1.環(huán)境介紹

目前有很多實(shí)驗(yàn)室、研究院、電氣企業(yè)都需要一種電源類設(shè)備，這種電源類設(shè)備有別于交流直流電源，這是一種脈沖電涌、雷擊或者靜電EMC類的沖擊發(fā)生器，統(tǒng)稱為浪涌發(fā)生器。浪涌發(fā)生器以脈沖電壓或脈沖電流的形式輸出，這種脈沖類的電流就需要使用羅氏線圈來測(cè)量。

2.測(cè)量電流原理

浪涌發(fā)生器一般使用脈沖試驗(yàn)電容充電儲(chǔ)能，再通過放電開關(guān)（以放電球隙為主）對(duì)回路開啟放電，回路中的電感、電阻對(duì)電流波形的波頭波尾進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)成所需要的波形。雷電電流波形一般以10/350μs、8/20μs、10/700μs、10/1000μs為常見。

圖1 浪涌發(fā)生器回路

圖中，C為脈沖試驗(yàn)電容；L為回路總電感，包括間隙電感、接線電感、調(diào)波電感、負(fù)載電感；R是回路總電阻，包括接線電阻、間隙電阻及調(diào)波電阻等；K是放電開關(guān)。

浪涌發(fā)生器的電路可以簡(jiǎn)化為一條單一回路，羅氏線圈的安裝位置按原理上是處處相等。出于安全性考慮一般建議：

（1）安裝位置盡量不靠近電容器C的高壓端；

（2）盡量安裝于電容器電壓端與回路接地點(diǎn)之間。如圖所示，對(duì)保護(hù)羅氏線圈和示波器為有效。

圖2 羅氏線圈回路安裝位置

3.測(cè)試波形介紹

羅氏線圈以其高速的上升沿響應(yīng)能力，積分電路的信號(hào)小縮能力，對(duì)高速大電路測(cè)試有著優(yōu)越的能力。

10/350μs、8/20μs、10/700μs、10/1000μs沖擊電流波的定義為T1/T2，T1為波頭時(shí)間，T2為半峰值時(shí)間，如圖所示。

圖3 沖擊電流波定義

不同的沖擊電流波形，有不同的參數(shù)特性，所以選擇羅氏線圈應(yīng)本著以下原則：

（1）首先確定測(cè)試波形。對(duì)于8/20μs波形要根據(jù)預(yù)期電流的量程范圍選擇不同量程的羅氏線圈。對(duì)于10/350μs波形就要首先考慮電流波形的轉(zhuǎn)移電荷量Q值，使Q值小于等于被選羅氏線圈的安秒積能力。

（2）確定羅氏線圈的靈敏度。對(duì)于測(cè)量小微電流推薦選擇0.01V/A或0.1V/A（俗稱100倍和10倍）；對(duì)于測(cè)量大電流推薦選擇0.001V/A（俗稱1000倍）。

（3）確定羅氏線圈的穿孔直徑和體積。根據(jù)測(cè)試設(shè)備回路連接線的規(guī)格，選擇合適的穿孔直徑，注意應(yīng)留有絕緣材料的空間，再根據(jù)設(shè)備空間選擇羅氏線圈的體積大小。

4.應(yīng)用案例

常見的浪涌發(fā)生器主要分為：箱體機(jī)、柜機(jī)、巨型機(jī)架結(jié)構(gòu)等，如下圖所示。 

圖4 常見的浪涌發(fā)生器形式

羅氏線圈可以安裝在設(shè)備內(nèi)，也可以在試品接入的位置臨時(shí)接入，甚至使用開環(huán)羅氏線圈可以對(duì)其他設(shè)備進(jìn)行快速的臨時(shí)接入測(cè)試。

圖5 羅氏線圈的安裝