沈建清 南京紫金计量有限公司
阻波器和结合滤波器是载波通信和继电保护设备中的重要部件,需要定期测量和保养,但测量起来相当麻烦,往往测量一天也得不到准确的结果。
合肥华伟电子有限责任公司最新推出的HW5319A型阻波器、结合滤波器自动测试仪,采用全新设计理念,专为测量阻波器、结合滤波器而设计的
智能化、数字化仪表,只要接上测试线,不用看说明书,点点鼠标就能完成全部测试工作;比其它方法都简单、快捷、准确,还具有实时图形显示,可作通用扫频仪使用。
HW5319A是根据国家标准“交流电力系统阻波器”GB/T 7330-1998 和“电力载波結合设备”GB/T 7329-1998设计的,在测量阻波器时增加了,“分流损耗”测量功能,该方法是模拟“由于阻波器阻塞能力有限而引起载波信号的损耗”,如果阻波器的“分流损耗” 合格,再测量阻波器的感量、Q值、阻抗就没有啥意义了。建议阻波器只测量“分流损耗”就行了。
HW5319A测量结合滤波器线路侧或电缆侧的工作衰减(G)、回波损耗(T)和阻抗(Z)时,测量模式电路自动配置,耦合电容器(CAP)、线路侧标称阻抗(RX)和电缆侧阻抗(RL)等测量参数自动接入,测量误差自动校正,实现了全自动测量。测量阻抗时,电抗分量应小于10倍的电阻分量。
仪表上没有显示器和键盘,操作全部用鼠标完成,测试数据和曲线可储存,历史数据可随时查询、比较,还可打印表格和曲线。机内装有可充电的镍氢电池,连续工作时间5小时以上,且体积小,长281 mm 宽171 mm 高28 mm,重量轻只有850g。
测量方法非常简单,按图(1)所示,用同轴电缆线连接被测设备,用RS232通信电缆连接笔记本电脑USB口或COM口;打开软件,按照提示操作就行了。
图(1)测量阻波器、结合滤波器接线图
下面就具体测量原理和方法作简单的说明,相信看过后就会明白HW5319A的过人之处。
(1)阻波器分流损耗测量(F)
测量阻波器分流损耗的原理图如图(2),Z1为线路特性阻抗的等效电阻,如为400Ω,振荡器输出+6dB信号,电平表在1-2 处测得的电平为0dB,合上S1由于阻波器的分流,电平表的指示会减小,减小值就是分流损耗,改变频率就可以直接显示阻波器分流损耗的曲线。
图(2)测量阻波器分流损耗原理图
具体操作如下:
点击阻波器“分流损耗”按键,测量分流损耗时,必需选择或确认“线路阻抗”,如400Ω,点击“开始”按键,保存文件名最好按推荐标准,加前缀F,如F400。“分流损耗”合格,一般不需要再测量“阻塞阻抗”。
(2)分流损耗转阻塞阻抗:先打开已保存的“分流损耗”文件如F400,再点击“分流损耗转阻塞阻抗”按键,保存文件名最好按推荐标准,加前缀Z如ZF400。要浏览文件该文件可按“浏览文件”按键, 选择ZF400;要显示曲线可退回到主画面,选择“阻抗测量”界面,再按“打开文件”选择ZF400。
阻波器的“分流损耗“和“阻塞电阻”的关系:
“交流电力系统阻波器”国家标准GB/T 7330-1998 计算“分流损耗”的方法:
分流损耗:At = 20lg | 1+Z1 / 2 * Zb | (dB) Z1 – 线路特性阻抗的等效值;Zb – 阻塞电阻
下表为分流损耗和阻塞电阻的对应关系:
分流损耗 |
线路阻抗
240Ω |
线路阻抗
300Ω |
线路阻抗
400Ω |
1.0 dB |
983Ω |
1229Ω |
1639Ω |
1.2 dB |
809Ω |
1012Ω |
1349Ω |
1.4 dB |
686Ω |
857Ω |
1143Ω |
1.6 dB |
593Ω |
741Ω |
998Ω |
1.8 dB |
521Ω |
651Ω |
868Ω |
2.0 dB |
463Ω |
579Ω |
772Ω |
2.2 dB |
416Ω |
520Ω |
693Ω |
2.4 dB |
377Ω |
471Ω |
628Ω |
2.6 dB |
343Ω |
429Ω |
573Ω |
2.8 dB |
315Ω |
394Ω |
525Ω |
以2.6dB作为分流损耗和以阻塞电阻为基础的分流损耗的最大值,相当于阻塞电阻为输电线特性阻抗的1.41倍。若线路阻抗为400Ω,则阻塞电阻为570Ω。也可以说如果阻波器的分流损耗>2.6dB,阻塞电阻<570Ω时,该阻波器性能不合格。
(3)阻波器“阻抗”测量(Z)
点击阻波器“阻抗测量”按键,点击“开始”按键,保存文件名最好按推荐标准,加前缀Z。
(4)结合滤波器“工作衰减”测量(G)
测量“工作衰减”需设定:线路侧阻抗RX(如400Ω),电缆侧阻抗RD(如75Ω)和结合滤波器耦合电容CAP (如6600P,若内置了耦合电容应选0P),“线路侧工作衰减” 如图(3),“电缆侧工作衰减”如图(4)。
测量结合滤波器时,用“电压电平”,需加阻抗修正值。(RI为输入阻抗,RO为输出阻抗)
“工作衰减”(dB) = 振荡器(dB)- 电平表(dB)+10*log(RO/RI)-6dB
若振荡器 = +6dB时: “工作衰减”(dB) = - 电平表(dB)+10*log(RO/RI)
“线路侧工作衰减”(dB) = - 电平表(dB)+10*log(RD/RX)
“电缆侧工作衰减”(dB) = - 电平表(dB)+10*log(RX/RD)
若振荡器 = +6dB,RO=RI: “工作衰减”(dB) = - 电平表(dB)
图(3)测量“线路侧工作衰减”原理图
图(4)测量“电缆侧工作衰减”原理图
点击结合滤波器“线路侧工作衰减”按键,点击“开始”按键,要测量电缆侧,可按“线路侧工作衰减”
键,再按“开始”键,保存文件名最好按推荐标准,如G400(75),G75(400)。
(5)结合滤波器 “回波损耗”测量(T)
测量“回波损耗”需设定电缆侧阻抗RD(如75Ω),线路侧阻抗RX(如400Ω)和结合滤波器耦合电容CAP (如6600P,若内置了耦合电容CAP应选0P)。线路侧回波损耗”如图(5)“电缆侧回波损耗”如图(6)。
图(5)测量“线路侧回波损耗”原理图
图(6)测量“电缆侧回波损耗”原理图
点击结合滤波器“线路侧回波损耗”按键,点击“开始”按键。要测量电缆侧,可按 “线路侧回波损耗”键,再按“开始”键,保存文件名最好按推荐标准,如T400(75), T75(400)。
(6)结合滤波器 “阻抗”测量(Z)
测量结合滤波器“阻抗”和测量“回波损耗”类似,点击结合滤波器“线路侧阻抗”按键,点击“开始”按键。要测量电缆侧,可按 “线路侧阻抗”键,再按“开始”键;保存文件名最好按推荐标准,如Z400(75), Z75(400)。
(7)电平测量(D)
HW5319A还可当“扫频图示仪”用,如测量滤波器的幅频特性。点击“电平、衰耗测量”按键,选择振荡
器输出阻抗RO,选平表输入阻抗RI,保存文件名最好按推荐标准,前面加D。
(8)阻抗测量(Z)
HW5319A除测量“阻波器”和“结合滤波器”外,还可以测量其它设备和部件的阻抗。点击其它“阻抗测量”按键,点击“开始”按键,保存文件名最好按推荐标准,前面加Z。
(9)阻抗转存回波损耗
在其它 “阻抗测量”界面,按“打开文件”键,打开要转存的阻抗文件,如“Z400”选择“标称阻抗”如“400Ω”,再按“阻抗转存回波损耗”键,另起文件名,前面加 T如“TZ 400”保存。要浏览文件该文件可按“浏览文件”按键, 选择TZ 400;要显示曲线,可退回到主画面,选择“回波损耗”测量界面,再按“打开文件”选择TZ 400。
(10)回波损耗AF、反射系数ρ和实际阻抗Z的关系
AF = 20 * log ( 1 /ρ) ρ = 1 / 10 ^ ( AF / 20 )
ρ= | ( Z – R ) / ( Z + R) | Z = R | (1+ρ) / (1-ρ) |
测量AF就可用以上公式计算反射系数ρ和实际阻抗Z
当R=75Ω时,AF,ρ, Z的计算值如下表:
AF |
26 dB |
20 dB |
16.5 dB |
14 dB |
12 dB |
10 dB |
ρ |
5% |
10% |
15% |
20% |
25% |
30% |
Z |
82.9Ω |
91.7Ω |
101Ω |
112Ω |
125Ω |
139Ω |
67.9Ω |
61.4Ω |
55Ω |
50Ω |
45Ω |
40.4Ω |