【电子行业标准(SJ)】 低压电源线和信号线上短持续时间瞬变信号的测量方法 导则

中华人民共和国电子工业推荐性部标准低压电力线和信号线上
短持续时间瞬变信号的测量方法导则Guide on methods of measusement ofshort durati on transients on lowvoltagepower and signaltine
SJ/Z9032-87
JEC816-84
出现于电力线和信号线上的瞬变信号能够产生各种效应：从设备性能的轻微下降直到破坏性的绝缘击穿。这些瞬变信号根据产上的机谋不同而具有各种各样的波形。此外，来自交流电源合切的瞬态波形取决于电源周期内开关动作那一时刻，不仅如此，瞬变信号还具有许多宏观（总体）和微观（细节）的特性。由于瞬变信号波形是多种多样的，而瞬变信号出现的时间往往又是随机的，所以提供一种适宜的瞬变信号测量方法是相当困难的。器件设计和制造新技术的出现，使得人们更加关心如何进一步准确确定瞬变信号效应。特别是合固态器件的设备可对极短时间（几纳秒）的过压敏感，由于波形是变化的，所以精确测量任一给定的瞬变信号都需要测量大量的参数。既使为了控制的目的而测量了某一瞬变信号的精确波形，然后也必须用一定数量的参数值来描述该瞬变信号。这些参数及其所期望数值范围的选择仍然是一些推测：而适用的测量方法也仍然被有些人认为是悬而未决的问题。新型的测试设备提供了以往所不能达到的测试能力，但使用时要特别小心。
因此，对瞬变信号规定一个明确而且可接受的测量方法主要有以下两个理由，a。由不同实验室测定的结果可相互比较；b。对由某特定设备产生的瞬变信号以及某特定设备对瞬变信号的敏感度规定有意义的极限值。
本导则是为满足上述要求而制定的。请注意本导则中包括与电源频率无关的且持续时间不大于4Cms的瞬变现象，但不包括那种持续的电压或电压波动。1范围
本文件意在给出低压电源线和信号线上短持续时间瞬变信号测量方法的指导性规范。
2瞬变信号特性
瞬变信号按起因分类如下：
a。由环境（如闪电）产生的，
中华人民共和国电子工业部1987-10—19批准1
b，由电气开关或故障产生的，
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C.由特定设备内部电路产生的。2.1环境产生的瞬变信号
这类瞬变信号是由闪电引起的，它对架空的不屏蔽电缆部分影响十分重要。在靠近瞬变发生点的地方，上升时间可能很短而幅值很高，但当此瞬变沿着电网传播时，上升时间和下降时间显著地延长，幅值减小。典型的瞬变信号上升时间为微秒量级，下降时间为50μs～50ms，也可以是摄荡的。当使用屏蔽电缆和将电缆理人低地阻区时，可减少内导体的瞬变信号效应。
2.2设备产生的瞬变信号
由设备产生的瞬变信号有三个基本原因：a。机械或半导体开关的操作，
b：有饱和特性的铁芯变压器的合闸电流或电动机的起动电流C。设备内部故障。
由开关或故障产生的瞬变信号可以是简单的电涌或下凹，也可以是非常复杂的波形。后者是由于机械开关的触点分开时所产生的重复的电孤再点火。最严重的瞬变信号通常是切断电感电路所致。例如，保险丝的烧断。在许多情况下，采用特殊技术，例如用电容器跨接在触点上，能降低瞬变信号的幅值，也可通过使用半导体器件来抑制瞬变信号。靠近开关处（离开关不足1米）的瞬变信号上升时间为纳秒量级，然而离开关数米远处上升时间则幅度上升，这是因为高频分量在线路上的衰减，由变压器的接通所产生的瞬变信号可以是电源电压峰值的几倍，而上升时间为数十微秒。2.3待测参数
瞬变信号的复杂性和可变性使得我们难以选择哪些参数应该是被测的，在这种情况下，为了确定待测参数（见第4章），研究受试设备的敏感特性并将它们加以分类是有用的。
对有限频带敏感的设备，如收音机或载频接收机，a.
b。对低射频（如电源整流器）的宽频带敏感的设备。对于此类设备而言，电压峰值往往是一个决定性的参数。能量也可能是一个重要参数。C。对较高频段内的宽频带敏感的设备，脉冲上升速度是一个重要的量，一般数字设备对该参数极为敏感，基至遭致破坏。一些常用测试能力应该具备，但靠单一设备不可能测量所有的参数。为方便起见，这些参数按照它们是否给出时域或频域信息加以分类。图1表明了一个典型瞬变信号可能的复杂特性和措述波形的一些时域参数。此外，有效脉冲强度（电压乘时间）和能量也可能是两个重要的参数。用于描述瞬变信号的最常用的频域参数是频谱幅度。相频特性也是一个重要参数，但因测试和数据使用上的困难通常不测量。干扰信号不连续时也可使用时间加权技术（如CISPR测量设备中使用的），但在任何情况下，感兴趣的是不加权的分量。2.3.1时域和频域参数的关系
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图2a给出了某一类型瞬变信号于扰的代表性波形，它是在220V辅助导线开关断开过程中产生的。
图26示出了上述波形的幅频特性。频谱幅度曲线和时域波形之间的关系可通过对梯形脉冲相应特性的比较得到很好的解释。一个具有平均脉冲时间为T的对称梯形的频谱幅度在低于了一T的频率范围，其幅元
值与频率无关（这部分的频谱幅度值曲线与坐标横轴平行），其幅值等于脉冲面积（幅值乘脉冲宽度）。频率大于厂=1/元T的频谱包络随1/F而变化，如果此梯形脉冲上升时间和下降时间为t，那么频率大于1/元t的频谱幅度包络随1/f2而变化。注意：图2b的横坐标以对数刻度MHz单位给出，纵坐标以相对于1μVS(1μVS对应于10°μVMHz）的分贝单位给出。频谱幅度表示可利用标准傅立叶积分技术计算。当脉冲按规定间复时，所得到的频谱是离散的而不是连续的。在这种情况下可以使用图2b相应的曲线。该曲线表明了相对应的离散分量（包络曲线）幅值，各分量以与重复率相对应的间隔分布在频率刻度上。下面对图2b做出如下解释：
a。低频或曲线平坦部分的电平取决于图2a所示电压-时间曲线下面的有效面积；b。大于20MHz高频部分，以与频率平方成反比的速率下降，其开始下降的那点由波形起始部分的上升速度决定（即对幅值U而言）；C，频谱幅度曲线的峰值出现于瞬变信号谐振频率那点上，因此，如果一且给出与图2b相应的频谱，那么就可揭示最初瞬变信号波形的重要特性。进而，如图2b所示，从实际曲线和该曲线低频（水平）部分的交点P开始以正比于1/的斜率延伸为直线，另一段的斜率正比于1/f2（实际频谱曲线用实线标出）。从图2b右边部刻度上可得到实际最大电E（dBV）和上升速度dB（kV/μs）［10。
在实际测量中.对时域测量的观察时间和频域测量的带宽均规定了极限值。因此，如果要测量特性未知的瞬变信号（幅度、上升时间、持续时间、重复频率），时域和频域应同时测量。这样，才能获得有关瞬变信号的最大信息量。2.3.2各种瞬变信号参数的重要性。a：上升时间
上升时间体现幅度-频率的瞬变关系（参见傅立叶级数的展开），上升时间越短，频谱中干扰效应就越显著。通常，人们希望降低敏感设备性能的风险，这取决于该设备的接收带宽及其它因索。据报告指出，上升时间/幅值关系表明：5%的干扰具有10MHz以上的明显分量，而仅1%在30MHz以上（然而，在VHF频段，即使很低的电平分量也可干扰射频接收）。
括号里的数字代表文献与参考资料序号。3
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对于持续时间长的（>1μs）瞬变信号，幅度是一个特别有意义的量。它可能是一个与性能下降或半导体器件损坏相关的十分有意义的量。c.能量
瞬变信号的能量虽与其幅度有关，但也取决于干扰源内的阻抗，它是一个关系到元件是否损坏的重要参量。
d。持续时间
该参数的重要性取决于所考虑敏感设备的时间常数。对于逻辑系统来说，由同步时钟控制的电路可能增加释放的机会。e。频率范围
如a中所述，干扰频谱在10～30MHz范围可能不太重要。f.重复频率
一般来说，了解重复频率对估计瞬变信号效应是重要的。对于模拟系统，它的重要性取决于敏感器件的时间常数，并能影响积分现象，对于逻辑电路，如果瞬变信号和控制信号是同相位的，那么造成失效的风险非常严重。3瞬变信号源与滋在敏感器件之间的揭合机理特点这里论及的瞬变信号假设主要是通过导体耦合到敏感设备上的。它们通常是一些开关效应作用于电力线上所引起的。这些开关作用可以来自就近的低压配电线路上的一点，也可以来自高压传输线上较远的一点。瞬变信号也可以来自大气效应，如闪电，它可以直接击中高压线，也可以感应高压或低压配电电路后在地线上产生瞬变信号。当敏感器件靠近干扰源时，耦合主要是通过感应引起的。按照这样的路径，耦合效应可用如下三个基本参数描述：a：作为导线频率函数的衰减特性，b：导线的负荷特性，
c，与接地平板相关的几何尺寸。由于电力线很少在特性阻抗匹配的情况下工作，因此，人们可以预计，在线上每一不连续点上发生多次反射，如在连接负载处。反射特性对瞬变信号脉冲的波形形成是相当重要的，尤其是由于开关操作产生的。其结果是产生衰减振荡，频率范围通常在几十于裁到几十兆赫。它使得瞬变信号频谱幅度在该特定频率上出现峰值。类似的，衰减振荡还可以是电器设备产生的传导瞬变信号造成的结果，然而，不连续之间的间隔是较小的，所以衰减振荡频率可以很高。应该注意；线上的衰减随频率的增加而增加。因此，通常只有在比较接近源处测得的瞬变信号才有可能观察得到。还必须考虑在电力线与通信线之间由于感应（包括电感耦合与电容合）而可能产生的耦合。这对于工厂内许多电源电缆和控制电缆或信号电缆在相当长的距离内并行走线的情况尤为重要。一般说来，这种途径的耦合可通过采用绞合线、同轴电缆或将电缆置于紧固的金属导管内的方法加以限制。另一种耦合源是有限接地平板咀抗。如许多瞬变信号经传输线以共模方式传播，4—
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又流回到接地平板。如果接地回路的阻抗不很低，或连到接地回路的点与敏感电路接地回路点很靠近，那么将会产坐明显的电位差。平衡时，对称电路可用来减少共模耦合效应，但任何微小的不平衡对于敏感电路都可能非常敏感。为了避免两台设备间通过电源电缆直接耦合，低通滤波器常常被用来抑制非期望效应。
3.1传播方式
图3示出了电力线的四种一般传播方式。信号线上存在类似的传播方式。如图3所示，有两种主要的传导传播方式：不对称的，即共模（CM）和对称的，即差模（DM）。几乎所有的商业产品都有保护线。在某些家用设备中，使用无保护线的两线电源系统多数低压设备使保护线在供电入口处接地。为了某些目的，测量在每一相与地间进行。A相、B相、共模Uca和差模UDM、开路电压间的关系如图4所示。
若A、B分别代表相电压，则
Ucm=A+B
相地之间的测定阻抗如图5所示【1，它在控制瞬变信号与测试点之间的插入损耗方面起关键的作用。考患一下图6a给出的各种耦合途径。业已发现图6b中所示的平均差模插入损耗是由各种阻抗失配控制的。使用电流探头技术注入信号的方法示于图6c。注意差模损耗的多少在30MHz以下与频率基本无关。差模阻抗有确定的数值如同轴线为502，平衡线则较高。对于共模，也许到了几十千赫，其阻抗值可期望近似等于一般同等长度并且低阻抗（或零阻抗）接地导线的电抗。4敏感度/抗扰度
一些电气设备对瞬变信号可能敏感，除非它采取了适当的防护措施，提供了其在一定电磁环境中的抗扰度。使用各种电缆、连接器、电容器、绝缘材料、变压器、开关等的长期经验，使人们规定了需要经受高压瞬变信号的咨度；并对许多元件也规定了适当的过压试验。然而，对于含有半导体器件的设备，各种敏感形式都可能出现，这包括破坏性的损还和暂时失火。这些效应将在下面专门讨论，因为瞬态测量和分析设备不能承受这种效应。
4.1损坏效应
损坏效应大都限于半导体器件，虽然其它元件也会由于极高幅度的瞬变信号（如近区的雷击）造成绝缘击穿。由于与供电线相连的功率半导体器件易遭受全部瞬态电压，因此对用于这种场合的器件，应依据以往器件损坏的经验。选择适当的额定值，低电平信号和控制电路中使用的半导体器件只是间接合到供电线，但由于这些器件一般具有相当低的电压与/或电流额定值，损坏也会发生。这些耦合机理中涉及瞬变信号的高频分量，并且在许多应用中难以评定。因此，需要考虑保护器件的预防措施。下面给出损5—
坏效应的例子。
4.1.1功率半导体器件
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这些器件可被大约ins短持续时间的瞬变电压（瞬变信号）损坏、损坏的可能性与瞬变信号幅度、持续时间、极性、上升速率、处于供电波形上的位置等，以及器件自身的参数相关。器件开始损坏后。很可能继之以来自供电电源的电流放电，从而造成破坏性损坏。已经发现易于损坏的典型器件是电子设备中的整流二极管和用于电动速度控制的闸流管。
4.1。2低电平信号和控制电路
通常，这些电路不直接与低压供电网连接，它们和直流供电电路间存在耦合，并在信号电缆和控制电路中受感应，致使减小了幅值的变信号注入到该电路中。在这种电路中，包含有容易被低电平瞬变信号损环的各种半导体器件，如巢成电路、分离器件（如场效应管）和特殊用途的二极管（隧道二极管）。4.2故障效应
很多种形式的故障是由产生于低压供电线上的瞬变信号造成的，它有可能被耦合到各种类塑设备的信号线上，其中某些效应会造成安全危险。如起火、化学、化学制造爆炸或电机速度突然变化。然而，大多数易发生的故障相对说来是无害的，只会产生一种用户完全能接受的暂时效应，如仪表读数微小的瞬间变化。实际中发现，所观察的故障绝大部分起因于电上两种不同类型的瞬变信号，即持续时间为1μs盈级的电压瞬变和电压下倾或下陷（持续时问为10ms或更长的电压幅值的减小），除了下面注释提及的以外，在导则中不包括电压下倾。注：所留电压下倾（下陷）是指电子设备的供电电医的下降，时间大约持续10ms或更长些。它可以干扰设备正常运行：这是因为内部的直流稳压电源电压下降的结果。对某些类型的设备而言，这种效应是很严后的。举例如下；
a，数字系统
如果直流电源电压降低很多，则数字系统将出现严重的故障，这包括效字系统“领闭”功能恶化，程序丢失等。
b，控制系统
这些系统容易出现严重故障，致使控制功能失效。c.仪器
很多类型的仪器设备可能因电压下倾（或下陷）发生严重故障。d.警报器和既闸系统
该系统极易因电压下倾（或下陷）而发生误动作。4.2.1电压瞬变信号效应
a.数字系统
含有数字系统（如计算机、微处理器，测试仪器）的设备能够被耦合到数字电路的电压脉冲所影响，从而使数据发生错误。该效应可通过各种误差校准技术来克服，但在一些衰端情况下，这种错误数据可能会造成严重后果（如不正确的控制功能、系统“锁闭”不希望有的程序变化，将错误数据送人贮存器）。-6-
b.控制系统
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感应电压脉冲影响控制设备，从而引起系统发生故障。c.测试设备
瞬变信号效应能够使某些类型的设备产生错误指示。d。报警器和跳闻系统
电压瞬变信号能够触发该系统，从而使这些系统产生误动作或动作失效。e.含有功率半导体器件的设备此内容来自标准下载网
电压瞬变信号能影响半导体对电动机速率的控制，典型表现为速度瞬间突然增加。单个电压瞬变信号对温度控制的影响并不太严重，但重复瞬变信专可能温度大幅度变化。
5测试设备
本章措描述了各种测试方法。某些情况下，测试设备可在市场上买到，在另一些情况下，它们由实验室自制以便进行专门实验。本章的月的是为用户提供有关所有这些测量设备重要特性的指南。
一般来说，一台测试设备由如下四个基本部分组成，a。检波器，
b。处理器，
C。输出显示，
d。控制系统。
图7示出了这些部分之间的关系。测试设备的基本类型由检波器的类型确定，具有相似的检波器由不同制造生产厂生产的各种设备在实现其它功能时，也许有原则上的不同。的确，某些情况下，这些功能是可调整的，或者在操作人员控制下，借助于辅助仪器可完成多种功能。测试仪器可分为几类加以描述。在所有情况下，除了对基本参数与商业样本上经常标称的参数间的关系措述外，还有对基本工作原理的描述。5.1获得瞬变信号参数的统计数据瞬变信号从一个瞬态到另一麟态如此可变的事实意味着除某些特定意义与特定情况相关外，意义必须与大量的的预期瞬变信号参数相关联。尤其让我们感兴趣的是：不仅要了解可能发生的某一特定参数的最大值，而且，还有平均值以及与该参数相关的方差。对于许多系统来说，存在一个能够导致有效设备性能降低的最小重复频率。因此，除了瞬变信号能在一短周期内连续出现以外，其余瞬变信号并不重要。下列条款表明为用于集合这些数据而选用设备所必须考虑的参数。a。要求的质量
这样的设备应该是：
便携式的，
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一自动操作。如，记录很少出现干扰（少于每月一次））一断电时不丢失信息，
一具有外触发功能以便记录某些类型的瞬变信号，一记录发生的时间（日、小时、分钟、秒），一能够设置已知的门限电平，
记录瞬变信号源的方向，
一一对传导干扰或辐射于扰不敏感。b.特性
静寂时间
静时间是指记录器不能分辨两个单独瞬变信号的时间，大约为100μs1s。一一频率范围
在20Hz～50MHz的频段内，精确度为3dB（为了考虑2.3.2条的a与e），重复频率
从10次/ms至1次/月。
供电电源
电池浮置（除非用在长试验周期）。5.2瞬变信号计数器
该仪器通常是一种简单的设备当被测瞬变信号超过一个或多于一个预选幅度时，此仪器能检出并加以计数，这些计数器也可以包括响应瞬变时间并指示瞬变信号极性的电路。某些情况下，记录器用直流电池工作，以保证工作不受交流电源干扰的影响。典型的情况是：这些记数器对持续时间长0.1~1μs的瞬变响应，精确度通常为5%～10%，输人阻抗的典型值为10kQ~1M2。读出的各种形式：
a：电动式计数器；
b。打印输出，
c.笔记录仪。
所能记录的瞬变信号的最高速率是有限的，如机电计数器的最高速率大约为25Hz。5.8峰值电压表
这些仪器也叫做峰值保持电压或记忆电压表，它们测量瞬变信号峰值幅度并贮存数据直到复位。对短持续时间瞬变信号的响应由测试电路的有效充电时间常数决定，典型的数值为0.02~0.3μs，精确度通常为1%~3%，输人阻抗通常为1~10MQ。此外，有些仪表在其输入端含有可以通断的宽带滤波器，从而可使人们得到一些频域信息。读数可采取各种形式。如
a。仪表读数或数字显示，
b带状图表记录仪，
c.打印输出
d。数字输出，
e.模拟输出。
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此电压表在特定时间周期内存贮峰值电压的峰值，并且该周期可由自动或手动重新设置。
有些设计含有模拟数字转换器，也可能含有微处理器提供高级控制和贮存功能，重要的是，当过载发生时，电压表应有指示。5.4其它参数
除了如第5.2条和5.3条中提到的如上升时间、持续时间、下降时间等，许多其它时域参数也已被考虑。然而，没有合适的商品仪器能有效地测量这些参数。如果要测量，可采用第5.5条中讨论的技术来观察。但无论如何，测得的任何数值都受观察者的主观评价支配。
5.5波形记录和分析
最适用于记录瞬变信号的仪器是磁带或纸记录仪、示波器和数字波形记录仪。5.5.1波形记录
5.5.1.1磁带记录
磁记录提供测量瞬变信号现象的各种能力。其优点之一是可以将记录过程和瞬变信号分析分开进行。
借助于选择通带，可在长时期内实现记录。使用频率调制，记录频率范围可从低端扩展到零。采用磁记录仪的瞬变信号测量系统具有非常有限的通带。应注意，通过磁带速度选择来实现最佳信噪比。
然而，此种类型的记录还具有如下优点：a。当记录仪被启动后，出现瞬变信号时就可以记录完整波形，b。有可能记录含有极其不同谱成分的长持续时间的干扰，C。确定相关瞬变信号之间的时间间隔。复制
记录设备易于使用并且适于和低阻抗的设备连接。因此，大量设备可与其相连。不同的播放速度使其适用于大量分析设备。例如，使用示波器时，利用现象的重复性可在屏幕上看到整个的频带，精确确定瞬变信号的同步计时，获得高质量的照片。另一个优点是可以把单个瞬变信号复制在连续环路中，只要相互隔离得好，并适当地加以滤波，就可以把单个瞬变信号变换为重复性信号，然后用频谱分析仪观察。5.5.1.2录波仪图象记录
用波形记录仪可直接记录瞬变信号。按此目的，分成如下各种形式
一记录很低频率瞬变信号可用光束检流式记录仪，一具有75MHz带宽的通用示波器，9
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一不少于250MHz带宽的高性能示波器；存贮示波器（用发磷光的阴极射线管）：一为瞬变信号测量设计的自动监视示波器。通常，瞬变信号被用于融发示波器，触发电平可以预置，一利用正或负的直流电平，
—一利用上升和下降斜率，
记录图象可用照像方法贮存。
示波器突出优点为：
a。容易使用，
b。宽频带，
C，输入灵敏度范围宽
d。精确度高。
严重的不足为，
a。由于瞬变信号的特性事先是未知的，所以只能凭经验设置控制旋钮（幅度、时基和触发）。
b，控制旋钮的设置可能与被分析和记录的瞬变信号的所有可能的参数不相等。注：必须注意，相当多的示波器不是充分屏蔽的，然而，采用了附加屏蔽待别改进的示波器可以满足使用要求。
5.5.1.3数字波形记录仪
数字式波形记录仪基本上由模拟/数字转换器、时基和存贮器组成。大多数标准单元是一个6位到8位的模拟/数字转换器，它提供了适当的测量精度。当今测量设备的取样速率已达500MHz，因此，能够记录上升时间为6ns或更长、频率高达100MHz的瞬变信号。
一般来说，极快的瞬变信号具有较短的持续时间，而较慢的瞬变信号具有较长的持续时间。具有1000字存贮功能的设备，利用2ns采样间隔可记录持续时间小于2μs的瞬变信号。适当选择较长采样间隔可记录脉冲持续时间长达几秒的瞬变信号。有2000和4000字记忆能力的器件，还能测量持续时间更长的瞬变信号。电压最大变化速率（因而也是最高频率）常常发生在瞬变信号起始，而瞬变信号的下降则包含着低频分最。它们可以用具有足够取样速度和取样存贮能力的数字波形记录仪测量；或借助于双时基的示波器，用高取样速率观察瞬变信号的前半部分，用低取样速率观察其余部分（例如比值取1：10）。某--类型记录仪只有在取样数值偏离前次记录值一规定量时，才记录取样数值，从而减轻了对存贮器的负荷。此后一种技术不能利用快速傅立叶变换作进一步分析，因为它要求定的采样速度，或要求适当的补偿。数字式波形记录仪优子示波器最大优点是它的预触发功能，设备连续工作并存贮测得的数据。当接收到触发信号时，记求仪连续记款，然后在延时一段可调时间后，将自已断开，因此，存贮器还包含本次触发信号以前的数值。可相对降低触发电平灵敏度，以便记录仪不会被乱真信号触发。-10—
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记忆的内容可被显示在示波器、CRT或X/Y绘图仪上，还可把数据送到计算机中。这样，采用合适的婆口，可记录在相当短时间内出现的几个瞬变信号。计算机还可用软件程序按所需参数（最大幅度、上升率、频谱等等）对瞬变信号进行自动分析，同理也可以进行统计分析（如，电压幅度的最大值和平均值）。如果使用两个或两个以上同步记录仪，则可同时记录各种瞬变信号模式（如，共模和差模瞬变信号电压和瞬变信号电流）。使用两台记录仪也可以确定瞬变信号的能量成分。
5.5.2波形分析
一日波形被记录下来就可采用多用方法进行分析，可以通过观察手段或者自动方法。峰值电压上升时间一样被定义和测置，为了得到其它一些时域参数，例如持续时间、下降时间（如图1所示波形）等等，需要对这些参数给出相应严密的定义，以致不被混淆，否则必须进行大量的仲裁工作，还有许多遗留工作要做，明确还有哪些附加参数是重要的，又如何来定义它们。
在测量点的瞬变信号参数与在源处的瞬变信号参数可能是不同的。为了计算源处的瞬变信号参数（它在产生瞬变信号现象时可能是不可接近的），需要对传播现象定量描述（已在第三章中描述）。
可依照所记录波形的全部或一部分用模拟或数字的方法进行频率分析，重复试验也有可能说明：从一个瞬态到另一个瞬态的频谱相对稳定。因为快速傅立叶变换是通用的方法，下面将讨论它们的有用性和局限性。5.5.2.1快速傅立叶变换（FFT）快速傅立叶变换是一种算法，它能将时间幅度(T^）失量变换为频率幅度而（F）失量。T矢量包含该瞬变信号的采样时间函数。多数情况下，T失量幅度通过模拟/数字变换器（ADC）数字化。采样可以看做是脉冲串对瞬变信号的一种调整：而非线性数字化过程产生它们特有的误差。FFT只能用于瞬变信号的有限时间记录。因为T矢量不能精确代表连续模拟时间函数，想要从F失量（频谱失量）得出结论必须非常谨慎。误差分析在每一步都需进行。下面总结出主要误差源。更详尽的论述请见参考资料3一6】。a。混淆
为了用适当的精确度来确定瞬变信号波形，必须进行足够的采样。采样理论（山农原理）要求采样速率fs至少要高于波形所含有的最高频率的两倍，即s>2f。根据采样器倍乘机理如对频率厂的信号进行采样时，总会产生和频或差频分量（k×fs±f：），这里k为整数（见图8）。混淆也称重叠或混合，当此差额落人所研究的频率范围内时发生。在这种情况下，由于取样的数目不足，错误信号被加到频率为f=f一fs的有用信号上。
如果将低通滤波器置于信号源和取样器之间，限制波的频率含量使得fSJ/Z9032—87
当滤波器将混淆衰减到低于C6m+1.8+10log（N）JdB电平信号时，则不存在发生混淆问题。这将在下面“量化噪声”内容中讨论。b。泄漏/窗口
最初的傅立叶变换，信号是在+泄漏问题可用其它窗口替代上述矩形窗口的办法在很大程度上得到解决。这种窗口具有比上述矩形窗口更加平滑的特性从而追使输入信号在时间记录的起始和末了为零。
有关文献中讨论了各种窗口请参见参考文献【6］。经常使用的窗是所用的海明窗（Hamming-Window），它是个类似余弦波形的窗，窗的选择取决于实际应用。c。量化噪声
当应用FFT技术进行瞬变信号分析时，难以预计的是产生于ADC的舍入误差；即所谓“量化噪声”的影响。这种噪声是由具有有限幅度一噪声比的F失量中的分量引起的。此外，由于FFT数字计算的有限精度也可引入量化噪声，既使是在取样数目很大时，也是如此，在下面的论述中，假定混淆和泄漏效应均可忽略不计。假定应用FFT于m位（bit）ADC的N个样品，全幅度范围为A。如果以A对r，m，s值归一，根据经验，可以表明：量化噪声电乎在一6mdB（所有噪声集中在一个单一信号频率点）与-6m+1.8+10log（N）dB（所有噪声等效扩展，即白噪声）之间。下面举例说明。
图9表示6位/1024点取样于对称梯形脉冲的FFT频谱包络和从傅立叶积分所得的频谱包络。这里取脉冲幅度A为ADC整个范围，在频率f=s/3处的误差（>40dB)是由脉冲上升时闻和采样速率特定组合造成的，组合是这样的：对ADC每一个量化电平，在脉冲上升和下降期间恰好产生三个采样，见图10，其结果是：量化噪声在fs/3处出现瞬变信号，显然根本不是白噪声。图9中标明了6m和（6m+1.8+10log（N）dB电平（图9的例中，幅值的归一化使在2Ath/ATdB=2t/TdB点趋进于低频谱渐进线，这里和T表明被插人区间）。注意当ADC范围不全部被扫瞄时，帽度噪声比下降。
固然举例有些夺张，但瞬变信号分析中量化时惯用的白噪声模型的确是非常不精确的，由此得出结论：具有归一化幅值FFT-—谱（F^矢量）分量低于6mdB是不可信的，除非附有关于量化噪声的附加说明。低于=（6m+1，8+101og（N）归化幅度不是正12—
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