沈建清 南京紫金計(jì)量有限公司
阻波器和結(jié)合濾波器是載波通信和繼電保護(hù)設(shè)備中的重要部件,需要定期測(cè)量和保養(yǎng),但測(cè)量起來(lái)相當(dāng)麻煩,往往測(cè)量一天也得不到準(zhǔn)確的結(jié)果。
合肥華偉電子有限責(zé)任公司最新推出的HW5319A型阻波器、結(jié)合濾波器自動(dòng)測(cè)試儀,采用全新設(shè)計(jì)理念,專(zhuān)為測(cè)量阻波器、結(jié)合濾波器而設(shè)計(jì)的
智能化、數(shù)字化儀表,只要接上測(cè)試線,不用看說(shuō)明書(shū),點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就能完成全部測(cè)試工作;比其它方法都簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確,還具有實(shí)時(shí)圖形顯示,可作通用掃頻儀使用。
HW5319A是根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“交流電力系統(tǒng)阻波器”GB/T 7330-1998 和“電力載波結(jié)合設(shè)備”GB/T 7329-1998設(shè)計(jì)的,在測(cè)量阻波器時(shí)增加了,“分流損耗”測(cè)量功能,該方法是模擬“由于阻波器阻塞能力有限而引起載波信號(hào)的損耗”,如果阻波器的“分流損耗” 合格,再測(cè)量阻波器的感量、Q值、阻抗就沒(méi)有啥意義了。建議阻波器只測(cè)量“分流損耗”就行了。
HW5319A測(cè)量結(jié)合濾波器線路側(cè)或電纜側(cè)的工作衰減(G)、回波損耗(T)和阻抗(Z)時(shí),測(cè)量模式電路自動(dòng)配置,耦合電容器(CAP)、線路側(cè)標(biāo)稱阻抗(RX)和電纜側(cè)阻抗(RL)等測(cè)量參數(shù)自動(dòng)接入,測(cè)量誤差自動(dòng)校正,實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)測(cè)量。測(cè)量阻抗時(shí),電抗分量應(yīng)小于10倍的電阻分量。
儀表上沒(méi)有顯示器和鍵盤(pán),操作全部用鼠標(biāo)完成,測(cè)試數(shù)據(jù)和曲線可儲(chǔ)存,歷史數(shù)據(jù)可隨時(shí)查詢、比較,還可打印表格和曲線。機(jī)內(nèi)裝有可充電的鎳氫電池,連續(xù)工作時(shí)間5小時(shí)以上,且體積小,長(zhǎng)281 mm 寬171 mm 高28 mm,重量輕只有850g。
測(cè)量方法非常簡(jiǎn)單,按圖(1)所示,用同軸電纜線連接被測(cè)設(shè)備,用RS232通信電纜連接筆記本電腦USB口或COM口;打開(kāi)軟件,按照提示操作就行了。

圖(1)測(cè)量阻波器、結(jié)合濾波器接線圖
下面就具體測(cè)量原理和方法作簡(jiǎn)單的說(shuō)明,相信看過(guò)后就會(huì)明白HW5319A的過(guò)人之處。
。1)阻波器分流損耗測(cè)量(F)
測(cè)量阻波器分流損耗的原理圖如圖(2),Z1為線路特性阻抗的等效電阻,如為400Ω,振蕩器輸出+6dB信號(hào),電平表在1-2 處測(cè)得的電平為0dB,合上S1由于阻波器的分流,電平表的指示會(huì)減小,減小值就是分流損耗,改變頻率就可以直接顯示阻波器分流損耗的曲線。

圖(2)測(cè)量阻波器分流損耗原理圖
具體操作如下:
點(diǎn)擊阻波器“分流損耗”按鍵,測(cè)量分流損耗時(shí),必需選擇或確認(rèn)“線路阻抗”,如400Ω,點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鍵,保存文件名最好按推薦標(biāo)準(zhǔn),加前綴F,如F400!胺至鲹p耗”合格,一般不需要再測(cè)量“阻塞阻抗”。
。2)分流損耗轉(zhuǎn)阻塞阻抗:先打開(kāi)已保存的“分流損耗”文件如F400,再點(diǎn)擊“分流損耗轉(zhuǎn)阻塞阻抗”按鍵,保存文件名最好按推薦標(biāo)準(zhǔn),加前綴Z如ZF400。要瀏覽文件該文件可按“瀏覽文件”按鍵, 選擇ZF400;要顯示曲線可退回到主畫(huà)面,選擇“阻抗測(cè)量”界面,再按“打開(kāi)文件”選擇ZF400。
阻波器的“分流損耗“和“阻塞電阻”的關(guān)系:
“交流電力系統(tǒng)阻波器”國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 7330-1998 計(jì)算“分流損耗”的方法:
分流損耗:At = 20lg | 1+Z1 / 2 * Zb | (dB) Z1 – 線路特性阻抗的等效值;Zb – 阻塞電阻
下表為分流損耗和阻塞電阻的對(duì)應(yīng)關(guān)系:
分流損耗 |
線路阻抗
240Ω |
線路阻抗
300Ω |
線路阻抗
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作為分流損耗和以阻塞電阻為基礎(chǔ)的分流損耗的最大值,相當(dāng)于阻塞電阻為輸電線特性阻抗的1.41倍。若線路阻抗為400Ω,則阻塞電阻為570Ω。也可以說(shuō)如果阻波器的分流損耗>2.6dB,阻塞電阻<570Ω時(shí),該阻波器性能不合格。
。3)阻波器“阻抗”測(cè)量(Z)
點(diǎn)擊阻波器“阻抗測(cè)量”按鍵,點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鍵,保存文件名最好按推薦標(biāo)準(zhǔn),加前綴Z。
。4)結(jié)合濾波器“工作衰減”測(cè)量(G)
測(cè)量“工作衰減”需設(shè)定:線路側(cè)阻抗RX(如400Ω),電纜側(cè)阻抗RD(如75Ω)和結(jié)合濾波器耦合電容CAP (如6600P,若內(nèi)置了耦合電容應(yīng)選0P),“線路側(cè)工作衰減” 如圖(3),“電纜側(cè)工作衰減”如圖(4)。
測(cè)量結(jié)合濾波器時(shí),用“電壓電平”,需加阻抗修正值。(RI為輸入阻抗,RO為輸出阻抗)
“工作衰減”(dB) = 振蕩器(dB)- 電平表(dB)+10*log(RO/RI)-6dB
若振蕩器 = +6dB時(shí): “工作衰減”(dB) = - 電平表(dB)+10*log(RO/RI)
“線路側(cè)工作衰減”(dB) = - 電平表(dB)+10*log(RD/RX)
“電纜側(cè)工作衰減”(dB) = - 電平表(dB)+10*log(RX/RD)
若振蕩器 = +6dB,RO=RI: “工作衰減”(dB) = - 電平表(dB)
圖(3)測(cè)量“線路側(cè)工作衰減”原理圖
圖(4)測(cè)量“電纜側(cè)工作衰減”原理圖
點(diǎn)擊結(jié)合濾波器“線路側(cè)工作衰減”按鍵,點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鍵,要測(cè)量電纜側(cè),可按“線路側(cè)工作衰減”
鍵,再按“開(kāi)始”鍵,保存文件名最好按推薦標(biāo)準(zhǔn),如G400(75),G75(400)。
。5)結(jié)合濾波器 “回波損耗”測(cè)量(T)
測(cè)量“回波損耗”需設(shè)定電纜側(cè)阻抗RD(如75Ω),線路側(cè)阻抗RX(如400Ω)和結(jié)合濾波器耦合電容CAP (如6600P,若內(nèi)置了耦合電容CAP應(yīng)選0P)。線路側(cè)回波損耗”如圖(5)“電纜側(cè)回波損耗”如圖(6)。
圖(5)測(cè)量“線路側(cè)回波損耗”原理圖
圖(6)測(cè)量“電纜側(cè)回波損耗”原理圖
點(diǎn)擊結(jié)合濾波器“線路側(cè)回波損耗”按鍵,點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鍵。要測(cè)量電纜側(cè),可按 “線路側(cè)回波損耗”鍵,再按“開(kāi)始”鍵,保存文件名最好按推薦標(biāo)準(zhǔn),如T400(75), T75(400)。
。6)結(jié)合濾波器 “阻抗”測(cè)量(Z)
測(cè)量結(jié)合濾波器“阻抗”和測(cè)量“回波損耗”類(lèi)似,點(diǎn)擊結(jié)合濾波器“線路側(cè)阻抗”按鍵,點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鍵。要測(cè)量電纜側(cè),可按 “線路側(cè)阻抗”鍵,再按“開(kāi)始”鍵;保存文件名最好按推薦標(biāo)準(zhǔn),如Z400(75), Z75(400)。
。7)電平測(cè)量(D)
HW5319A還可當(dāng)“掃頻圖示儀”用,如測(cè)量濾波器的幅頻特性。點(diǎn)擊“電平、衰耗測(cè)量”按鍵,選擇振蕩
器輸出阻抗RO,選平表輸入阻抗RI,保存文件名最好按推薦標(biāo)準(zhǔn),前面加D。
。8)阻抗測(cè)量(Z)
HW5319A除測(cè)量“阻波器”和“結(jié)合濾波器”外,還可以測(cè)量其它設(shè)備和部件的阻抗。點(diǎn)擊其它“阻抗測(cè)量”按鍵,點(diǎn)擊“開(kāi)始”按鍵,保存文件名最好按推薦標(biāo)準(zhǔn),前面加Z。
(9)阻抗轉(zhuǎn)存回波損耗
在其它 “阻抗測(cè)量”界面,按“打開(kāi)文件”鍵,打開(kāi)要轉(zhuǎn)存的阻抗文件,如“Z400”選擇“標(biāo)稱阻抗”如“400Ω”,再按“阻抗轉(zhuǎn)存回波損耗”鍵,另起文件名,前面加 T如“TZ 400”保存。要瀏覽文件該文件可按“瀏覽文件”按鍵, 選擇TZ 400;要顯示曲線,可退回到主畫(huà)面,選擇“回波損耗”測(cè)量界面,再按“打開(kāi)文件”選擇TZ 400。
。10)回波損耗AF、反射系數(shù)ρ和實(shí)際阻抗Z的關(guān)系
AF = 20 * log ( 1 /ρ) ρ = 1 / 10 ^ ( AF / 20 )
ρ= | ( Z – R ) / ( Z + R) | Z = R | (1+ρ) / (1-ρ) |
測(cè)量AF就可用以上公式計(jì)算反射系數(shù)ρ和實(shí)際阻抗Z
當(dāng)R=75Ω時(shí),AF,ρ, Z的計(jì)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 |