一種EMI電流探頭的校準方法

1 引 言

EMI電流探頭是一種卡式電流傳感器，專(zhuān)門(mén)用于測量線(xiàn)(單/多根電纜束、接地線(xiàn)/帶狀線(xiàn)束、屏蔽線(xiàn)外導體及同軸電纜)上的干擾電流。測試時(shí)只需

將它夾在被測線(xiàn)上而不需要與被測源導線(xiàn)導電接觸，也不用改變其電路。這樣復雜的導電系統/電子線(xiàn)路等的干擾測量就可以在不打亂其正常工作或正

常布置的狀態(tài)下進(jìn)行。探頭夾到被測線(xiàn)上進(jìn)行測量時(shí)，被測導線(xiàn)充當變壓器的初級，次級則包含在電流探頭中。電流探頭(次級)設計為可直接連接到50

Q系統的測試儀器，如接收機/頻譜儀等。電流探頭附加的屏蔽結構可以測量非對稱(chēng)(共模)干擾電流或對稱(chēng)(差模)干擾電流。

電流探頭根據其型號不同，其測試頻率范圍從25 Hz到1 000 MHz，連續波電流從幾安到幾十安，脈沖電流從幾十安到上百安。

實(shí)際的EMI測試時(shí)，需要根據接收機接收的干擾電壓，折算到被測線(xiàn)路，測試出線(xiàn)路上的干擾電流。因此，對電流探頭進(jìn)行校準，準確地將探頭的轉

換因子定標，成為保證測試準確度的必要條件。

我們需要對EMI電流探頭的校準方法進(jìn)行研究，尋找出如何對這些使用中的電流探頭進(jìn)行準確定標的方法并證明其有效性，以保證EMI檢測結果

的質(zhì)量。

2 校準方法

通過(guò)對《GB/T6113—1995無(wú)線(xiàn)電干擾和抗擾度測量設備規范》的學(xué)習，結合實(shí)驗室現有儀器設

備的狀態(tài)，研究出了電流探頭校準方法。

2.1 探頭校準原理

電流探頭的校準需要用一個(gè)夾具來(lái)進(jìn)行，該夾具由兩個(gè)半截的同軸轉換器組成。當將電流探頭裝配其上時(shí)，便形成了一根同軸線(xiàn)：包裹著(zhù)電流探頭的

為外導體，穿過(guò)探頭口徑的為內導體。

校準測試連接和校準電路如圖1和圖2

2.2 校準儀器的配置及實(shí)現

根據圖1及公式(1)，我們考慮可以采用兩種儀器配置方案。一種是信號源接收機方案：在點(diǎn)頻上分別測得在接收機收到的信號與信號源輸出電壓

(對數單位)，代人公式(1)計算，得到在各頻點(diǎn)的傳輸導納值yI。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀(guān)簡(jiǎn)單，但對某

個(gè)探頭的傳輸導納作定標曲線(xiàn)時(shí)需要在許多頻率點(diǎn)

測試，費時(shí)、費力，效率極低。

因此，測試方法為：使用網(wǎng)絡(luò )分析儀按圖1將源端接到校準架的輸入端(端口一)，校準架輸出端接匹配負載，電流探頭輸出接網(wǎng)絡(luò )分析儀的輸入(端

I21二)，用掃頻方式測試出s：，隨頻率變化的曲線(xiàn)。再將曲線(xiàn)按公式(6)進(jìn)行修正，即可得到傳輸導納頻率曲線(xiàn)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是掃頻測量測試速度快，

網(wǎng)絡(luò )分析儀測試時(shí)一次可設置201個(gè)點(diǎn)9掃描一次即可畫(huà)出曲線(xiàn)。

3 校準操作步驟及校準結果我們用方法一及方法二反復實(shí)驗后證明兩種方法測試結果相同。重點(diǎn)對方法二進(jìn)行研究，利用實(shí)驗室現有網(wǎng)絡(luò )分析儀8751A和圖形采集軟件Soft—plotV6.0總結出方法步驟如下：

(1)在PC上插入USB—GPIB接口卡，在PC中裝入SoftplotV6.0采圖軟件，連接Pc與網(wǎng)絡(luò )分析儀;

(2)連接網(wǎng)絡(luò )分析儀與校準電流探頭需用的電纜及轉接頭，根據探頭校準的頻率范圍對網(wǎng)絡(luò )分析儀進(jìn)行直通校準;

(3)連接網(wǎng)絡(luò )分析儀源輸出端到校準架的輸入端，校準架輸出端接匹配負載，電流探頭輸出接網(wǎng)絡(luò )分析儀的輸入(接收端)，測試出S：。曲線(xiàn);

(4)用采圖軟件將S 。曲線(xiàn)采到PC中;

(5)用列表法列出構成S 。曲線(xiàn)的201個(gè)數據點(diǎn);

(6)將201個(gè)數據復制到PC中的Excel表中，將數據取絕對值并用該值減去34(修正系數);

(7)將修正后Excel表中的數據復制到采圖軟件的數據表格中，畫(huà)出修正過(guò)后的曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)即為傳輸導納一頻率曲線(xiàn);

(8)將傳輸導納曲線(xiàn)復制到PC的畫(huà)圖板，用u盤(pán)考出或用打印機打出供EMI測試人員使用時(shí)查表。

例如，91550—2B電流探頭的傳輸導納校準曲線(xiàn)如圖4所示。

EMI電流探頭校準方法，經(jīng)過(guò)了理論分析及實(shí)驗驗證的過(guò)程，該方法的提出及實(shí)施對EMI檢測質(zhì)量的提高有著(zhù)積極的作用。