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標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器
數(shù)字記錄儀
汞潤繼電器
MAX發(fā)生器
- 摘要：國標(biāo)GB/T 16896.1-2005規(guī)定，校準(zhǔn)數(shù)字記錄儀，需要一種標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器。本文介紹一種汞潤繼電器的MAX發(fā)生器樣機(jī)的原理、設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)；及該發(fā)生器可產(chǎn)生GB/T16896.1-2005中規(guī)定的波形和參數(shù)；最后進(jìn)行現(xiàn)場測試。
1、標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的研制背景
雷電沖擊數(shù)字測量系統(tǒng)用于雷電沖擊測量已二十余年，但其校準(zhǔn)和量值朔源問題一直未解決。國標(biāo)GB/T 16896.1-2005的發(fā)布，提出了具體的規(guī)定。PTB校準(zhǔn)過的14Bit數(shù)字記錄儀，解決校準(zhǔn)數(shù)字記錄儀的問題之一；但是標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器未落實(shí)。近來引進(jìn)德國的Impulse-Calibration-System KAL 1000見圖1[1]，可作為研制標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器的參考。
圖1 德國的Impulse-Calibration-System KAL 1000
在此背景下，本人根據(jù)汞潤繼電器的MAX發(fā)生器的原理、進(jìn)行設(shè)計(jì)和制作；完成了標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)。該機(jī)可產(chǎn)生GB/T16896.1-2005中規(guī)定波形和參數(shù)；最后進(jìn)行現(xiàn)場測試。
2、標(biāo)準(zhǔn)對沖擊發(fā)生器樣機(jī)的要求
1）GB/T16896.1-2005標(biāo)準(zhǔn)對雷電沖擊數(shù)字測量系統(tǒng)校準(zhǔn)的要求(擇錄)如下：
校準(zhǔn)和試驗(yàn)方法
沖擊校準(zhǔn)
沖擊校準(zhǔn)是確定被校數(shù)字記錄儀、模擬示波器和峰值電壓表的沖擊刻度因數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法，它也是校核數(shù)字記錄儀和模擬示波器確定的時(shí)間參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方法。校準(zhǔn)認(rèn)可測量系統(tǒng)的儀器中使用的標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器的要求如表2。
根據(jù)待測沖擊電壓或沖擊電流的類型和極性從表2選擇波形。施加的校準(zhǔn)沖擊的峰值和時(shí)間參數(shù)應(yīng)在表2所列范圍內(nèi)，實(shí)際值應(yīng)該記錄在性能記錄中。
校準(zhǔn)沖擊的極性應(yīng)與待測沖擊一致。相應(yīng)于校準(zhǔn)沖擊的輸出應(yīng)至少取10次沖擊進(jìn)行估算，輸出峰值與其平均值的最大偏差應(yīng)在平均值的士1%以內(nèi)。沖擊刻度因數(shù)是輸入峰值和輸出峰值平均值之比。
時(shí)間參數(shù)也應(yīng)至少用10次沖擊來估算，各次輸出的時(shí)間參數(shù)與其輸入的偏差應(yīng)在±2%以內(nèi)。
表2對標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器的要求
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器的幅值由被校數(shù)字記錄儀、模擬示波器和峰值電壓表的幅值(0-1600V) 確定；一般選為1000V。標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器就是計(jì)量術(shù)語[沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波源] 。
2) 標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)原理圖
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的原理圖如圖2。
3）標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的實(shí)際架構(gòu)
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的實(shí)際架構(gòu)如圖3。
圖3 標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的實(shí)際架構(gòu)
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的實(shí)際架構(gòu)的基本配置：PC機(jī)(B1) 、數(shù)字I/O-6501(B2)、汞潤繼電器(B3) 、直流電源 (B4) 、波頭和波尾電阻 (B5) 、調(diào)波電容(B6) 。
應(yīng)用Lab VIEW 8.6平臺開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器的控制程序。由直流電源(A2) 、數(shù)字I/O NI-PCL6501(A3) 和干簧繼電器(A4) 組成VFTO的波形發(fā)生器。HM05-1A69-150型干簧繼電器。上海復(fù)旦天欣科技儀器有限公司生產(chǎn)的FDPS-1000型AC/DC輸出電壓可調(diào)開關(guān)電源，輸入電壓220V±20%AC，頻率為50Hz,輸出電壓為0~1000V，輸出電流為1A,
4)標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的控制程序調(diào)試
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的控制程序調(diào)試照片如圖4。
圖4 標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的控制程序調(diào)試照片
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的控制程序的前面板如圖5。
圖5 標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的控制程序的前面板
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的控制程序框圖如圖6。
圖6 標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的控制程序框圖
3、標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的現(xiàn)場測試和結(jié)果
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的現(xiàn)場測試照片如圖7。
圖7 標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)的現(xiàn)場測試照片
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)產(chǎn)生的十次波形如圖8。
圖8 標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)產(chǎn)生的十次波形
標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)產(chǎn)生的沖擊的峰值、波前時(shí)間和半峰時(shí)間的不確定度為0.7%、0.4%和0.2%(計(jì)祘見附錄)；符合GB/T 16896.1-2005的要求。因此，本文介紹標(biāo)準(zhǔn)沖擊發(fā)生器樣機(jī)，可作為計(jì)量校準(zhǔn)的沖擊電壓標(biāo)準(zhǔn)波源。
作者簡介
王彥金，高級工程師，長期從事電力設(shè)備質(zhì)檢工作和試驗(yàn)儀的研制，現(xiàn)任gongkong認(rèn)證專家，從事《智能制造論壇》服務(wù)工作。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 德國原裝進(jìn)口方波源及校正系統(tǒng)資料
附錄：校準(zhǔn)沖擊的峰值和時(shí)間參數(shù)不確定度計(jì)算如表。
表：校準(zhǔn)沖擊的峰值和時(shí)間參數(shù)不確定度計(jì)算表
不確定度計(jì)祘依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)“JJF 1059.1-2012 測量不確定度評定與表示”中的如下規(guī)定。
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