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纹波和谐波检测方法

2021-03-01 15:00 来源：力学实验室 编辑：计量检定员

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纹波和谐波检测方法

仪器计量纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象，因为直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的，这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成份，这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。
 
纹波的成分较为复杂，计量仪器校准它的形态一般为频率高于工频的类似正弦波的谐波，另一种则是宽度很窄的脉冲波。
 
对于不同的场合，对纹波的要求各不一样。
 
谐波 (harmonic wave)，从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级计量仪器检定数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。
 
从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波，这时“谐波”这个词的意义已经变得与原意有些不符。
 
正是因为广义的谐波概念，才有了“分数谐波”、“间谐波”、“次谐波”等等说法。
 
如何测量纹波呢？通常常用的仪器是高频毫伏表，而用示波器也可以测量 ；而谐波呢？则要用频谱分析仪去测量啦！
测量电源纹波本身有一定技巧性。
 
在这个例子中出现了几个错误，首先是使用了接地线很长的示波器探针；
 
其二是让由探针和接地线形成的回路靠近功率变压器和开关元件；
 
是允许在示波器探针和输出电容之间形成额外的电感。
 
其结果带来的问题是在测得的纹波波形中携带了拾取的高频成分。
 
在电源中有许多很容易耦合到探针中的高速的、大电压和电流信号波形，其中包括来自功率变压器的磁场耦合、来自开关节点的电场耦合、以及由变压器交绕(interwinding)电容产生的共模电流。
 
仪器校验采用正确的测量技术可切实改善纹波测量的结果。首先，通常会规定纹波的带宽上限，以避免拾取超出纹波带宽上限的高频噪声，应该给用于测量的示波器设定合适的带宽上限。
 
其次，可以通过摘掉探针的“帽子”来去掉接地长引线形成的天线。如图2所示，我们把一段短线绕在探针接地引线周围，并使之与电源地相连接。
 
这样做附带的好处是缩短暴露在电源附近高强度电磁辐射中的探针长度，从而进一步减少高频拾取。
 
在隔离电源中，真正的共模电流是由在探针接地引线中流动的电流产生的，这就使得在电源地和示波器地之间产生电压降，表现为纹波。
 
要抑制这个纹波，需要在电源设计中仔细考虑共模滤波问题。
 
此外，把把示波器引线绕在铁芯上可减小这个电流，因为这样会形成一个不影响差分电压测量、但可降低由共模电流产生的测量误差的共模电感。

本文由电学仪器检定校准中心发表！ 

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