示波器在耐电压测试仪时间参量校准中的应用

2021-09-18陈永顺

商品与质量 2021年33期

陈永顺

无锡精纬计量检验检测有限公司江苏无锡 214135

耐电压测试仪是测量耐电压强度的仪器，它可以直观、准确、快速、可靠地测试各种被测对象的击穿电压、漏电流等电气安全性能指标，并可以作为支流高压源用来测试元器件和整机性能。因此，耐电压测试仪性能的好坏直接涉及到产品在使用中的安全与否[1]。而耐电压测试仪输出电压的保持时间是保证耐电压测试仪能否在足够时间的前提下发现产品隐形隐患的重要一环。其中，电子元器件的耐压测试有耐压保持时间短的特点，比如0.5s、1s。然而市面上大多数校准时间参数用到的标准器为电子秒表，因人员操作带来的为主要误差，在较短的保持时间的测量中人员操作带来的误差占比大，不能正确表征耐电压测试仪保持时间的真实误差，因此需要一款精度高的时间参数校准装置来实现耐电压测试仪更为准确的时间参量性能[2-3]。

1 检定规程中对耐电压测试仪保持时间的定义及计量步骤

JJG 795-2016《耐电压测试仪检定规程》中耐电压测试仪保持时间的定义为“耐电压测试仪输出电压在稳定阶段所经历的时间，不包括电压上升和下降的时间”。

计量步骤如下：将耐电压测试仪时间控制置于定时方式。调整输出电压至0.1Un，但不能低于500V。按下输出“启动”键，当耐电压测试仪输出电压达到稳定时自动或手动启动标准计时器，当发出切断信号时，自动终止计时。重复测量两次，两次测量结果的平均值即为电压持续（保持）时间实际值。

2 用示波器校准耐电压测试仪保持时间

将耐电压测试仪的电压和时间设置好后（设置为电压500V，时间1s），连接示波器和高压衰减棒（衰减棒选择宽带宽，上升时间短，笔者用的Tektronix P6015A，带宽70MHz，上升时间4ns），实物连接图如图1所示。

示波器设置为单次触发模式，探头设置为1000:1，当耐电压测试仪电压到达触发电压时立即捕捉信号。按照规程中保持时间的定义调出测量图标，测得其保持时间为712ms。波形图如图2所示。

图2 波形图

为验证其数据的可靠性，笔者分别用电子秒表和耐电压测试仪检定装置中的时间测量功能进行验证。电子秒表和耐电压测试仪检定装置测得时间分别为0.812s和0.72s。

3 耐电压测试仪保持时间的不确定度评估

3.1 概述

①评定依据：JJG795-2016《耐电压测试仪检定规程》

②环境条件：温度（20±5）℃，相对湿度（60±15）%RH

③测量标准：数字示波器MDO4014+高压探棒P6015A

④被测对象：耐电压测试仪RK2670A

⑤测量方法：将耐电压测试仪时间控制置于定时方式。调整输出电压至0.1Un，但不能低于500V。输出端和示波器用衰减棒进行连接。按下输出“启动”键，当耐电压测试仪输出电压断开，从示波器中读取保持时间的测量值。

3.2 数学模型

设xx为被测耐电压测试仪的设定值，xN为示波器的显示值，由使用说明书可知，对于耐电压测试仪和示波器，在标准条件下，温度、湿度、输入阻抗等带来的影响可忽略不计，因此可得：

式中：△x———仪器示值误差，s；

xx———被测仪器示值，s；

xN———示波器显示值，s。

3.3 标准不确定度的评定

3.3.1 示波器测量重复性引入的标准不确定度分量u1

在规定的相同条件下，用示波器对耐电压测试仪测量点1s重复测量10次，获得测量值如下表1所示。

表1 测量值

3.3.2 示波器分辨力引入的标准不确定度分量u2

示波器在1s点显示值的分辨力为1ms，按照B类评定，假设服从均匀分布，包含因子k=，则由示波器分辨力引入的不确定度分量为：u2=0.5ms/=0.29ms。

3.3.3 示波器允差引入的标准不确定度分量u3

示波器经上级计量机构溯源合格，在1s点测量时应用的时基为100ms/div，经查其说明书可知，在此时基下，示波器精度为0.2级，即示波器在1s点的最大允许误差为e=±（100×0.2%）ms=0.2ms，其半宽度为0.2ms，按照B类评定，在区间内认为服从均匀分布，包含因子k=，则由示波器允差引入的不确定度分量为：u3=0.2ms/=0.12ms。

3.3.4 合成标准不确定度

不确定度分量的汇总见表2，灵敏度系数由公式（1）计算得到。