脉冲测量翻译

毕业论文（设计）

英文翻译

原文标题DEVELOPMENT AND EVALUATION OF A HIGH RESOLUTION MEASURING SYSTEM FOR A SWITCHING IMPULSE MEASUREMENT

学生姓名CCC 学号XXX1340031

专业年级X6电X一班

指导教师XXX

二ＯXXX 年四月十三日

高分辨率开关脉冲测量系统的发展与评估

Hong Tang Anders Bergman

瑞典国家试验研究院

摘要：本文介绍了开发高精确度和评价高压脉冲波动测量系统。噪音度小于0.05％，峰值测量不确定性的估计优于M.1％;时间参数的测量比1％更好。

引言

带有前端时间和半值时间为250/25000ps的高压脉冲开关主要被用在工业高电压和实验室从而用来测试和观察高电压设备的充电现象。IEC60060-2[1]要求一个测量系统的峰值测量不确定度应小于1％，时间参数测量不确定度不超过5％。在实际中，高电压脉冲测量总是与干扰问题，温度上升，元件非线性度和大规模测量电路及执行曲线中的附加参数有关。因此，即使对使用脉冲波动（通常在频率范围为DC至5千赫）来改善测量系统的准确性对工程师和电子计量来说都是难的SP（瑞典国家试验研究院）已经发明了一个200kv的高精度脉冲波动测量系统。本文主要讨论测量系统的设计及执行步骤等细节。

测量系统的描述

测量系统电路图如图1所示。大体上是一个RC型电路被用作分压器。为了获得恒定的高频和低频，测量系统应当符合公式（1）条件：

R1C1=R2C LOW（1）

组合低压C LOW由低压电容C2和测量系统中的其他电容组成。电阻R1和R2在电路中用于阻尼谐振。由于只有输入电压产生的短暂的电流，所以电阻负载不会过重，因此所需要电阻的电阻值相当低。R是为了避免高频波动而附加在测量电缆中，分压器的低频主要依靠电路中的电容。压缩气体圆柱配置电容C1被用作高压电容器。压缩气体电容器的使用是为了保证它呈现出低tun6价值，低温度系数，邻近效应可以忽略不计。这提供了一个优良的高频性能非常明确的高压电容器。NPO（也指COG）陶瓷低压电容器C2的温度系数小于为30ppm/"C。低电压手臂端的低电压对RC电路获得好的测量结果具有重大的意义。因此电

路板的设计已经尽最大的努力获得低电感。尽可能确保所有组件和它们之间的联系表现出低电感耦合。

图1 测量系统框图

图2显示了不同时间尺度的测量系统阶跃响应。从传输特性，稳定时间计算为小于3.7ps的（比IEC60060-2 的需要低10个百分点），响应时间为430ns。一个电缆分频器频率执行带宽可以达到50kHz。

图2 不同尺度测量系统阶跃响应

惠普3458A控制计算机用于波形捕获。DCV（直流电压测量）模式用于数字化波形。Hp万用表的输入阻抗是10MQ的，频率带宽是30kHZ，以及垂直分辨率16位。在LabVIEW平台开发了一个项目是用来控制万用表，并分析捕获的波形。

分压器传输特性所造成的错误

阶跃响应测试是对一个脉冲测量系统评价的传统方法。然而，有关阶跃响应方法的参数都不能直接用于评估测量系统的不确定性。为了对受阶跃响应而产生错误的测量系统进行分析，FIT和IFFT传输用于计算输入输出信号差。文件[3]提出了关于这种方法的详细说明。表1根据图2中描述的阶跃响应显示了前面的时间投入与产出曲线。这表明，前面的时间变化Srj低于0.32％。在6V的峰值变化小于0.005％。

表1 投入与产出对比

三个参数是用于表征开关脉冲，峰值，前半时间和中间价值时间.这里只对前时间的确定进行了讨论。在IEC60060-1的高峰时间定义为“实际的起源和当电压达到峰值时实例的时间间隔”。这两点是很难精确地确定即使比瞬间脉冲具有较少的脉冲波动噪声和失真。此外，对理想的开关脉冲，对一个区间在瞬时值超过99％的高峰值的时间跨度，可只要超过100微秒。它可能给测量曲线带来相当大的不确定性，如果峰值的噪音度只有1%。然而，时间参数可以有一个合适的双指数曲线图来确定。尤其是在脉冲波动校准，一般来说，可以预料，因为只有一个简单的电容负载存在良好的双指数曲线图。在我们的分析程序文件[4]产生一个近似函数是用来得到曲线的前时间值T p

其中T是时差之间的时间上升到30％和90％的高峰值，T2到峰值的一半时间时的实际起源时间。从公式（2）得出，前端时间和双指数曲线最大相对误差小于0.02％。（在IEC的建议方法中，误差小于1.5％）

错误预算

测量系统（k=2时）的峰值测量估计总不确定度优于0.1，干涉度为0.5的情况下时间参数测量总不确定度优于1%。测量系统的不确定性因素（k=2时），可以概括为：

由可视为分隔造成此错误的偏移量，并应添加到线性扩展不确定度。

由分压器造成的误差可以看作是一个偏移量而且应该被线性加入扩展不确定度[3]。

可以观察到的不确定因素主要是由波形波动产生的，而不是由测量仪器的不确定性产生的。测量曲线的干涉度对测量精度有着巨大的影响，必须在一些波动之间进行执行测试。

结论

压缩气体电容结合特制低压臂脉冲测量系统具有良好的特点。一个高分辨率万用表和一段新的执行程序使测量系统的高精确度成为可能。

参考文献：

[1] IEC 60060-2, High voltage test techniques, part 2,measuring system, 1994-1 1.

[2] E.Kuffe1, W.S.Zaeng1:High V oltage Engineering,Fundamentals,Pergamon Press, Oxford, 1988.

[3] Hong Tang, Anders Bergman: "Uncertainty Calculation for an Impulse Voltage Divider Characterised by Step Response",1 1" International Symposium on High V oltage Engineering,London,UK,August 1999.

[4] Wakimoto Takayuki, Sat0 Shuji and Harada Tatsuya:"Time to Peak Value Determination for the Measured Switching Impulse Wave",10"International Symposium on High V oltage Engineering,Montrkal,Canada,August 1997.

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