近似方法和手段对测量设备进行校准的技术。技术的重要性提高测量设备的准确性和可靠性，确保高功率瞬态参数的准确测量。近似校准技术的定义技术概述根据实际情况和设备条件，选择合适的近似校准方法。选择近似校准方法按照选定的方法进行校准操作，记录相关数据。执行校准操作01020304明确校准的参数、范围和准确度要求。确定校准目标对校准数据进行处理和分析，评估测量设备的性能。分析校准结果技术流程灵活性近似校准技术可以根据实际情况进行调整和优化，适应不同的校准需求。局限性由于采用近似方法，校准结果的准确性和可靠性可能受到一定影响。经济性相比完全校准，近似校准技术可以节省成本和时间，提高校准效率。技术特点应用范围与前景未来发展随着科技的不断进步，近似校准技术将不断完善和提高，为电磁兼容领域提供更准确、更高效的测量解决方案。同时，随着电磁兼容标准的不断更新和升级，近似校准技术也将面临新的挑战和机遇。应用范围近似校准技术适用于各类高功率瞬态参数的测量设备，尤其在设备条件有限或紧急情况下具有广泛应用价值。14附录A(规范性)对测得响应特性的描述方法时域波形通过示波器或瞬态记录仪捕捉高功率瞬态信号的完整波形，展示信号的幅度、持续时间和波形特征。01波形描述频域特性通过频谱分析仪测量信号的频谱分布，包括主频、谐波成分以及噪声水平等，以评估信号的频率特性。02峰值幅度指瞬态信号在时域中的最大幅度值，用于描述信号的强度。持续时间信号保持在规定幅度范围内的总时间长度，用于评估信号的稳定性。上升时间从信号幅度开始上升到达到峰值幅度所需的时间，反映信号的快速变化能力。参数定义030201线性度分析评估测试系统对高功率瞬态信号的线性响应能力，包括幅度线性和频率响应线性。动态范围分析确定测试系统能够处理的最大和最小信号幅度范围，以确保测量结果的准确性。抗干扰能力分析考察测试系统在存在外部干扰时，对高功率瞬态信号的准确测量能力。响应特性分析01测量设备引入的不确定度分析测量设备自身的精度、稳定性和校准情况对测量结果的影响。测量方法引入的不确定度评估采用的测量方法、数据处理和结果解读等环节对测量结果的不确定度贡献。综合不确定度评估综合考虑上述因素，对高功率瞬态参数测量结果的总体不确定度进行评估，以提供可靠的测量数据。测量不确定度评估020315附录B(资料性)测量传感器的特性瞬态电场传感器用于测量瞬态电场的变化，具有高灵敏度和快速响应的特点。瞬态磁场传感器用于检测瞬态磁场的变化，能够捕捉到快速变化的磁场信号。组合传感器同时测量电场和磁场的复合传感器，提供更全面的瞬态参数信息。传感器类型传感器对瞬态信号的敏感程度，决定了测量的准确性。灵敏度传感器在不同频率下的响应特性，需覆盖所关心的瞬态信号频率范围。频率响应传感器输出与输入信号之间的线性关系程度，影响测量的精度。线性度传感器性能指标根据测试需求选择合适的传感器类型及性能指标。在使用前进行传感器校准，确保其准确性。注意传感器的安装位置与方向，减小测量误差。定期对传感器进行维护与保养，延长其使用寿命。传感器选择与使用注意事项传感器应用实例在高功率设备瞬态参数测量中，通过合理配置传感器，实现准确捕捉与分析设备运行状态下的电磁兼容性能。在电磁干扰测试中，利用传感器检测到的数据，评估设备对电磁干扰的抗扰度及电磁敏感性，为设备的优化设计提供依据。16附录C(规范性)HPEM测量程序明确要测量的高功率瞬态电磁(HPEM)参数，如电场强度、磁场强度等。确定测量目标HPEM测量准备根据测量目标选择合适的测量设备，包括传感器、数据采集器等。选择测量设备确保测量环境符合相关标准，包括电磁屏蔽、接地等措施。搭建测量环境数据记录与处理详细记录测量过程中的数据，并进行必要的处理和分析。进行空载测量在不接入被测设备的情况下，测量环境背景值。进行加载测量在被测设备正常工作时，测量其产生的HPEM参数。接入被测设备将被测设备接入测量系统，并确保其正常工作。初始化测量系统对测量设备进行校准，设置合适的采样率、量程等参数。HPEM测量步骤安全防护在进行HPEM测量时，应确保人员和设备的安全，采取必要的防护措施。HPEM测量注意事项01准确校准测量设备的准确性对测量结果具有重要影响，因此应定期进行校准。02避免干扰在测量过程中，应尽量避免外界干扰对测量结果的影响。03数据保密对于涉及敏感信息的测量数据，应采取相应的保密措施。0401附录D(资料性)测量链路单元的双端口表达法双端口网络是指具有两个端口的网络，每个端口均可以与外部电路连接，进行信号或能量的传输。定义每个端口都有特定的电压和电流关系，这些关系可以通过测量来确定。端口特性描述双端口网络特性的参数包括阻抗、导纳、传输系数等。网络参数双端口网络的基本概念测量链路单元的双端口表达链路单元定义在电磁兼容测试中，测量链路单元是指用于连接被测设备和测量仪器，实现信号传输和测量的电路单元。双端口表达法传输特性分析将测量链路单元视为一个双端口网络，通过测量两个端口的电压和电流，可以全面描述其传输特性。利用双端口网络的网络参数，可以对测量链路单元的传输特性进行深入分析，包括信号的衰减、失真、反射等。通过双端口表达法分析测量链路单元的传输特性，可以找出链路中存在的问题和瓶颈，进而进行优化改进。测量链路优化双端口表达法可以用于仪器的校准和溯源，提高测量的准确性和可靠性。仪器校准与溯源在电磁兼容测试中，双端口表达法可以帮助评估被测设备对电磁干扰的敏感度和抗扰度，为产品的电磁兼容性设计提供依据。电磁兼容测试评估双端口表达法的应用02参考文献《电磁兼容原理与设计》该书详细阐述了电磁兼容的基本原理，包括电磁干扰的产生、传播及抑制方法，为理解和应用本标准提供了坚实的理论基础。参考文献《电磁兼容性与抗干扰技术》此书系统介绍了电磁兼容性的概念、测试方法以及提高设备抗干扰能力的技术手段，与本标准的内容紧密相关。《电磁兼容试验技术》该书针对电磁兼容试验的各个方面进行了深入剖析，包括试验设备、试验方法、数据处理等，对于理解和实施本标准中的试验要求具有重要指导意义。03图1测量高功率瞬态响应的典型测量链路示例测量链路组成传感器用于感应高功率瞬态信号，并将其转换为可测量的电信号。信号调理器对传感器输出的信号进行放大、滤波等处理，以确保信号的质量和准确性。数据采集系统负责采集经信号调理后的电信号，并将其转换为数字信号供后续处理和分析。分析与处理软件对采集到的数字信号进行进一步的处理和分析，提取出高功率瞬态响应的关键参数。测量链路特点010203高精度整个测量链路设计合理，确保了对高功率瞬态响应的高精度测量。高可靠性采用了高品质的设备和元器件，保证了测量链路的稳定性和可靠性。灵活性可根据实际需求调整测量链路的配置，以适应不同场景下的高功率瞬态响应测量需求。用于监测电力系统中高功率瞬态事件的发生，如雷电冲击、开关操作等。电力系统在电磁兼容测试中，对设备或系统的高功率瞬态抗扰度进行评估。电磁兼容测试为科研人员提供准确的高功率瞬态响应测量数据，支持相关领域的研究工作。科研实验应用范围01020304图2平衡的传感器和电缆连接到不平衡(同轴)线的示例平衡传感器与不平衡线的连接原理平衡传感器输出信号的差分特性平衡传感器通常采用差分信号输出方式，这种方式可以有效抵抗外界干扰，提高信号传输的稳定性。同轴线的不平衡传输特性同轴线是一种不平衡传输线，其内外导体之间存在电位差，因此需要对平衡传感器的输出信号进行转换才能与同轴线连接。连接方式的选择为了实现平衡传感器与同轴线的连接，需要采用适当的转换器或适配器，以确保信号的准确传输。在连接过程中，应确保平衡传感器、转换器和同轴线之间的阻抗匹配，以避免信号反射和损耗。阻抗匹配问题连接过程中的注意事项为了防止电气故障和干扰，应对连接过程中的接地进行妥善处理，确保接地电阻符合相关标准。接地处理为了提高抗干扰能力，可以采用屏蔽电缆和隔离器等措施对连接线路进行保护。屏蔽与隔离安全性评估最后，应对整个连接系统进行安全性评估，包括电气安全、机械安全等方面，确保系统能够安全可靠地运行。信号质量测试连接完成后，应对信号质量进行测试，包括信号的幅度、频率、相位等参数，以确保信号传输的准确性。抗干扰能力验证在实际应用环境中，应对连接系统的抗干扰能力进行验证，以确保其符合电磁兼容性要求。连接后的测试与验证05图3几种简单巴伦的例子共模扼流圈巴伦由两个相同匝数的线圈组成，分别连接在平衡传输线的两端。构造描述通过共模扼流圈对共模干扰信号呈现高阻抗，从而实现对共模干扰的抑制。工作原理适用于需要抑制共模干扰的差分信号传输系统。应用场景例子一：共模扼流圈巴伦构造描述利用变压器的电磁感应原理，将输入端的平衡信号转换为输出端的不平衡信号，或反之。工作原理应用场景广泛应用于需要实现平衡与不平衡信号转换的通信系统。变压器巴伦主要由一个变压器构成，通过变压器的变压比实现平衡与不平衡之间的转换。例子二：变压器巴伦例子三：电阻巴伦应用场景适用于对频率和带宽要求不高的简单信号转换场合。工作原理利用电阻网络的分压作用，将输入端的电压转换为输出端所需的平衡或不平衡电压。构造描述电阻巴伦由电阻网络构成，通过电阻的串并联实现平衡与不平衡之间的转换。构造描述微带线巴伦是一种平面结构，由微带线和接地板构成，通过特定的结构实现平衡与不平衡之间的转换。工作原理应用场景例子四：微带线巴伦利用微带线的电磁场分布特性，通过合理设计结构尺寸，实现平衡与不平衡信号的高效转换。广泛应用于微波和毫米波频段的通信系统，特别适用于对体积和重量有严格要求的场合。06图4测量链路中在线衰减器的典型电路减小信号幅度在线衰减器能够按一定比例减小传输信号的幅度，以适应后续测量设备或保护测量设备免受过大的信号冲击。保持信号特征衰减器在减小信号幅度的同时，应尽可能保持信号的原始特征，如波形、频率等，以确保测量的准确性。可靠性与稳定性衰减器应具有良好的可靠性与稳定性，以确保在长期使用过程中性能的稳定。衰减器的作用阻抗匹配在线衰减器在设计时需考虑阻抗匹配问题，以确保信号在传输过程中不会发生反射，影响测量精度。宽频带特性为了适应不同频率的信号测量，在线衰减器应具备宽频带特性，即在较宽的频率范围内保持一致的衰减性能。电阻衰减网络图4中展示了电阻衰减网络的典型电路，通过合理选取电阻值，可以实现对信号幅度的精确衰减。典型电路的特点应用注意事项根据实际需求选择合适的衰减量，既要保证信号幅度减小到合适的范围，又要避免过度衰减导致信号失真。衰减量的选择在线衰减器插入到测量链路中后，会引入一定的插入损耗和驻波比变化，需在设计和使用时予以考虑。插入损耗与驻波比衰减器的性能可能受到温度和环境条件的影响，因此在使用时需关注其稳定性，并根据实际情况进行校准和调整。温度与环境影响07图5用于50Ω系统的额定值为20dB的衰减器典型衰减示例(作为频率的函数)010203衰减器在电磁兼容测试中的主要作用是减小信号幅度，保护测试设备免受过大信号的损害。在高功率瞬态参数测量中，衰减器能够确保信号的稳定传输，提高测量的准确性。衰减器还可以用于调整信号电平，以满足不同测试需求。衰减器的作用与重要性衰减器通常具有特定的衰减量，如本例中的20dB，表示信号通过衰减器后幅度降低的程度。衰减器的典型衰减特性衰减器的衰减特性与频率密切相关，不同频率下的衰减量可能有所不同。图5展示了衰减器在不同频率下的典型衰减情况，有助于了解衰减器的工作性能。衰减器的选择与使用注意事项010203在选择衰减器时，需考虑其额定功率、衰减量、频率范围等参数，以确保满足测试需求。使用衰减器时，应注意保持其良好的接地和屏蔽，以减小外界干扰对测量结果的影响。定期对衰减器进行校准和维护，以确保其长期稳定性和可靠性。08图6串联积分器的典型电路图与积分电阻并联的电容，用于存储电荷并输出积分后的电压。积分电容接收被测量的高功率瞬态信号。输入端01020304串联在电路中的电阻，用于限制电流并实现对电压的积分。积分电阻提供积分后的电压信号，供后续测量和分析。输出端电路组成02积分电阻限制电流大小，防止过大电流损坏后续电路。04通过适当调整积分电阻和积分电容的参数，可以实现对不同频率和幅度的高功率瞬态信号的准确积分。03积分电容存储电荷，并根据电荷量输出相应的积分电压。01当高功率瞬态信号通过输入端进入积分器时，积分电阻和积分电容共同作用，对信号进行积分处理。工作原理在电磁兼容测试中，该积分器可用于测量设备或系统对高功率瞬态信号的抗干扰能力。电磁兼容测试串联积分器还可应用于科研实验中，帮助研究人员分析高功率瞬态信号的特征和规律。科研实验该串联积分器适用于测量高功率瞬态信号，如雷电冲击电流、电磁脉冲等。高功率瞬态信号的测量应用范围09图7积分电路的传递函数传递函数描述图7中展示了积分电路的传递函数，该函数是描述电路输入与输出之间关系的数学模型。传递函数的作用传递函数定义通过传递函数，可以分析和预测电路在给定输入下的输出响应，为电路设计和优化提供依据。0102微分环节传递函数中包含微分环节，用于描述电路对输入信号变化的敏感程度。积分环节传递函数的核心部分，体现电路对输入信号的积分作用，使得输出信号与输入信号的积分值成比例。传递函数的组成VS传递函数具有线性特性，即当输入信号成倍变化时，输出信号也成相应倍数变化。时不变性传递函数描述的是电路在稳定工作状态下的输入输出关系，与时间无关，因此具有时不变性。线性特性传递函数的特性电路分析通过传递函数，可以方便地分析电路的频率响应、稳定性等性能指标。01传递函数的应用电路设计在电路设计中，传递函数可作为设计依据，帮助工程师优化电路结构，提高电路性能。0210图8标准和半精制同轴电缆随频率变化的单位长度信号传输特性的示例标准同轴电缆一种具有固定结构和电气性能的电缆，通常用于信号传输。半精制同轴电缆相较于标准同轴电缆，在结构和材料上有所优化，以提高传输性能。单位长度信号传输特性描述电缆在单位长度上对信号传输的影响，包括衰减、相位变化等。电缆类型与特性频率与衰减关系随着频率的增加，电缆对信号的衰减作用逐渐增强。传输稳定性在不同频率下，电缆的传输特性会发生变化，从而影响信号的稳定传输。频率与相位变化信号的相位会随频率的变化而发生改变，影响信号的传输质量。频率变化对传输特性的影响示例数据来源通过实际测量获得标准和半精制同轴电缆在不同频率下的传输特性数据。数据分析方法对比两种电缆在不同频率下的衰减、相位变化等参数，评估其性能差异。应用场景举例根据实际需求选择合适的电缆类型，以确保信号在特定频率范围内能够稳定、高效地传输。例如，在高频通信系统中，可能需要选用半精制同轴电缆以减小信号衰减和相位变化的影响。示例分析与应用11图9传感器电缆在不含电磁场的区域走线的示例避免电磁干扰传感器电缆在不含电磁场的区域走线，首要目的是避免电磁干扰对测量结果的影响，确保数据的准确性和可靠性。遵循最短路径在走线过程中，应尽量遵循最短路径原则，减少电缆长度，以降低信号衰减和传输误差。保护电缆在不含电磁场的区域走线时，仍需注意对电缆的保护，避免物理损伤或过度弯曲导致性能下降。电缆走线原则示意图解读图9通过简洁明了的示意图，展示了传感器电缆在不含电磁场的区域走线的正确方式，为工程人员提供了直观的参考。实际应用场景该走线示例适用于多种应用场景，如工业自动化控制系统、仪器仪表测量等，具有广泛的实用性。注意事项在实际操作中，工程人员需结合具体情况，灵活调整走线方案，确保满足电磁兼容性和安全性的要求。020301走线示例分析电磁兼容性评估01在完成电缆走线后，需进行电磁兼容性评估，包括电磁干扰测试、抗扰度测试等，以验证走线方案的有效性。评估过程中，需参考相关国家或地区的电磁兼容性标准，如本解读所提及的gb/z17626.33-2023等，确保评估结果的准确性和合规性。若评估结果不达标，需针对具体问题采取相应的改进措施，如优化走线路径、增强电磁屏蔽等，直至满足电磁兼容性要求。0203评估流程评估标准改进措施12图10在有电磁场的区域对传感器电缆的处理电磁干扰电磁场可能导致传感器电缆受到电磁干扰，影响信号的传输质量。信号衰减在强电磁场环境下，传感器电缆中的信号可能会受到衰减，导致测量不准确。噪声引入电磁场可能通过传感器电缆引入噪声，干扰正常的测量和控制系统。030201电磁场对传感器电缆的影响01选用屏蔽电缆采用具有屏蔽层的电缆，可以有效减少电磁干扰对传感器信号的影响。处理方法与措施02电缆走线规划合理规划电缆的走线路径，尽量避免穿越强电磁场区域，降低受干扰的风险。03接地处理对传感器电缆进行良好的接地处理，以确保电磁干扰能够通过接地系统有效释放。电缆长度限制在电磁场较强的区域，应尽量减少传感器电缆的长度，以降低干扰的潜在影响。定期检查与维护对处于电磁场区域的传感器电缆进行定期检查和维护，确保其处于良好的工作状态。遵循相关标准与规范在处理传感器电缆时，应遵循相关的电磁兼容标准和规范，以确保系统的稳定性和安全性。注意事项与常见问题13图11使电缆适应系统局部屏蔽的拓扑需考虑其导电性、磁导率以及对电磁波的反射和吸收能力。屏蔽材料的选择包括屏蔽层的厚度、接缝和连接处的处理，以确保整个屏蔽系统的连续性和有效性。屏蔽结构的设计通过标准测试方法，量化评估屏蔽系统对电磁干扰的衰减能力。屏蔽效能的测试屏蔽效能的考量电缆的电磁兼容性处理电缆的屏蔽处理采用金属编织层或金属箔包裹电缆，以减少电磁干扰的辐射和接收。电缆连接器的选择选用具有良好电磁兼容性能的连接器，确保信号传输的稳定性和可靠性。电缆布线的优化合理规划电缆的走向和布局，降低电磁干扰对信号传输的影响。屏蔽室的建立在关键区域设立屏蔽室，将电磁干扰源与敏感设备隔离开来。局部屏蔽的维护与管理定期对屏蔽系统进行检查和维护，确保其长期有效运行。局部屏蔽的接地处理确保屏蔽系统与大地之间形成良好的电气连接，以泄放电磁干扰能量。系统局部屏蔽的实现根据实际需求和电磁环境，调整和优化拓扑结构，以提高系统的电磁兼容性能。拓扑结构的优化拓扑结构的应用分析通过仿真软件对拓扑结构进行模拟分析，验证其在实际应用中的有效性。拓扑结构的仿真与验证随着技术发展和需求变化，对拓扑结构进行扩展和升级，以适应更复杂的电磁环境。拓扑结构的扩展与升级14图12电缆走线的正确和错误方法影响电磁兼容性电缆是电磁能量的传输路径，其走线方式直接影响设备的电磁兼容性。电缆走线的重要性关系到系统稳定性合理的电缆走线可以减少电磁干扰，提高系统的稳定性。涉及安全性能电缆的不合理走线可能引发安全隐患，如短路、火灾等。电缆走线的正确方法采用屏蔽电缆对于重要信号线，应采用屏蔽电缆以减少外界电磁干扰。保持距离和角度电缆之间应保持一定距离，并以合适的角度走线，以降低电磁耦合。分离强弱电缆强电和弱电电缆应分开走线，避免相互干扰。030201混杂走线强弱电缆混杂在一起，导致电磁干扰严重，影响信号传输质量。无屏蔽或屏蔽不良重要信号线未采用屏蔽措施或屏蔽不良，使得信号容易受到外界干扰。走线距离过近电缆之间距离过近，增加了电磁耦合的风险，可能导致系统性能下降或设备损坏。电缆走线的错误方法及后果15图13用于传感器校准提供均匀场照射的双端TEM小室双端设计均匀场照射高屏蔽性能该TEM小室采用双端设计，便于传感器的接入和校准操作。小室内部结构设计确保在传感器校准过程中提供均匀的电磁场照射，从而提高校准的准确性。具备优异的屏蔽性能，有效隔离外部电磁干扰，确保测量结果的可靠性。结构特点010203该双端TEM小室主要用于电磁兼容试验中传感器的校准，确保传感器在测量过程中的准确性。传感器校准适用于高功率瞬态参数的测量，如雷电冲击、开关操作等产生的瞬态电磁场。高功率瞬态参数测量应用范围030201校准前准备在进行传感器校准前，需确保TEM小室内部清洁无杂物，以免影响校准结果。正确连接传感器按照操作指南正确连接传感器，确保传感器与TEM小室的良好接触。定期维护检查定期对TEM小室进行维护检查，确保其性能处于最佳状态，延长使用寿命。操作注意事项16图14单端TEM小室及其相连设备示意图横电磁波（TEM）小室是电磁兼容测试中的关键设备，用于模拟电磁波在自由空间中的传播环境。TEM小室包括信号源、功率放大器、测量接收机等，共同组成完整的测试系统。相连设备设备组成电磁波传播在TEM小室中，电磁波以横电磁波的形式传播，模拟设备在实际使用环境中受到的电磁干扰。信号传输与测量信号源产生测试所需的电磁信号，经过功率放大器放大后传输至TEM小室。测量接收机用于接收并测量经过小室后的信号，以评估被测设备的电磁兼容性。工作原理高功率瞬态参数测量该图所示的单端TEM小室及其相连设备适用于高功率瞬态参数的测量，如雷电冲击、开关操作等产生的瞬态电磁干扰。设备电磁兼容评估通过模拟实际使用环境中的电磁干扰，对设备的电磁兼容性进行评估，以确保设备在复杂电磁环境中能够正常工作。应用范围注意事项准确校准为保证测量结果的准确性，应定期对测量系统进行校准，包括信号源、功率放大器、测量接收机等关键设备。安全操作在进行高功率瞬态参数测量时，应严格遵守安全操作规程，确保人员和设备的安全。01图15用于校准传感器的小尺寸测试设备尺寸图设备组成传感器接口用于连接被测传感器，确保信号的准确传输。信号调理电路对传感器输出的信号进行调理，包括放大、滤波等操作，以满足后续测量要求。数据采集与处理单元负责采集调理后的信号，并进行数字信号处理，提取出所需的测量参数。显示与输出模块将测量结果以直观的方式显示出来，并提供数据输出接口，便于数据的进一步分析与应用。选择合适的校准源根据传感器的类型和量程，选择相应的校准源，如标准电阻、标准电压源等。连接校准设备将传感器与校准设备正确连接，确保信号的准确传递。进行校准操作按照校准设备的操作指南进行校准，包括设置校准点、记录校准数据等。分析校准结果对校准数据进行处理和分析，评估传感器的测量误差和性能。校准方法010203校准前需检查设备的完好性和准确性，确保校准的有效性。校准过程中需严格按照操作规程进行，避免因操作不当而损坏设备或影响校准结果。校准完成后需及时记录并保存校准数据，以备后续使用。注意事项应用范围该小尺寸测试设备适用于各种类型的高功率瞬态参数的测量，如电压、电流等。可广泛应用于电力、电子、通信等领域的高功率瞬态参数测量与校准工作。02图16测量链的电气示意图用于检测高功率瞬态信号的传感器，应具备高灵敏度、宽频带和快速响应的特点。传感器对传感器输出的信号进行放大、滤波和整形等处理，以满足后续测量设备的要求。信号调理器包括示波器、频谱分析仪等，用于捕获、显示和分析高功率瞬态信号的各项参数。测量设备测量链的组成010203传感器与信号调理器的连接应采用低噪声、高屏蔽效果的电缆，以减少外界干扰对测量结果的影响。信号调理器与测量设备的连接应确保信号传输的稳定性和准确性，避免因连接不良导致的测量误差。测量链的电气连接传感器校准定期对传感器进行校准，确保其测量结果的准确性和可靠性。测量设备验证通过对已知信号进行测量，验证测量设备的性能和准确性，以确保测量结果的可信度。测量链的校准与验证测量链中的各设备应共地连接，以避免因地电位差引入的干扰。接地处理采取适当的电磁屏蔽措施，以减少外界电磁场对测量链的干扰。电磁屏蔽保持测量环境的温湿度稳定，以确保测量设备的正常工作和延长使用寿命。温湿度控制测量链的应用注意事项03图17一个简单电场传感器示意图传感器采用一对平行电极，用于感应电场变化并将其转换为可测量的电信号。电极设计为确保测量准确性，电极之间使用高性能绝缘材料进行隔离，以减少漏电流和电气噪声的干扰。绝缘材料传感器外壳采用导电材料制成，并接地处理，以屏蔽外界电磁干扰对测量结果的影响。屏蔽措施传感器结构工作原理灵敏度调节根据实际需求，可通过调整电极间距或内部电路参数来提高或降低传感器的灵敏度。信号转换感应电荷通过内部电路转换为电压或电流信号，便于后续测量和记录。电场感应当传感器置于电场中时，电极感应到电场变化，产生感应电荷。电磁兼容测试电场传感器可部署于敏感区域，实时监测环境中的电场变化，确保电磁环境的安全性。电磁环境监测科研与教学电场传感器也可应用于电磁场相关的科研实验和教学演示中，帮助研究人员和学生更直观地了解电场性质。在电磁兼容试验中，电场传感器可用于测量设备或系统产生的电场强度，以评估其是否符合相关标准。应用场景04图18图17中所给的电场传感器的输入阻抗的实部和虚部的特性曲线阻抗值范围根据具体应用需求，实部阻抗值应在一个合理的范围内，以实现对待测信号的有效传输。线性度实部特性曲线应具备良好的线性度，确保在测量范围内输入与输出呈线性关系，以减小测量误差。稳定性实部阻抗应具有较高的稳定性，受环境温度、湿度等外界因素干扰小，以保证测量结果的可靠性。电场传感器输入阻抗实部特性容抗与感抗虚部特性主要反映电场传感器的容抗与感抗特性，其变化规律与传感器结构、材料等因素密切相关。频率响应虚部特性影响电场传感器的频率响应，需根据实际应用中待测信号的频率范围选择合适的传感器。损耗角正切损耗角正切是表征电场传感器性能的重要参数，与虚部阻抗密切相关，可反映传感器在能量传输过程中的损耗情况。020301电场传感器输入阻抗虚部特性05图19据天线分析程序计算得到的流入传感器终端的短路电流对不同入射角的幅频特性曲线反映系统对不同频率信号的响应幅频特性曲线能够直观地展示系统在不同频率下的增益或衰减情况，从而帮助研究人员了解系统对信号的传输性能。幅频特性曲线的意义评估短路电流的影响通过分析短路电流对不同入射角的幅频特性曲线，可以评估短路电流对传感器终端及整个系统性能的影响，为优化设计提供依据。指导天线布局与选型根据幅频特性曲线的变化趋势，可以对天线的布局和选型提供指导，以确保传感器终端在复杂电磁环境中的正常工作。曲线解读要点关注峰值与谷值在幅频特性曲线上，峰值表示系统对某一频率信号的增益最大，而谷值则表示衰减最大。这些极值点对于评估系统性能至关重要。分析曲线走势观察曲线在不同频率范围内的走势，可以判断系统对不同频段信号的敏感程度。例如，上升段表示系统对低频信号的增益逐渐增强，而下降段则表示对高频信号的衰减逐渐加大。对比不同入射角的数据通过比较不同入射角下的幅频特性曲线，可以分析出入射角变化对短路电流传输性能的影响，为系统在实际应用中的可靠性设计提供参考。在进行电磁兼容测试时，可以通过分析幅频特性曲线来评估设备在特定电磁环境下的抗干扰能力，从而确保设备在实际运行中的稳定性。电磁兼容测试针对传感器终端的短路电流问题，可以根据幅频特性曲线的分析结果，对终端结构、材料等方面进行优化设计，以提高其抗干扰能力和传输性能。传感器终端优化设计应用场景举例06图20传感器等效高度的幅值对不同入射角度的变化曲线幅值变化图中展示了传感器等效高度的幅值随着入射角度的变化情况。可以观察到，随着入射角度的增加，幅值呈现出一定的变化趋势。入射角度范围图中通常会给出入射角度的范围，这是指电磁波与传感器表面之间的夹角。不同的入射角度会对传感器的等效高度产生影响，进而影响测量结果的准确性。曲线解读影响因素分析电磁场分布电磁场的分布情况也会对传感器的等效高度产生影响。在复杂的电磁环境中，需要综合考虑多个因素来确定最佳的测量位置。传感器类型不同类型的传感器对入射角度的敏感度不同。有些传感器可能在特定的入射角度下具有最佳的测量性能。选择合适的入射角度根据实际需求，选择合适的入射角度进行测量。在某些应用场景中，可能需要通过调整传感器的位置或角度来优化测量结果。校正与补偿针对不同的入射角度，可能需要对测量结果进行相应的校正与补偿，以确保数据的准确性。这通常需要根据具体的传感器特性和测量环境来制定相应的校正方案。应用指导07图21衰减器的高频等效电路代表衰减器中的电阻性损耗，影响信号的传输效率。电阻元件代表衰减器中的感性部分，对高频信号产生阻碍作用。电感元件与电感元件共同构成谐振回路，影响特定频率信号的传输。电容元件等效电路组成电路特点高频特性该等效电路主要描述衰减器在高频条件下的电气性能。通过合理配置电阻、电感和电容元件的参数，实现对信号的有效衰减。衰减性能等效电路具有较高的稳定性，能够在不同环境条件下保持一致的衰减效果。稳定性电磁兼容测试在电磁兼容试验中，衰减器用于模拟设备或系统对电磁干扰的衰减能力，该等效电路为测试提供理论支持。高频信号传输电路设计参考应用场景在高频信号传输过程中，衰减器用于控制信号的幅度，避免过载或干扰，该等效电路有助于分析和优化传输性能。该等效电路为衰减器的设计和改进提供重要参考，有助于实现更高效的信号衰减和更稳定的电路性能。08图A.1用来定义瞬态响应波形R(t)的脉冲部分的不同参数示意图脉冲参数定义脉冲上升时间指脉冲从其幅度的10%上升到90%所需的时间。01脉冲下降时间指脉冲从其幅度的90%下降到10%所需的时间。02脉冲宽度指脉冲上升沿和下降沿之间，脉冲幅度保持在某一特定值（如50%峰值）以上的时间。03脉冲形状可以是矩形、三角形、梯形等，具体形状取决于产生脉冲的电路和元件。脉冲幅度指脉冲波形的最大偏离基线的电压值，反映了脉冲信号的强度。脉冲极性指脉冲信号的电压相对于基线的偏离方向，可以是正脉冲或负脉冲。脉冲波形特征示波器测量使用示波器捕获瞬态响应波形，并通过其测量功能获取脉冲参数。自动测试系统采用计算机控制的自动测试系统，实现对脉冲波形的自动捕获、参数提取和数据分析。专用测量仪器针对特定类型的脉冲信号，使用专用的测量仪器进行精确测量。030201脉冲测量技术脉冲参数影响因素及应对措施外部干扰外部电磁干扰可能导致脉冲波形畸变，应采取屏蔽、滤波等措施降低干扰。电路元件特性电路中的电阻、电容、电感等元件会影响脉冲波形的形状和参数，因此需合理选择元件以减小其对测量结果的影响。测量仪器误差测量仪器的精度和量程范围会影响测量结果的准确性，应选用高精度、宽量程的测量仪器进行脉冲参数测量。09图A.2高功率瞬态电磁测量中出现的振荡波示意图01开关操作在电力系统中，开关操作是产生振荡波的主要原因之一。当开关设备（如断路器）在高电压、高电流条件下进行快速操作时，会瞬间切断或接通电路，从而产生瞬态电磁振荡。雷电冲击雷电是自然界中常见的电磁干扰源，其产生的强大电流和瞬间变化的电磁场会在电力系统中引发振荡波。设备故障电力设备（如变压器、电容器等）在运行过程中出现故障或异常时，也可能产生瞬态电磁振荡。振荡波产生原因0203振幅振荡波的振幅是描述其波动强度的重要参数，通常指波峰与波谷之间的电压或电流差值。频率振荡波的频率表示其单位时间内波动的次数，与振荡源的特性和系统参数密切相关。波形振荡波的波形描述了其随时间变化的形状，不同类型的振荡源产生的波形可能有所不同，如正弦波、锯齿波等。振荡波特征参数010203设备损坏高功率瞬态振荡波可能对电力设备造成损坏，尤其是对那些对电磁干扰敏感的设备，如电子控制系统、通信设备等。数据干扰振荡波可能导致数据传输错误或丢失，影响电力系统的正常运行和监控。系统稳定性下降持续的振荡波干扰可能导致整个电力系统的稳定性下降，增加发生故障的风险。振荡波对电力系统的影响振荡波测量技术01选择适合测量高功率瞬态振荡波的传感器，确保其具有足够的带宽和动态范围，以准确捕捉波形特征。对传感器输出的信号进行适当的调理，如放大、滤波等，以提高信噪比和测量精度。采用高速数据采集系统，实时记录并分析振荡波信号，提取关键特征参数，为后续的评估和应对措施提供数据支持。0203传感器选择信号调理数据采集与处理10图A.3图A.2中波形的计算频谱幅值图A.2展示了一个周期性脉冲波形，其特点是在每个周期内具有一个短暂的脉冲。周期性脉冲波形为了了解该波形的频率成分，需对其进行频谱分析，从而得到计算频谱幅值。频谱分析重要性波形描述傅里叶变换通过傅里叶变换将时域波形转换为频域数据，进而得到各频率成分的幅值。幅值单位频谱幅值计算方法计算得到的频谱幅值通常以分贝（dB）或电压（V）等单位表示，便于数据分析和比较。0102采样率选择在进行频谱分析时，需选择合适的采样率以确保波形信号的完整捕捉。影响因素及注意事项窗函数应用窗函数的选择和应用对频谱分析结果具有重要影响，需根据实际需求进行合理选择。噪声干扰实际测量中，噪声干扰不可避免，需采取相应措施降低噪声对频谱分析结果的影响。电磁兼容测试该计算频谱幅值方法在电磁兼容测试中具有重要意义，可用于评估设备或系统对高功率瞬态参数的抗干扰能力。标准符合性验证通过对比计算得到的频谱幅值与相关标准限值，可验证设备或系统是否符合电磁兼容标准要求。改进设计与优化针对频谱分析结果中超出限值的频率成分，可对设备或系统进行针对性的改进设计与优化，提高其电磁兼容性能。实际应用与意义01020311图B.1一个简单的电场传感器的示意图及其诺顿等效电路传感器结构该电场传感器由感应电极、绝缘介质和信号处理电路组成，能够感应并测量电场强度。01.电场传感器示意图工作原理感应电极在电场中感应出电荷，通过绝缘介质将电荷传递至信号处理电路，进而转换成可测量的电压或电流信号。02.应用场景电场传感器广泛应用于电力系统、电子设备、雷电监测等领域，用于实时监测电场强度，确保设备安全运行。03.等效电路构成诺顿等效电路由独立电流源、并联电阻和并联电容组成，用于模拟电场传感器的电气特性。并联电阻与电容并联电阻和电容分别代表传感器的内阻和电容效应，影响传感器的频率响应和测量精度。等效电路应用通过诺顿等效电路，可以方便地分析电场传感器的性能，为传感器的设计、优化和校准提供依据。同时，也有助于理解传感器在实际应用中的工作状态和性能表现。电流源作用独立电流源代表传感器在电场中感应出的电流，其大小与电场强度成正比。诺顿等效电路12图B.2场传感器的归一化频率函数的幅频相频特性特性曲线图B.2中展示了场传感器的幅频特性曲线，该曲线直观地反映了传感器在不同频率下的幅度响应情况。定义描述幅频特性是指场传感器在不同频率下对信号幅度的响应能力，即传感器输出信号幅度与输入信号幅度之比随频率变化的规律。关键参数在幅频特性中，需要关注的关键参数包括传感器的通带范围、幅值误差以及最大平坦度等，这些参数共同决定了传感器的性能。幅频特性相频特性是指场传感器在不同频率下对信号相位的响应能力，即传感器输出信号与输入信号之间的相位差随频率变化的规律。定义描述相频特性与幅频特性类似，相频特性也通过相应的曲线进行展示，以直观反映传感器在不同频率下的相位响应情况。特性曲线在相频特性中，需要关注的关键参数包括传感器的相位误差、群延迟等，这些参数对于确保信号的准确传输具有重要意义。关键参数传感器选择依据通过了解场传感器的幅频相频特性，可以为特定应用场合选择合适的传感器提供依据，确保传感器能够准确捕捉并传输所需的信号。系统性能评估在构建电磁兼容测试系统时，幅频相频特性可作为评估系统性能的重要指标之一，帮助工程师判断系统是否满足测试需求。故障诊断与排查当电磁兼容测试系统出现故障时，幅频相频特性有助于工程师快速定位问题所在，提高故障排查的效率。幅频相频特性的应用13图B.3一个简单的磁场传感器的示意图及其戴维南等效电路传感器结构该磁场传感器由感应线圈和信号处理电路组成，用于检测磁场变化并将其转换为可测量的电信号。感应线圈感应线圈是传感器的核心部件，根据电磁感应原理，当磁场发生变化时，线圈中会产生感应电动势。信号处理电路信号处理电路对感应线圈产生的微弱电信号进行放大、滤波和数字化处理，以提高测量的准确性和稳定性。磁场传感器示意图戴维南等效电路等效电路意义戴维南等效电路是一种将复杂电路简化为等效电压源和等效内阻的方法，便于分析和计算。01等效电压源在磁场传感器中，感应线圈产生的感应电动势可等效为一个电压源，其电压值与磁场变化率成正比。02等效内阻传感器内部存在一定的电阻，包括感应线圈的电阻和信号处理电路的输入电阻等，这些电阻可等效为一个内阻，与等效电压源串联。03线性范围传感器输出与输入磁场之间保持线性关系的范围，超出此范围可能会导致测量误差增大。频率响应传感器对不同频率磁场信号的响应能力，与传感器的带宽和动态特性密切相关。灵敏度传感器对磁场变化的敏感程度，通常表示为输出电压与磁场变化量之间的比值。传感器性能参数该磁场传感器可广泛应用于电磁兼容测试、电子设备抗干扰能力评估以及磁场环境监测等领域。应用场景虽然该传感器具有较高的灵敏度和线性度，但在极端环境下（如高温、高湿等）可能会受到影响，导致性能下降或失效。此外，对于瞬态磁场或高频磁场的测量，可能需要采用更专业的传感器和测量技术。局限性应用场景与局限性14图B.4放置在地面上测量垂直电场或表面电荷密度的电场传感器示意图电场传感器介绍性能指标电场传感器的性能指标包括灵敏度、测量范围、线性度、稳定性等，这些指标直接影响测量的准确性和可靠性。种类与特点根据测量原理和应用场景的不同，电场传感器可分为多种类型，如垂直电场传感器、表面电荷密度传感器等，各具特点。定义与原理电场传感器是一种能够测量电场强度或电荷密度的装置，其工作原理基于电场感应或电荷感应。01地面处理要求为确保测量结果的准确性，放置电场传感器的地面需要进行特殊处理，如平整、干燥、无杂散电荷等。放置在地面上测量02传感器放置方式传感器应平稳放置在地面上，确保与地面紧密接触，以减小测量误差。03环境因素考虑在测量过程中，需要考虑环境因素的影响，如温度、湿度、电磁干扰等，并采取相应的措施进行控制和补偿。垂直电场测量主要基于电场感应原理，而表面电荷密度测量则侧重于电荷的感应与测量。测量原理差异传感器选择依据数据处理与分析根据具体需求和测量对象的特点，选择合适的电场传感器进行垂直电场或表面电荷密度的测量。对测量得到的数据进行必要的处理和分析，如滤波、校准、转换等，以提取有用的信息并得出准确的结论。垂直电场与表面电荷密度测量15图B.5用于测量磁场切向分量或表面电流密度半环磁感应强度传感器示意图要点三半环形状传感器采用半环形状设计，便于安装在被测对象的表面，同时能够准确测量磁场切向分量或表面电流密度。磁感应元件传感器内部包含高灵敏度的磁感应元件，用于捕捉磁场信号并将其转换为可测量的电信号。屏蔽措施为确保测量精度，传感器采取了有效的电磁屏蔽措施，以减小外部干扰对测量结果的影响。传感器结构010203磁场感应传感器通过内部的磁感应元件感应被测磁场，并将磁场信号转换为相应的电压或电流信号。信号处理转换后的电信号经过内部电路进行放大、滤波等处理，以提高测量的准确性和稳定性。数据输出处理后的信号可通过接口输出至数据采集系统或显示仪表，便于实时监测和记录。工作原理应用范围电磁兼容测试该传感器在电磁兼容测试中具有重要应用，可用于测量设备或系统在高功率瞬态参数下的磁场性能。科研实验在科研实验中，该传感器可用于研究磁场分布、磁感应强度等物理量，为相关领域的深入研究提供有力支持。工业监测在工业环境中，该传感器可实时监测设备的磁场状态，及时发现潜在的电磁干扰问题，确保设备的正常运行。16图B.6测量线电流的简化示意图测量线电流是评估设备或系统电磁兼容性的关键环节，有助于确保设备在电磁环境中的正常运行。准确评估电磁兼容性通过测量线电流，可以获取设备或系统的电磁特性数据，为产品的设计和改进提供有力支持。指导设计与改进测量线电流的重要性测量线电流的方法根据实际需求，选择适当的测量仪器，如电流探头、示波器等，以确保测量结果的准确性。选用合适的测量仪器在图B.6所示的简化示意图中，需要明确测量线的位置，以便准确捕捉电流信号。确定测量点按照规定的测量步骤进行操作，记录测量数据，并注意避免可能的干扰因素对测量结果的影响。进行实际测量010203为获得准确的测量结果，应尽可能排除外界干扰因素对测量过程的影响。排除干扰在完成测量后，需要对测量数据进行处理和分析，以提取有用的信息并得出结论。数据处理与分析在进行线电流测量时，务必遵守相关的安全规定，确保人员和设备的安全。安全操作测量线电流时的注意事项01图B.7电流传感器的详细构造传感器组成磁芯采用高磁导率材料，集中并增强被测电流产生的磁场。霍尔元件基于霍尔效应，将磁场转换为电压信号输出。放大器放大霍尔元件输出的微弱电压信号，提高测量精度。转换器将放大后的电压信号转换为标准输出信号，便于后续处理和分析。当电流通过霍尔元件时，若在垂直于电流的方向施加磁场，则在霍尔元件的横向会产生电势差，即霍尔电压。该电压与磁场强度成正比，通过测量霍尔电压可推算出磁场强度，进而得到被测电流的大小。霍尔效应将电流传感器串联在被测电路中，通过测量霍尔电压来推算电流值。传感器具有高精度、快速响应等特点，能够实时监测电流变化。电流测量工作原理用于实时监测电网中的电流，确保电力系统的稳定运行。电力系统监测在风能、太阳能等新能源发电系统中，监测电流以确保发电效率和设备安全。新能源领域在工业自动化系统中，实时监测电机、变频器等设备的电流，实现设备的智能控制和故障预警。工业自动化应用领域量程根据实际应用需求选择合适的量程，确保测量精度和安全性。精度根据需要选择合适的精度等级，以满足测量结果的准确性要求。稳定性选择稳定性好的传感器，以减小长期使用过程中的漂移和误差。环境适应性考虑传感器的工作环境，如温度、湿度等因素，选择适应性强的产品。选型注意事项02图B.8标称1Ω电流传感器的阻抗幅值特性曲线该曲线展示了标称1Ω电流传感器在不同频率下的阻抗幅值特性，是评估传感器性能的重要依据。幅值特性曲线覆盖了较宽的频率范围，确保在不同工作条件下都能准确反映传感器的阻抗特性。频率范围随着频率的变化，传感器的阻抗也会发生相应的改变，曲线直观地展示了这一变化趋势。阻抗变化曲线描述通过对比曲线与理论值或其他传感器曲线，可以评估该电流传感器的性能优劣。性能评估曲线分析分析曲线在不同频率段的阻抗变化，有助于了解传感器对高频和低频信号的响应能力。频率响应根据曲线数据，可以进行阻抗匹配设计，确保传感器与后续电路之间的最佳匹配。阻抗匹配优化设计依据曲线分析结果，可以对电流传感器的设计进行优化，提升其在实际应用中的性能表现。精准测量标称1Ω电流传感器的高精度测量能力，对于确保电磁兼容试验的准确性至关重要。可靠性保障通过详细解读阻抗幅值特性曲线，可以更好地了解传感器的性能特点，为试验的可靠性提供有力保障。应用意义03图B.9嵌入式微分电流传感器的几何尺寸主体结构传感头采用高导磁材料，通过合理的几何尺寸设计，实现对电流信号的精准捕捉。传感头设计屏蔽措施传感器内部采取多重屏蔽措施，有效抑制外界电磁干扰，确保测量结果的准确性。嵌入式微分电流传感器由传感头、信号调理电路和接口电路等组成，整体结构紧凑，便于集成安装。传感器结构传感器具有小巧的外形尺寸，可轻松嵌入到各种设备中，实现对电流信号的实时监测。外形尺寸根据具体型号规格，传感器可测量不同范围的电流值，满足不同应用场景的需求。测量范围传感器具有较高的测量精度，其精度等级可根据实际需求进行定制。精度等级几何尺寸参数010203安装方式嵌入式微分电流传感器可采用螺钉固定或焊接等方式安装到待测设备中，安装过程简便快捷。调试过程在安装完成后，需对传感器进行调试，以确保其正常工作并输出准确的测量结果。调试过程包括零点校准、量程调整等步骤。安装与调试应用领域与前景发展前景随着智能化、自动化技术的不断发展，嵌入式微分电流传感器的应用将更加广泛。未来，传感器将朝着更高精度、更小体积、更低功耗的方向发展，为各行各业的发展注入新的动力。应用领域嵌入式微分电流传感器广泛应用于电力、能源、交通等领域，为各类设备的电流监测提供有力支持。04图B.10同轴电缆电流传感器设计概念由高导磁材料制成，用于聚焦和增强磁场信号。传感器主体感应线圈屏蔽层紧密缠绕在传感器主体上，用于感应磁场变化并输出电信号。采用导电材料制成，用于屏蔽外界电磁干扰，提高测量准确度。传感器结构当同轴电缆中有电流流过时，其周围会产生磁场。传感器通过感应线圈捕捉这一磁场变化，并将其转换为电信号。电流感应感应线圈输出的电信号经过放大、滤波等处理过程，最终转换为可供测量和记录的电压或电流信号。信号处理工作原理高灵敏度传感器设计精巧，能够捕捉到微弱的磁场变化，实现高精度的电流测量。宽频带响应传感器具有较宽的频带响应范围，能够适应不同频率的电流测量需求。易于集成传感器体积小巧，便于集成到各种测量系统中，实现自动化测量和监控。应用特点为确保测量准确度，传感器应安装在同轴电缆的合适位置，避免受到外部磁场干扰。安装位置在使用前需对传感器进行校准和调试，以确保其输出信号的准确性和稳定性。校准与调试定期对传感器进行检查和维护，确保其长期稳定运行。维护保养注意事项05图B.11CIP-10同轴电缆电流传感器的形状和尺寸圆柱形设计CIP-10同轴电缆电流传感器整体呈圆柱形，这种设计有利于电流的均匀分布和测量准确性的提高。紧凑结构传感器具有紧凑的结构，便于安装和固定在测量系统中，同时减少空间占用。形状描述直径传感器圆柱体的直径是关键尺寸之一，它直接影响到传感器与电缆的匹配程度以及测量精度。长度尺寸参数传感器的长度也是重要的尺寸参数，合适的长度可以确保在测量过程中电缆的稳定性。0102高导电材料CIP-10同轴电缆电流传感器采用高导电性材料制成，以降低电阻对测量结果的影响。精密加工工艺传感器经过精密的机械加工和装配工艺，确保其形状和尺寸的精确性，从而提高测量可靠性。材料与工艺VSCIP-10同轴电缆电流传感器设计合理，安装过程简便快捷，可快速集成到现有的测量系统中。使用注意事项在使用传感器时，需