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[资料] 示波器安全使用原则与规范

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发表于 2020-4-5 00:25:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
在学习使用示波器前,我们应该要学习在使用示波器的过程中,会有哪些安全隐患存在,以及我们该如何规避这些不安全的操作。今天我们就来了解下示波器的一些安全使用原则。
我们先来看看说明书上是怎么说的:
  • 只有受过专业培训的人员才能执行维修程序
  • 避免起火和人身伤害
  • 使用合适的电源线。请使用本产品专用并经所在国家/地区认证的电源线
  • 正确连接和断开探头。正确连接仪器探头,探头的接地端为地相位。当探头或测试端连接到电压源上时请勿插拔;将探头与测试仪器断开前,请将探头输入和探头基准导线与电路断开
  • 将产品接地。为避免电击,必须将仪器通过接地导线与大地相连
  • 查看所有终端额定值。为避免起火和过大电流的冲击,请查看产品上所有的额定值和标记说明。在连接产品前,请先查看产品手册,了解额定值的详细信息
  • 使用正确的探头。为避免过大电流的冲击,请使用正确的额定探头进行测量
  • 断开交流电源。适配器可以断开交流电源,用户必须能随时触及适配器
  • 请勿拆机运行。如外盖或面板已卸下,请勿操作
  • 怀疑产品出现故障时,请勿进行操作。如果怀疑本产品损坏,请让指定的维修人员进行检查
  • 正确对电池进行充电。按指定的电源适配器和推荐的充电周期对电池进行充电
  • 避免接触裸露电路。产品接通电源时,请勿接触任何裸露的接点和部件
  • 保持良好的通风
  • 请勿在潮湿的环境下使用
  • 请勿在易燃易爆的环境下使用
  • 请保持产品表面的清洁和干燥
在示波器通道口附近,写有ALL INPUTS 1MΩ//14pF 300Vrms CAT I
他的含义是所有通道输入阻抗是1MΩ,输入电容是14pF,最大输入电压有效值为300V,CAT是安全等级分类,根据国际电子电工委员会IEC1010-1的定义,把工业工作的区域分为四个等级,分别是CATI,CATII ,CATIII ,CATIV,每个等级定义不同。
测量类别
CAT I 电子设备负载
CAT II 单项接收的负载,电气设备负载
CAT III 三相电的配电,分配端,包括单项照明电
CAT IV 三相电落地的总输入/接入端口,任何在户外的导体
在CAT I,CAT II区域里,最高受到600V的电压冲击,仪器不会对人体安全产生威胁。
300Vrms也意味着在 IEC 类别 I 安装条件下,可以将输入终端连接到其线电压最大值为 300Vrms 的电路接线端。为避免电击的危险,请不要将输入端连接到线电压超过 300Vrms 的电路。
何为IEC 类别 I设备?
这类设备具有金属外壳,但它除靠一层基本绝缘来防电击外还另有补充措施,即它具有经PE线接地的手段。这样当基本绝缘损坏带电导体碰设备金属外壳时,外壳电位因接地而大大降低,同时经PE线构成的接地通路也可使产生的接地故障电流返回电源,这时回路上的防护电器即可检测出故障电流而及时切断电源。这类设备具有机械强度高的金属外壳和简单有效的防电击措施,它有较大的适用范围,额定功率不受限制,得到广泛应用。

实际上,示波器能测多大电压往往取决于用什么探头,如下图示波器配合标配的10X探头最高可以测600V pk,选配的100X高压探头T3100C, 耐压可达2KV pk。600V的电压经过10倍衰减输入示波器后,只剩60V,因此不会对示波器造成伤害。

所以,在测试的时候,还要检查探头衰减与示波器通道衰减倍数设置是否一致,否则会引起读数错误。

除了在进行测试前,应估算被测信号的幅度大小之外,我们也应确认示波器的量程范围和示波器的基线是否对齐零点。如图可知,在1X档位下,最大垂直档位是10V,示波器纵坐标上一共是10格,所以此时最大量程是100V,其他档位下同理。而如果示波器的基线没有对齐零点,则需要对示波器进行自校准,这种情况一般出现在长时间没有使用示波器,或者所处环境温度、海拔高度出现了比较大的变化时候。
示波器可在没有直接连接到主电源市电的电路上进行测量。例如,没有从主电源引出的电路, 或者虽然从市电引出,但经过了特殊保护(内部)的电路。在后一种情况下,瞬间应力会发生变化;因此,用户应了解设备的瞬间承受能力。瞬间过电压在与主电源隔离的电路中存在。麦科信STO系列数字示波器的设计可安全地承受偶发的最大1000Vpk的瞬间过电压。不要使用示波器在瞬间过电压超过这个值的电路中测量。
采用示波器测试高压电路时,要特别注意安全。要站在绝缘物上,单手操作,不要触及设备和其他接地物体,更不要接触高压测试点。接探头时,先切断高压测试电路电源,接好后,再进行测试。示波器安全使用中最重要的一点毫无疑问当属可靠的接地,可靠接地可以有效避免示波器外壳金属部分带电(如BNC接口),同时在测量时也更加安全。
示波器通道的探头地,从安全考虑,最好只接一个,因为示波器通道之间往往不是隔离的,示波器内部通道往往共地,并且接在地电平上。如测量高频信号的时候如果确实需使用两个地线夹,则一定要保证两个地线夹连的都是地电平。
如下图所示测量市电的时候,就会造成对地线的短路,从而引发跳闸等问题。
有些工程师在测量高压信号时,往往习惯性地把电源插头的保护地断开,然后使用普通无源探头直接进行测量,也就是我们所说的浮地测量方式。但这种测量方式其实存在安全隐患,可能会使得示波器外壳金属部分带电,人体不小心触碰到有触电危险。如果要用示波器探头测量浮地信号,最好当然是是采用差分探头,如果没有条件可以用两探头信号相减的办法。而示波器探头不接地可能会导致电路错误或短路。
如下图通道一(黄色)和通道二(蓝色)分别测量的是零线和火线,通道三(粉色)是直接采用差分探头测出的市电波形,通过示波器数学通道(红色)相减后也可以得出市电波形。

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