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示波器安全使用原則與規范

麥科信儀器 ? 2021-11-17 16:10 ? 次閱讀

在學習使用示波器前,我們應該要學習在使用示波器的過程中,會有哪些安全隱患存在,以及我們該如何規避這些不安全的操作。今天我們就來了解下示波器的一些安全使用原則。

我們先來看看說明書上是怎么說的:

  • 只有受過專業培訓的人員才能執行維修程序
  • 避免起火和人身傷害
  • 使用合適的電源線。請使用本產品專用并經所在國家/地區認證的電源線
  • 正確連接和斷開探頭。正確連接儀器探頭,探頭的接地端為地相位。當探頭或測試端連接到電壓源上時請勿插拔;將探頭與測試儀器斷開前,請將探頭輸入和探頭基準導線與電路斷開
  • 將產品接地。為避免電擊,必須將儀器通過接地導線與大地相連
  • 查看所有終端額定值。為避免起火和過大電流的沖擊,請查看產品上所有的額定值和標記說明。在連接產品前,請先查看產品手冊,了解額定值的詳細信息
  • 使用正確的探頭。為避免過大電流的沖擊,請使用正確的額定探頭進行測量
  • 斷開交流電源。適配器可以斷開交流電源,用戶必須能隨時觸及適配器
  • 請勿拆機運行。如外蓋或面板已卸下,請勿操作
  • 懷疑產品出現故障時,請勿進行操作。如果懷疑本產品損壞,請讓指定的維修人員進行檢查
  • 正確對電池進行充電。按指定的電源適配器和推薦的充電周期對電池進行充電
  • 避免接觸裸露電路。產品接通電源時,請勿接觸任何裸露的接點和部件
  • 保持良好的通風
  • 請勿在潮濕的環境下使用
  • 請勿在易燃易爆的環境下使用
  • 請保持產品表面的清潔和干燥
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在示波器通道口附近,寫有ALL INPUTS 1MΩ//14pF 300Vrms CAT I

他的含義是所有通道輸入阻抗是1MΩ,輸入電容是14pF,最大輸入電壓有效值為300V,CAT是安全等級分類,根據國際電子電工委員會IEC1010-1的定義,把工業工作的區域分為四個等級,分別是CATI,CATII?,CATIII?,CATIV,每個等級定義不同。

測量類別

CAT I 電子設備負載

CAT II 單項接收的負載,電氣設備負載

CAT III 三相電的配電,分配端,包括單項照明電

CAT IV 三相電落地的總輸入/接入端口,任何在戶外的導體

在CAT I,CAT II區域里,最高受到600V的電壓沖擊,儀器不會對人體安全產生威脅。

300Vrms也意味著在 IEC 類別 I 安裝條件下,可以將輸入終端連接到其線電壓最大值為 300Vrms 的電路接線端。為避免電擊的危險,請不要將輸入端連接到線電壓超過 300Vrms 的電路。

何為IEC 類別 I設備?

這類設備具有金屬外殼,但它除靠一層基本絕緣來防電擊外還另有補充措施,即它具有經PE線接地的手段。這樣當基本絕緣損壞帶電導體碰設備金屬外殼時,外殼電位因接地而大大降低,同時經PE線構成的接地通路也可使產生的接地故障電流返回電源,這時回路上的防護電器即可檢測出故障電流而及時切斷電源。這類設備具有機械強度高的金屬外殼和簡單有效的防電擊措施,它有較大的適用范圍,額定功率不受限制,得到廣泛應用。

實際上,示波器能測多大電壓往往取決于用什么探頭,如下圖示波器配合標配的10X探頭最高可以測600V pk,選配的100X高壓探頭T3100C, 耐壓可達2KV pk。600V的電壓經過10倍衰減輸入示波器后,只剩60V,因此不會對示波器造成傷害。

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所以,在測試的時候,還要檢查探頭衰減與示波器通道衰減倍數設置是否一致,否則會引起讀數錯誤。

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除了在進行測試前,應估算被測信號的幅度大小之外,我們也應確認示波器的量程范圍和示波器的基線是否對齊零點。如圖可知,在1X檔位下,最大垂直檔位是10V,示波器縱坐標上一共是10格,所以此時最大量程是100V,其他檔位下同理。而如果示波器的基線沒有對齊零點,則需要對示波器進行自校準,這種情況一般出現在長時間沒有使用示波器,或者所處環境溫度、海拔高度出現了比較大的變化時候。

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示波器可在沒有直接連接到主電源市電的電路上進行測量。例如,沒有從主電源引出的電路, 或者雖然從市電引出,但經過了特殊保護(內部)的電路。在后一種情況下,瞬間應力會發生變化;因此,用戶應了解設備的瞬間承受能力。瞬間過電壓在與主電源隔離的電路中存在。麥科信STO系列數字示波器的設計可安全地承受偶發的最大1000Vpk的瞬間過電壓。不要使用示波器在瞬間過電壓超過這個值的電路中測量。

采用示波器測試高壓電路時,要特別注意安全。要站在絕緣物上,單手操作,不要觸及設備和其他接地物體,更不要接觸高壓測試點。接探頭時,先切斷高壓測試電路電源,接好后,再進行測試。示波器安全使用中最重要的一點毫無疑問當屬可靠的接地,可靠接地可以有效避免示波器外殼金屬部分帶電(如BNC接口),同時在測量時也更加安全。

示波器通道的探頭地,從安全考慮,最好只接一個,因為示波器通道之間往往不是隔離的,示波器內部通道往往共地,并且接在地電平上。如測量高頻信號的時候如果確實需使用兩個地線夾,則一定要保證兩個地線夾連的都是地電平。

如下圖所示測量市電的時候,就會造成對地線的短路,從而引發跳閘等問題。

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有些工程師在測量高壓信號時,往往習慣性地把電源插頭的保護地斷開,然后使用普通無源探頭直接進行測量,也就是我們所說的浮地測量方式。但這種測量方式其實存在安全隱患,可能會使得示波器外殼金屬部分帶電,人體不小心觸碰到有觸電危險。如果要用示波器探頭測量浮地信號,最好當然是是采用差分探頭,如果沒有條件可以用兩探頭信號相減的辦法。而示波器探頭不接地可能會導致電路錯誤或短路。

如下圖通道一(黃色)和通道二(藍色)分別測量的是零線和火線,通道三(粉色)是直接采用差分探頭測出的市電波形,通過示波器數學通道(紅色)相減后也可以得出市電波形。

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