高位表测量的干扰与防护 Multimeter Guarding

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为什么要防护？
防护干扰。
如果不进行防护，有干扰读数会变动，末位总是跳动，同时读数也很可能有偏离。


干扰的来源？
干扰一般来自电波，而电波来自电源线和空间，起源于静电放电、接触不良的电火花、高频发射等。
对于一般家庭环境，干扰主要来自于空调、廉价开关电源（例如手机充电器）、电子日光灯镇流器、电脑、手机（振铃、通话中）。


高位表提供了什么防护措施？
1、输入线加磁环

   


2、隔离
一般高位表都把数字部分和模拟部分分开，用隔离变压器或光纤传输数据，也防止内部干扰。



3、电源输入滤波
作用主要是滤除来自电源的射频干扰，同时也有阻止信号和干扰通过电源线向外界传输的作用。



4、电源变压器屏蔽
一般在电源变压器的初级和次级之间有屏蔽层并接地，同时在初级和次级线包外另有屏蔽层

   


5、外壳、内壳、Guard端子
仪器一般都有金属外壳，并接到三线电源的中性点，也就是接地。一方面对内部形成物理保护，也形成电磁屏蔽。
高位表属于精密仪器，大多数高位表比普通仪器增加了一个独立的内壳，等于增加了一个防护措施，例如3458A的内壳，也是铝的，与外壳和内部的电路都绝缘，并接到一个自己的Guard接线柱上：

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高位表如何在使用中进行防护？

1、机壳接地
机壳是第一道干扰屏蔽防线，仔细观察一下高位表的三线插头的中间那点，一般都是黄绿线，无一例外均接到机壳上。而插座的中心点要通过电源线接地的，这样外壳就接地了，实现外壳和测试的大环境（如地板、墙壁甚至测试人）的等电位。



因此在电源布线时，要求三线的中心点E必须接地，这可以用万用表的250V交流档，测试E和N的电压，应该不超过2V为好（而E和L之间应为正常电压）。



经常碰到仪器外壳带电，一般就是没有E或者没有接好，此时很多电源的内部在E和L之间、N和L之间接有电容，就吧E的电位拉到了110V附近，不仅有麻手的感觉，而且使得仪器外壳失去屏蔽作用。


测试自己的插座是否接地良好，必须有另外一个地参考地，然后测试其间的交流电压。
参考地，最理想的就是大地，平房的可以自己钻地埋钢筋，楼房只能在是在承重墙上引出一根钢筋，但不推荐。或者在墙上有粗钉子，但只能做高阻测试。测试电压如果很小，其实也不能说明问题。最彻底的测试就是加压测试内阻，这样就需要参考地是低阻的，墙上的钉子就不行。简单的一个测试方法，是用250V交流档测试零线和地线之间的电压，一般<4V。高了就是接地不好、干扰严重、或者没接地


2、被测试仪器有金属外壳、外壳接地
不言而喻，同样道理，也是对称。


3、保护的接法，被测试仪器自己接地

1和2属于正常测试线。
3即为保护线，一般要屏蔽表笔，一端接高位表的Guard，另一端接被测试电压的Lo
5为被测试仪器的地线，仪器内部已经接好
6为Lo与地（机壳）之间的接线，这个线如果不接，那么测试低端Lo和G的整个部分，将被悬浮。


4、保护的接法，被测试仪器自己不接地
这种情况经常发生在独立仪器、电池供电或者用简易适配器供电的场合。
接法类似上述，但由于被测仪器没把外壳接地，那么就需要测试者引出一条线5，把被测试仪器外壳接地。


5、保护的接法，被测试仪器有保护、外壳自己接地
此种方法适合高级仪器，自己有独立的内壳也就是保护。
H、L、G分别接好，然后在仪器端，用引线5把L和G接上，用引线6把G和E也接上。
如果L和G不接，那么测试电路处于悬空状态。同样，如果G和E不接，L和G也处于悬空状态。



6、 保护的接法，被测试仪器有保护、外壳自己不接地
类似上述，但由于没有接线4，自己要引一根线把被测仪器接地。


7、高位表Guard to Lo开关的使用
很多高位表提供了一个面板开关，可以把保护Guard接到测试低端Lo的选项。如果你非常专业，能够满足上述3、4、5的接法，那么就应该把这个开关开放/断开。
但很多情况下图方便，没有上述第5条的接线5，就可以在表的内部用Lo to G或者叫Guard to Lo进行短接，达到类似目的。当然，这种接法不如上述5，因为在测试地把Lo和G接到一起的效果是最好的。

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参考资料：
《数字电表检测技术》，冯占岭，1996年12月第1版，pp417-422.
《电子电路使用抗干扰技术》，诸邦田，1994年10月第一版，人民邮电
《电子测量中的工频干扰及屏蔽》，陶时澍，1991年7月，中国计量
《电子电路抗干扰实用技术》，毛楠 孙瑛，1996年1月，国防工业
【全文完】

bg2iax

学习      ！

kakou

接地学习，长见识了～～～

zy_sh_npk

多谢老大的好文，图文并茂！

bdg326

不错，学习了，谢谢[s:32]

wangdf

图文并茂，学习了

maithon

学习了，谢谢。

ascetic_wn

老大写的很详细，再推荐大家一本书：《电子测量中的工频干扰及屏蔽》

sjtx1971

学习了，有时间给我的表加个市电滤波器，看看有没有改善

shunzi3

这个绝对是高位表的基础，老大科普的好！

sssaaa

真不错，讲得真好。

sjtx1971

学习了，不知道我的台表加个电源过滤能不能稳定点

xinjihua

不错，学习了，谢了

xauser

好文，谢谢老大！学习了，对接地问题应该引起重视。

hotmi

一定要学习一下

hustjtj

图文并茂，学习了，谢谢

仪锐科技

学习了。特别感谢列出了书籍名称，可以买回来更多的学习一下。

power88866

非常简单

老大，我这里由于离市电的大功率变压器有点近（大概30米左右），示波器探头悬空能测到20mVpp的50HZ交流信号。34401连上位机，输入短路用高采样率测试，曲线也是很明显的工频交流干扰，跟示波器一样非常稳定的波形。这个怎么解决啊？

pdshyh

学习跟帖。

super38

完全看不懂啊  智商不够需要充值了

甜心