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GB/T17626.15-2011/IEC61000-4-15:2003电磁兼容试验和测量技术闪烁仪功能和设计规范1范围本部分规定了闪烁测量仪器的功能和设计规范,旨在为所有实际的电压波动波形显示正确的闪烁感知电平。本部分列出了组这样一种仪器的信息,并给出了基于符合本部分的闪烁仪的输出结果来评估闪烁严酷度的方法。本部分有些内容是基于国际电热联盟(UIE)“骚扰”工作组的工作,有些内容是基于IEEE的工作,其他内容是基于IEC本身的工作。本闪烁仪规范,涉及输人为230V/50Hz和120V/60Hz的测量;对于其他电压和频率的规范正在考虑中。注:本部分中的仪器规范数据是基于输人电压/颜率为230V/50Hz和120V/60Hz的情况下给出,对国内使用的220V/50Hz电网,可依据同一规范理论进行具体计算并设计。本部分适用于设计模拟或数字闪烁测量设备提供基本信息,并没有给出闪烁严酷度的容许限值。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。十儿是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。上GB/T2423.1-2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A:低温(IEC60068-21:2007,DT)GB/T2423.2一2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B:高温(IEC60068-22:2007,IDT)GB/T2423.22一2002电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验N:温度变化(IEC60068-2-14:1984,IDT)GB4793.1测量、控制和试验室用电气设备的安全要求第1部分:通用要求(GB4793.1一2007,IEC61010-1:2001,IDT)GB/T17626.2电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验(GB/T17626.2-2006,IEC61000-4-2:2001,IDT)GB/T17626.3电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验(GB/T17626.32006,IEC61000-4-3:2002,DT)GB/T17626.4电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(GB/T17626.4一2008,IEC61000-4-4:2004,DT)GB/T17626.5电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验(GB/T17626.5一2008,IEC61000-4-5:2005,IDT)GB/T17626.6电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度(GB/T17626.6一2008,IEC61000-4-6:2006,DT)GB/T17626.8电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验(GB/T17626.8一2006,IEC61000-4-8:2001,DT)GB/T17626.9电磁兼容试验和测量技术脉冲磁场抗扰度试验(GB/T17626.9一2011,IEC61000-4-9:2001,IDT)GB/T17626.11电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验1蜀素村网Z.Z0.ET
GB/T17626.15-2011/1EC61000-4-15:2003(GB/T17626.11-2008,IEC61000-4-11:2004,IDT)GB/T17626.12电磁兼容试验和测量技术振荡波抗扰度试验(GB/T17626.12一1998,IEC61000-4-12:1995,IDT)GB/T18268.1一2010测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分:通用要求(IEC61326-1:2005,IDT)IEC60068-2-3:l969环境试验第2部分:试验试验Ca:恒定湿热试验(Environmental tes-.ting--Part 2:Tests-Test Ca:Damp heat,steady state)IEC61326-10测量、控制和试验室用电气设备电磁兼容性要求第10部分:工业场所设备的特殊要求(Electrical equipment for measurement,control and laboratory use一Electromagnetic compatibility(EMC)requirements-Part 10:Particular requirements for equipment used in industrial locations)3仪器描述3.1概述下面是基于一个模拟装置的描述。图1所示的框图描述了闪烁仪的结构,它可分为两个部分,分别执行下面的工作:模拟灯-眼脑环节的反应;闪烁信号的实时统计分析和结果表示。第一项功能由图1中的模块2、模块3和模块4执行,而第二项功能由模块5完成。32模块1一鸷入电岳透率器利较准验喜电路网此模块包括了用于检查闪烁仪现场校准的信号发生器和将工频输人电压均方根值降至内部参考电平的电压适配电路。利用这种方式,闪烁测试可通过实际输入的载波电压电平独立进行,并用百分比表示。通过改变输人变压器的抽头确立合适的输人电压范围,以保持电压适配器的输入信号在其允许范围内。3.3模块2—平方解调器此模块的目的是通过对已调整到参考电平的输入电压平方来恢复电压波动,以此来模拟灯的特性。3.4模块3和模块4一加权滤波器、平方和平滑模块3由两个串联滤波器和一个测量范围选择器组成,测量范围选择器可置于选择滤波器电路之前或之后。第一个滤波器去除解调器输出的直流分量和工频的二次谐波分量。第二个滤波器是一个加权滤波模块,用于模拟螺旋式灯丝充气灯(60W-230V和/或60W-120V)与人体视觉系统对正弦电压波动的频率响应。响应函数是基于50%参与测试的人员在每个频率上的感知阙值得到的。注:100V系统的参考白炽灯有不同的频率响应,需要加权滤波器进行相应调整。放电灯的特性是完全不同的,若考虑它们,需对本部分进行大幅修改。模块4包含一个平方乘法器和一个一阶低通滤波器。人经由灯一眼一脑环节的闪烁感觉,是通过模块2、模块3和模块4的非线性响应组合来模拟的。单个的模块3是基于正弦电压波动的感知曲线边界;非正弦和随机波动的修正加权是通过适当选择模块3和模块4的复杂传递函数来实现。相应地,模型的正确性能已由周期矩形信号与瞬态信号检查。2蜀素衬网Z.ZS.WET
GB/T17626.15一2011/IEC61000-4-15:2003模块4的输出表示瞬时闪烁感觉。3.5模块5一实时统计分析模块5包含一个微处理器,执行闪烁电平的实时分析,因此能够对重要评估参数进行直接计算。有适合的接进行数据的显示和记录。此模块的使用与通过统计分析得到的闪烁严酷度的测量方法相关。模块5实时执行的统计分析,将闪烁电平信号的幅值细分为合适的等级数。闪烁电平信号以固定速率采样。每当产生一个合适的值,对应等级计数器就加1。这样,可以得到输人值的频率分布函数。选择扫描频率至少为最大闪烁频率的两倍,测量阶段结束时得到的最终结果,即表示每一级闪烁电平持续时间的分布。将各级计数器的内容相加,并表示为每一级相对于总数的数,即得到了闪烁电平的概率密度函数。该函数即通过使用时间-电平统计方法获得累积概率函数。图2是统计分析方法的示意图,只简单表示到10级。从累积概率函数,可得到重要的统计值,如平均值、标准差、超出给定时间百分值的闪烁电平或超出指定闪烁电平的时间百分值。观察周期定义为两个可调的时间间隔:Thm和To。长时间隔定义为总的观察时间,且总是短时间隔的倍数:(Tiong =n X Tshort)为了实时处理,在每个短时间隔结束后,立刻开始下一个时间间隔的统计分析,同时输出刚结束的时间间隔的有效结果。这样,n个短时分析均可用于给定的观察期T及总时间间隔的结果。累积概幸数盆使用宝频春分筑J.NE3.6输出3.6.1概述图1中的闪烁仪框图显示了模块1到模块5之间的若干输出。星号标注的输出不是必需的,但是为研究电压波动,允许对设备潜能尽可能全面利用。此时可考虑更多的可选输出。3.6.2输出1可选输出1及其连接的均方根值电压表的目的是为了以输人电压均方根值变化的形式来显示电压波动波形。这可以通过对信号先平方然后在每半个周期的过零点之间积分再取平方根来实现。为了能够以良好的分辨率观察小电压变化,应提供可调的直流偏置和矫正。3.6.3输出2输出2是可选的,主要用于检查模块3的响应并进行调整。3.6.4输出3输出3是可选的,给出用8.8Hz正弦波调制的等效百分值来表示相对电压变化△VV的即时线性指示。当选择适当的测量范围时,这个输出是有用的。3.6.5输出4输出4是可选的,给出了即时闪烁感知的1min积分。3.6.6输出5输出5是必需的;它代表即时闪烁感知,且可记录在长图记录仪上,用于进行快速现场评估;或记录興尚阿Z.ZC.ET
GB/T17626.15-2011/IEC61000-4-15:2003在磁带上,用于长时间测量和之后的处理。3.6.7输出6模块5的输出6是必需的,它连接到一个适于与打印机和磁带记录器连接的串行数字接。通过另一数模转换接,累积概率函数的模拟图可由此模块直接得到。4规范4.1模拟响应对正弦和矩形电压波动,表1和表2给出了从仪器输入到模块4输出的全部模拟响应。模块4的一个单元输出对应参考人类闪烁感知的阚值。对正弦波调制,响应的中心频率为8.8Hz。表1和表2给出了120V/60Hz和230V/50Hz系统的值。对于一个感知单元的输出,若正弦波和方波调制的输入值在列表值的士5%之内,则满足所规定的准确度。表1闪烁仪对正弦电压波动的归一化响应(输出5的一个感知单元的输入相对电压波动△VW)电压波动/%电压波动/%Hz120V灯230V灯Ha120V灯230V灯60Hz系统50Hz系统60Hz系统50Hz系统0.5共2.457连小234010.50.3550.2701.01.4631.43211.00.3740.2821.51.1241.08011.50.3940.2962.00.9400.88212.00.4200.3122.50.8140.75413.00.4700.3483.00.7160.65414.00.5300.3883.50.6360.56815.00.5930.4324.00.5690.50016.00.6620.4804.50.5140.44617.00.7370.5305.00.4650.39818.00.8150.5845.50.4260.36019.00.8970.6406.00.3930.32820.00.9810.7006.50.3660.30021.01.0710.7607.00.3460.28022.01.1640.8247.50.3320.26623.01.2620.8908.00.3230.25624.01.3650.9628.80.3210.25025.01.4721.0429.50.3300.25433.332.13010.00.3390.26040.04.424闐素前网Z.ZC.ET
GB/T17626.15-2011/1EC61000-4-15:2003因此,规定的总范围应为40V(r.m.s.)~504V(r.m.s.)。次级电压变化保持在最大偏离的1到3.5倍之内是合理的。变压器应至少有两个抽头。对不同抽头,变压器初级对次级的变比宜为504/VR、276/VR和138/WR,其中VR为参考电压值(见4.3)。闪烁仪输入级的带宽至少要达到700Hz,其间不应引人明显的衰诚。初级绕组和所有与其不相连接的其他部分之间的绝缘,应能经受住1min的2kV(r.m.s.)电压。绕组之间应连接有适当的静电屏蔽。4.3电压适配器按照输入变压器的规格,在模块2输人端的该电路调制电压均方根值电平应保持恒定的参考值VR,而无需改变相对波动的调制。对于均方根输人值的阶跃变化,响应时间(终值的10%到90%)等于lmin。电路的运行范围应足以保证输人电压波动产生的闪烁能正确恢复。4.4内部自校发生器对50Hz系统的矩形电压波动,内部发生器应提供用(50/17)Hz=2.94Hz来调制的工频正弦波;对60Hz系统的矩形电压波动,用(60/17)Hz=3.53Hz来调制。通过提供显示校准参考标记或参考值系列的指示来进行校准。此电路的重要参数如下:一一电源载波相位锁定;-△V/W调制1%;-适合所有测量范围的载波电平,调制频率的准确度为1%。4.5方解调模块2中的此电路应给出与用于调制输入的波动的幅值线性相关的电压,作为其输出的一个部分。解调器的输入范围应能够达到参考值Vk的150%。4.6加权滤波器模块3中的这些滤波器是用于:一一消除解调器输出的直流分量和工频的二倍频分量(高频分量的幅值是可忽略的);依据灯一眼一脑的灵敏性对电压波动进行加权。抑制无用分量的滤波器由一个一阶高通(议3dB截止频率约在0.05Hz)和一个低通部分组成,对230V/50Hz系统,低通部分议使用3dB截止频率为35Hz的6阶巴特沃斯滤波器;对120V/60Hz系统,低通部分议使用3dB截止频率为42Hz的6阶巴特沃斯滤波器。注:使用其他滤波器可能会造成问题。如有怀疑应以巴特沃斯滤波器得到的结果为准。在将来,用数字方法设计新闪烁仪应允许简单地改变软件参数来实现10阶巴特沃斯滤波器。此议是考虑到二倍工频分量也被模块3的加权滤波器衰减的事实。调谐在这个频率上的带阻或陷波滤波器也有助于提高分辨率,但它不能显著影响仪器对测量带宽内频率的响应。4.7模块3输入到输出的整体响应假设上面定义的载波抑制滤波器,在电压波动信号的频带内的影响可以忽略,则适合模块3的传递函数为以下形式:Rw1SF()=+2+×1+s/)1+s/,)1+5/w2其中5是拉普拉斯复变量。6理筑Z.Z0.ET
GB/T17626.15-2011/IEC61000-4-15:2003表4给出了指示值。表4灯参数的指示值230V灯120V灯变量50Hz系统60Hz系统1.748021.63572πX4.059812πX4.1673752rX9.154942xX9.077169g2πX2.279792πX2.9399022πX1.225352xX1.3944682r×21.92πX17.31512注:符合第5章中的试验规范,可满足全部的准确度。4.8范围选择器范围选择器决定仪器的灵敏性,依据测量电压波动的幅值来改变增益。对于表示为8.8Hz正弦波调制的相关电压变化△V/W的测量范围为0.5%、1%、2%、5%、10%、20%。范围20%在调制深度较大处是可选的,解调器的非线性可能会引入明显误差。若某中间范围的测量不能进行时,那么应提高仪器的分辨率,确保缺失范围内的测量具有同等的性能。4.9平方乘法器和平滑均值滤波器模块4执行两个功能:—平方加权闪烁信号,以模拟非线性眼-脑感知;一平均平滑信号,以模拟脑部的存储效果。平方运算器应有足够的输人和输出运算范围,以适应在8.8Hz上允许接纳的闪烁电平。平滑均值运算器应具有时间常数为300ms的一阶低通阻抗/容抗滤波器的传递函数。4.10通用统计分析程序模块5执行分析,使模块4的输出以至少6位分辨率和至少64级的数字形式来表示。最小采样速率为每秒50次。表5表明了范围选择器和电平之间的关系,此电平对应于等级分类的累积概率函数中的最高等级。表5范围选择器示值和感知电平的关系¥%以感知阑值为单位的感知电平0.516264400101600206400蜀素前网J.ET
GB/T17626.15-2011/1EC61000-4-15:2003Thom可在1min,5min,l0min和15min之间选择。Tom应为所选To的整数倍,至少可以到1008倍,当Thom选择为l0min时,To相当于是7d。4.10.1短期闪烁评估基于观察时间T"=10min的严酷度测量用P表示,它可以由闪烁仪模块5电平等级分类器的时间-电平统计得到。使用下面的公式:Pt=√0.0314P.1+0.0525P1.+0.0657P3,+0.28P10+0.08P50其中,百分数P。.1、P1、P3、P。、Ps0是观察周期内,在时间0.1%、1%、3%、10%、50%点上所超出的闪烁电平。公式中的后缀s表示应使用平滑值;可使用下面的算式来得到:P50=(P0+Ps0+P0)/3P1o=(P6+P&+Po+P3+P)/5P3=(P2.2+P3+P)/3P1.=(P。.7+P1+P1.s)/3闪烁仪中0.3s的存储时间常数保证了P。.1不会突变,故无需对此百分数进行平滑处理。4.10.2长期闪烁评估基于l0min周期的短期闪烁严酷度评估适合于评定短时间占空比的单个源造成的骚扰。当必须考虑几个骚扰负载随机运行(例如弧焊设备和马达)的组合效果,或考虑可变的长时间占空比的闪烁源(例如电弧炉)时,有必要为闪烁严酷度的长期评估提出一个准则。为了这个目的,长期闪烁严酷度值P可以从短期严酷度值P导出具体是通过与负载古空比相关的一段适当时间,或者观察者可对闪烁做出反应的一段时间,例如几今小时,使用以吓的公式:P=入N其中P(i=1,2,3,…)为短期严酷度P的连续读数。4.11仪器运行的温湿度范围运行温度范围:0℃~40℃;储存温度范围:一10℃~+55℃;运行相对湿度范围:45%95%。5性能测试每台带有等级分类器的闪烁仪,应经受住表6给出的一系列规定的矩形电压变化。表6闪烁仪等级分类器的试验规范矩形变化电压变化△VW%/min120V灯60Hz系统230V灯50Hz系统13.1662.72422.5682.21171.6951.459蜀素前网
GB/T17626.15-2011/EC61000-4-15:2003表6(续)矩形变化电压变化△V/W%/min120V灯60Hz系统230V灯50Hz系统391.0440.9061100.8410.72516200.5470.40240002.4048004.834注:每分钟1620次矩形变化,相当于是13.5Hz。每种情况下,闪烁严酷度P:应该为1.00士0.05(见4.10.1)。另外,生产厂家应该确定电压变化幅度的范围,相应的P值应该给出5%或者更好的准确度。做这些试验时,表6中给出的△V/W(%)的幅值应增加和减少,同时重复率保持为一个常数,并得到P值。例如,如果重复率是每分钟7次变化,输入电压变化从1.46%到4.38%增加3倍,那么P应该从1.0±5%增加到3.0士5%。等级分类器的红作范国要保持准确度5%,网如果闪烁仪具有可选的灵敏性范围,那么应该对每个范围执行类似的试验。注:闪烁仪对相位调制和波动谐波的响应在考虑中。6型式试验和校准规范6.1概述一般无需依次检查所有的要素,只要参考表1和表2,对所有到模块4的输入输出响应进行正弦和矩形电压波动的检查。此外,应依据第5章和表6,对统计分析模块(模块5)进行测试。应通过改变输入调制幅值来进行试验,从而使得输出读数的峰值不变。若试验仪器的输人调制幅值与指定值一致(最大容差士5%),证明其符合此规范。6.2绝缘和电磁兼容性试验(暂定)表7给出了输入端和电源供电端连接的绝缘试验。表8给出了评估仪器电磁干扰抗扰度的规定试验。此表参考了现行的EC出版物。其中一些试验仍在IEC的TC77A分会和B分会的考虑中。这些试验的前提是假设电路的公共参考零点与外壳、大地连接。编号1至5的试验应在输人端和电源供电端连接处进行,编号6的试验只在电源供电端进行,而编号7至10的试验在整个仪器上进行。试验的严酷度等级的选定是假设仪器在正常使用时,其输出与外部设备用短屏蔽线连接。对所有的试验以及在干扰影响因子的应用过程中,应最少检查5个间隔合适的响应点,以验证仪器的正确运行。9理蜀素前网ZC.ET
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