泄漏电流测试仪量值溯源方法的研究

摘要

随着科学技术，特别是现代电子技术的发展，各种各样的电器、电子设备全面进入到社会的各个领域，成为社会文明进步及生活水平提高的标志。泄漏电流是电气设备安全性能的重要指标之一，泄漏电流测量的准确与否关系到每个人的生命安全受到社会的关注。
　　过去，设备标准采用两种技术测量泄漏电流，一是测量保护导体中的实际电流，二是采用一个简单的电阻器——电容器网络（代表人体模型）测量流过电阻器的工频电流。随着电子开关技术被广泛应用于电源系统和设备中，电路中产生了高频谐波电压和高频谐波电流，国际电工委员会发布了IEC60990:1999国内等同转化为GB/T12113-2003《接触电流和保护导体电流的测量方法》，该标准根据人体对泄漏电流反应分别定义了三种模拟人体阻抗网络，三种网络与泄漏电流的峰值或有效值有关并且随着频率有不同的变化，能够更加科学的反映人体的阻抗特性，新型的泄漏电流测试仪开始采用该网络。
　　由于新网络的结构与早期网络不同，其泄漏电流的计算方法也不相同，因此对于新型泄漏电流测试仪，现有校准方法已经不再适用。在这样的背景下，研究泄漏电流测试仪的校准方法，研制专用校准标准装置，进而保证了测试仪的量值准确可靠，对各类电气设备的质量安全有现实意义。
　　人体阻抗模拟网络是固定在新型泄漏电流测试仪内部部件，不可拆卸，无法对其进行计量校准。本文根据GB/T12113-2003给出的模拟人体阻抗网络，推导出对应的量值计算公式，推导结果与标准给出的传输特性一致，这也验证了推导的准确性。另外，GB/T12113-2003规定的泄漏电流频率高达1MHz，目前国内量传的电流频率仅达到100kHz，论文对新型泄漏电流测试仪专用的校准标准装置进行设计，解决了这一关键问题。根据泄漏电流测试仪工作时测量泄漏电流的实际状态，通过宽频电流输出直接评价模拟人体阻抗网络，提出了宽频电流源法对模拟人体阻抗网络进行评价。设计了两只高频分流器，跟中国计量科学研究院合作解决了高频分流器的量值溯源，通过高频分流器解决了宽频电流源法的量值溯源难题。最后，通过与电压源法的比较，可发现两种方法的一致性较好，验证了宽频电流源法的有效性。
　　本文主要工作内容如下:
　　(1)通过对GB/T12113-2003的研究，结合已有的研究成果提出泄漏电流测试仪模拟人体阻抗网络的校准方法，实现测量网络的准确计量。
　　(2)同中国计量院合作，共同制定了解决100kHz～1MHz泄漏电流幅值量值溯源的试验方案。
　　(3)根据提出的宽频电流源法，由参与单位——长沙天恒测控技术有限公司研制了一台宽频小电流源，实现了DC～1MHz小电流的标准输出。
　　(4)对GB/T12113-2003提供的测量电路进行理论推导，得到输入电流与输出电流的关系，以此为依据，利用宽频小电流源对泄漏电流测试仪的模拟人体阻抗网络进行测量，验证宽频电流源法的可行性。
　　(5)用宽频电压源法和宽频电流源法对同一模拟人体阻抗网络进行测量，通过数据比对得到二者的一致性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的研究思路

1．4 本文的章节安排

第二章 测试仪原理及阻抗网络研究

2．1 泄漏电流的概述

2．2 泄漏电流的测量原理

2．3 泄漏电流测试仪模拟人体阻抗网络的发展

2．4 电器安全国家标准对模拟人体阻抗网络的要求

2．5 本章小结

第三章 宽频电压源法

3．1 GB／T 12113-2003规定的三种网络

3．2 三种网络的理论推导

3．3 模拟人体阻抗网络的测量

3．4 宽频电压源法的局限性

3．5 本章小结

第四章 泄漏电流(DC~1MHz)量值溯源

4．1 量值溯源方案

4．2 国际上交流电流量值溯源方案

4．3 国家计量院交流电流量值溯源方案

4．4 交流电流在200kHz-1MHz范围内的量值溯源方案

4．5 本章小结

第五章 宽频小电流源

5．1 宽频电流源功能、原理和技术指标

5．2 宽频电流源法对模拟人体阻抗网络的测量

5．3 宽频电压源法和宽频电流源法的比较

5．4 宽频电流源法的优势

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的主要学术论文与获得的科研成果