ДСТУ ІЕС 61083-1:2006 Приборы и программное обеспечение для измерения во время испытаний импульсами высокого напряжения. Часть 1. Требования к измерительным приборам (ІЕС 61083-1:2001, IDT)

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ПРИЛАДИ ТА ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ПІД ЧАС ВИПРОБУВАНЬ ІМПУЛЬСАМИ ВИСОКОЇ НАПРУГИ
Частина 1. Вимоги до вимірювальних приладів

(ІЕС 61083-1:2001, IDT)
ДСТУ ІЕС 61083-1:2006

 

Київ
ДЕРЖСПОЖИВСТАНДАРТ УКРАЇНИ
2012

ПЕРЕДМОВА

1 ВНЕСЕНО: Національний науковий центр «Інститут метрології» (ННЦ «Інститут метрології») Держспоживстандарту України

ПЕРЕКЛАД І НАУКОВО-ТЕХНІЧНЕ РЕДАГУВАННЯ: Л. Бурда; Н. Ємець; Г. Зимокосов, канд. техн. наук (науковий керівник); О. Клейман, д-р техн. наук; С. Таламанов; Н. Шелехова

2 НАДАНО ЧИННОСТІ: наказ Держспоживстандарту України від 25 грудня 2006 р. № 364 з 2008-01-01

3 Національний стандарт відповідає ІЕС 61083-1:2001 Instruments and software used for measurement in high-voltage impulse tests — Part 1: Requirements for insruments (Прилади та програмне забезпечення для вимірювання під час випробувань імпульсами високої напруги. Частина 1. Вимоги до вимірювальних приладів)

Ступінь відповідності — ідентичний (IDT)

Переклад з англійської (en)

4 УВЕДЕНО ВПЕРШЕ

ЗМІСТ

Національний вступ

1 Загальні положення

1.1 Сфера застосування

1.2 Нормативні посилання

1.3 Терміни та визначення понять

1.3.1  Загальні визначення

1.3.2 Особливі визначення щодо цифрових реєструвачів та аналогових осцилографів

1.3.3 Особливі визначення щодо цифрових реєструвачів

1.4 Умови експлуатації

1.5 Методи калібрування та випробування

1.5.1 Калібрування імпульсами

1.5.2 Покрокове калібрування

1.5.3 Сталість коефіцієнта масштабування в інтервалі часу

1.5.4 Часова розгортка

1.5.5 Час зростання

1.5.6 Характеристика відхилення напруги аналогового осцилографа

1.5.7 Визначення статичних диференційних та інтегральних нелінійностей

1.5.8 Диференційна нелінійність за динамічних умов

1.5.9 Рівень внутрішніх шумів

1.5.10 Завади

1.6 Вхідний опір

2 Цифрові реєструвачі для випробувань імпульсами

2.1 Вимоги до вимірювання імпульсів

2.1.1 Вимоги до цифрових реєструвачів, застосовуваних у затверджених вимірювальних системах

2.1.2 Окремі вимоги

2.1.3 Вимоги до цифрових реєструвачів, які застосовують у зразкових вимірювальних системах

2.1.4 Випробування

2.1.5 Запис робочої характеристики

3 Аналогові осцилографи для випробувань імпульсами

3.1 Вимоги щодо вимірювання імпульсів

3.1.1 Вимоги до аналогових осцилографів, застосовуваних у затверджених вимірювальних системах

3.1.2 Окремі вимоги

3.1.3 Випробування

3.1.4 Запис робочої характеристики

4 Пікові вольтметри для випробувань імпульсами

4.1 Вимоги щодо вимірювання імпульсів

4.1.1 Загальні вимоги до пікових вольтметрів

4.1.2 Окремі вимоги

4.1.3 Випробування

4.1.4 Запис робочої характеристики

Додаток А Процедура визначення нелінійностей цифрового реєструвача

Додаток В Електромагнітні завади в лабораторіях з високою напругою

Додаток С Метод калібрування для аналогових осцилографів. Роздільне калібрування напруги та часу

Додаток D Аналізування форми хвилі імпульсу

Рисунок 1 — Інтегральна нелінійність s(k) для коду к

Рисунок 2 — Диференційна нелінійність d(k) та ширина елемента кодованого сигналу w(k) за умов постійного струму

Рисунок 3 — Калібрування методом порівняння

Рисунок 4 — Окреме калібрування напруги та часу

Рисунок 5 — Покрокове калібрування

Рисунок А.1 — Визначення нелінійностей

Рисунок В.1 — Попадання струму до екрана кабелю

Рисунок В.2 — Застосування електричних та магнітних полів

Таблиця 1 — Умови експлуатації

Таблиця 2 — Вимоги до зразкових генераторів імпульсів

Таблиця 3 — Необхідні випробування для цифрових реєструвачів

Таблиця 4 — Необхідні випробування для аналогових осцилографів

Таблиця 5 — Необхідні випробування для пікових вольтметрів

НАЦІОНАЛЬНИЙ ВСТУП

Цей стандарт є тотожний переклад ІЕС 61083-1:2001 Instruments and software used for measurement in high-voltage impulse tests — Part 1: Requirements for insruments (Прилади та програмне забезпечення для вимірювання під час випробувань імпульсами високої напруги. Частина 1. Вимоги до вимірювальних приладів).

Технічний комітет, відповідальний за цей стандарт, — ТК 63 «Загальні норми і правила державної системи забезпечення єдності вимірювань».

До стандарту внесено такі редакційні зміни:

—      слова «міжнародний стандарт» замінено на «цей стандарт»;

—      структурні елементи стандарту: «Титульний аркуш», «Передмову», «Зміст», «Національний вступ», першу сторінку, «Терміни та визначення понять» і «Бібліографічні дані» — оформлено згідно з вимогами національної стандартизації України;

—      у розділі «Нормативні посилання» та додатка D наведено «Національне пояснення», виділене в тексті рамкою;

—      визначення термінів, виділених у тексті напівжирним, наведено в розділі 1.3.

ІЕС 60060-1:1989, ІЕС 60060-2:1994, ІЕС 61000-4-4:1995, ІЕС 61083-2:1996, на які є посилання в цьому стандарті, не впроваджено в Україні як національні і чинних документів замість них немає. Копії їх можна замовити в Головному фонді нормативних документів.

НАЦІОНАЛЬНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ

ДСТУ ІЕС 61083-1:2006

ПРИЛАДИ ТА ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ ПІД ЧАС ВИПРОБУВАНЬ ІМПУЛЬСАМИ ВИСОКОЇ НАПРУГИ
Частина 1. Вимоги до вимірювальних приладів

ПРИБОРЫ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВО ВРЕМЯ ИСПЫТАНИЙ ИМПУЛЬСАМИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Часть 1. Требования к измерительным приборам

INSTRUMENTS AND SOFTWARE USED FOR MEASUREMENT IN HIGH-VOLTAGE IMPULSE TESTS
Part 1. Requirements for instruments

Чинний від 2008-01-01

1 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ

1.1 Сфера застосування

Цей стандарт установлює вимоги до цифрових реєструвачів, зокрема цифрових осцило­графів, аналогових осцилографів та пікових вольтметрів, застосовуваних для вимірювання під час випробувань імпульсами високої напруги та імпульсами значної сили струму. Цей стан­дарт визначає вимірювальні характеристики та калібрування, які мають відповідати невизначе- ностям вимірювання і методикам, зазначеним в ІЕС 60060-2.

Цей стандарт:

— визначає терміни, які безпосередньо стосуються цифрових реєструвачів, аналогових осцилографів та пікових вольтметрів;

— визначає необхідні вимоги до таких вимірювальних приладів, щоб забезпечити відповідність вимогам до випробувань імпульсами високої напруги та імпульсами значної сили струму;

— встановлює випробування та методики, необхідні, щоб демонструвати їх відповідність.

Цей стандарт охоплює лише цифрові реєструвачі, які дають можливість доступу до необроблених даних від постійної чи тимчасової пам’яті. Ці необроблені дані з інформацією щодо масштабування можуть бути:

— надруковані графічно, або

— запам’ятовані в цифровому форматі.

1.2 Нормативні посилання

Наведені нижче нормативні документи містять положення, які через посилання в цьому тексті становлять положення цього стандарту. Для датованих посилань пізніші зміни до будь-якого з цих видань або перегляд їх не застосовують. Однак учасникам угод, базованих на цьому стандарті, рекомендовано застосовувати останні видання нормативних документів, наведених нижче. Для недатованих посилань треба користуватися найновішим виданням нормативних документів. Члени ІЕС та ISO впорядковують каталоги чинних міжнародних стандартів.

ІЕС 60060-1:1989 High-voltage test techniques — Part 1:General definitions and test requirements

IEC 60060-2:1994 High-voltage test techniques — Part 2:Measuring systems. Amendment 1 (1996)

IEC 61000-4-4:1995 Electromagnetic compatibility (EMC) — Part 4: Testing and measurement techniques — Section 4: Electrical fast transient/burst immunity test. Basic EMC Publication.

НАЦІОНАЛЬНЕ ПОЯСНЕННЯ

IEC 60060-1:1989 Методика випробування в умовах високої напруги. Частина 1. Загальні визначення та вимоги щодо випробування

ІЕС 60060-2:1994 Методика випробування в умовах високої напруги. Частина 2. Вимірю­вальні системи. Зміна 1 (1996)

ІЕС 61000-4-4:1995 Електромагнітна сумісність (EMC). Частина 4. Випробувальна та вимірювальна техніка. Розділ 4. Випробування щодо електричної стійкості до швидких перехідних процесів/сплесків. Основне EMC видання.

1.3 Терміни та визначення понять

У цьому стандарті застосовано такі терміни та визначення понять.

1.3.1 Загальні визначення

1.3.1.1 цифровий реєструвач (digital recorder)

Вимірювальний прилад, що містить цифровий осцилограф, який може виконувати тимча­совий цифровий запис імпульсів високої напруги або значної сили струму, причому цей запис може бути перетворено на постійний. Цифровий запис може бути відображено у формі графіка аналогового сигналу.

Примітка. Форму сигналу може бути відображено на екрані, виведено графічно або надруковано. Цей процес може змінювати форму сигналу внаслідок оброблення даних

1.3.1.2 аналоговий осцилограф (analogue oscilloscope)

Вимірювальний прилад, який може виконувати тимчасовий запис аналогового сигналу масштабованих імпульсів високої напруги або значної сили струму, причому цей запис може бути перетворено на постійний. Постійний запис може бути відображено у формі графіка або фото­графічно на екрані осцилографа

1.3.1.3 піковий вольтметр (peak voltmeter)

Вимірювальний прилад, який може вимірювати пікове значення масштабованих імпульсів високої напруги або значної сили струму без короткочасного викиду на фронті імпульсу або високочастотних завад (див. розділ 4)

1.3.1.4 час прогрівання (warm-up time)

Інтервал часу від моменту, коли вимірювальний прилад було вперше увімкнено, до моменту відповідності приладу його робочим характеристикам

1.3.1.5 робочий діапазон (operating range)

Діапазон вхідної напруги, за якого можна застосовувати вимірювальний прилад у межах границь невизначеності, наведених у цьому стандарті

1.3.1.6 вихідний сигнал вимірювального приладу (output of an instrument)

1.3.1.6.1 вихідний сигнал цифрового реєструвача (output of a digital recorder)

Цифрове значення, записане цифровим реєструвачем у конкретний момент

1.3.1.6.2 вихідний сигнал аналогового осцилографа (output of an analogue oscilloscope)

Відхилення осцилограми аналогового осцилографа у конкретний момент

1.3.1.6.3 вихідний сигнал пікового вольтметра (output of a peak voltmeter)

Зображення на екрані пікового вольтметра

1.3.1.7 зміщення (offset)

Вихідний сигнал вимірювального приладу відносно нульового вхідного сигналу

1.3.1.8 значення відхилення всієї шкали (full-scale deflection)

Мінімальна вхідна напруга, яка створює номінальний максимальний вихідний сигнал вимірювального приладу в зазначеному діапазоні

1.3.1.9 нелінійність амплітуди (non-linearity of amplitude)

Відхилення звичайного вихідного сигналу вимірювального приладу від номінального значення, які визначають діленням значення вхідної напруги на коефіцієнт масштабування.

Примітка. Статична нелінійність для вхідної напруги постійного струму може відрізнятися від нелінійності за динамічних умов

1.3.1.10 коефіцієнт масштабування (scale factor)

Коефіцієнт, на який множать вихідний сигнал, що його корегують для зміщення, щоб визначити вимірюване значення вхідної величини. Коефіцієнт масштабування містить коефіцієнт будь-якого вмонтованого або зовнішнього атенюатора і його визначають під час калібрування

1.3.1.10.1 статичний коефіцієнт масштабування (static scale factor)

Коефіцієнт масштабування для вхідного сигналу постійної напруги

1.3.1.10.2 коефіцієнт масштабування імпульсів (impulse scale factor)

Коефіцієнт масштабування для вхідного сигналу, який представляє форму відповідного імпульсу

1.3.2 Особливі визначення щодо цифрових реєструвачів та аналогових осцилографів

1.3.2.1 час зростання (rise time)

Інтервал часу, за який відгук на застосований крок проходить від 10 % до 90 % його стабільної амплітуди

1.3.2.2 коефіцієнт масштабування часу (time-scale factor)

Коефіцієнт, на який множать інтервал часу, виміряний за записом, щоб визначити значен­ня цього інтервалу часу

1.3.2.3 нелінійність часової розгортки (non-linearity of time base)

Відхилення коефіцієнтів масштабування часу, виміряних у різних частинах траєкторії або цифрового запису, від їх середнього значення

1.3.3 Особливі визначення щодо цифрових реєструвачів "

1.3.3.1 номінальна роздільна здатність (rated resolution), г

Номінальна роздільна здатність є число 2 в оберненому степені, що дорівнює номінальній кількості бітів N аналого-цифрового перетворювача, а саме r = 2^-N

1.3.3.2 частота дискретизації (sampling rate)

Кількість відліків, одержаних за одиницю часу.

Примітка. Інтервал часу збирання відліків є обернена величина до частоти дискретизації

1.3.3.3 довжина запису (record length)

Тривалість запису, виражена або одиницею часу, або повною кількістю відліків

1.3.3.4 необроблені дані (raw data)

Первинний запис відлікової та квантованої інформації, що одержують внаслідок перетворен­ня цифровим реєструвачем аналогового сигналу на цифрову форму.

Дозволено коригувати вихідний сигнал для зміщення до наведеного нульового запису, що виконують множенням запису на сталий коефіцієнт масштабування. Запис, що виконано так, все ще вважають необробленими даними.

Примітка 1. Ця інформація може бути доступною у двійковій, вісімковій, шістнадцятковій або десятковій формі.

Примітка 2. Інформацію масштабування стосовно цифрового запису також треба запам'ятовувати

1.3.3.5 оброблені дані (processed data)

Дані, одержані внаслідок будь-яких дій (інших ніж корекція на зміщення та/чи множення на сталий коефіцієнт масштабування) з необробленими даними.

Примітка. Цей стандарт не поширюється на цифрові реєструвачі, які не дають доступу до необроблених даних

1.3.3.6 базова лінія (base line)

Значення вихідного сигналу реєструвача під час вихідної пласкої частини запису імпульсу. Це середнє значення визначають, принаймні, з 20 відліків вихідної пласкої частини запису

1.3.3.7 характеристика квантування (quantization characteristic)

Характеристика, що демонструє відношення між вихідним сигналом цифрового реєструвача та постійною напругою на вході, яка створює цей вихідний сигнал (відповідно до рисунка 1).

Примітка. Середнє значення крутизни характеристики квантування дорівнює оберненому значенню статичного коефіцієнта масштабування

1.3.3.8 код (code), к

Ціле число, яке використовують для визначення цифрового рівня

1.3.3.9 ширина елемента кодованого сигналу (code bin width), w(k)

Діапазон вхідної напруги, призначеної для коду k (відповідно до рисунка 2)

1.3.3.10 середнє значення ширини елемента кодованого сигналу (average code bin width), w₀

Результат відхилення всієї шкали та номінальної роздільної здатності (відповідно до рисунка 2).

Примітка. Середнє значення ширини елемента кодованого сигналу приблизно дорівнює статичному коефі­цієнту масштабування

1.3.3.11 інтегральна нелінійність (integral non-linearity), s(k)

Різниця між відповідними точками на вимірюваній характеристиці квантування та на іде­альній характеристиці квантування, яка ґрунтується на статичному коефіцієнті масштабу­вання (відповідно до рисунка 1)

1.3.3.12 диференційна нелінійність (differential non-linearity), d(k)

Різниця між виміряною шириною елемента кодованого сигналу та середнім значенням ширини елемента кодованого сигналу, поділена на середнє значення ширини елемента кодованого сигналу (відповідно до рисунка 2):

1.4 Умови експлуатації

У таблиці 1 наведено діапазони умов експлуатації, у яких вимірювальний прилад працюватиме та відповідатиме вимогам до точнрсті, зазначеним для цього вимірювального приладу.

1.5 Методи калібрування та випробування

1.5.1 Калібрування імпульсами

Калібрування імпульсами є зразковим методом для встановлення коефіцієнта масштабу­вання імпульсів затверджених цифрових реєструвачів, аналогових осцилографів та піко­вих вольтметрів. Це також зразковий метод для визначення параметрів часу за записом циф­рових реєструвачів та аналогових осцилографів. Вимоги щодо зразкових калібрувальних імпульсів для вимірювальних приладів, що калібрують та застосовують у затверджених вимірю­вальних системах, наведено в таблиці 2. Форму хвиль вибирають з таблиці 2 відповідно до типу та полярності імпульсів високої напруги чи значної сили струму, які треба виміряти. Пікове значення та параметри часу використаних калібрувальних імпульсів мають бути у межах, наведених у таблиці 2, та фактичні значення треба ввести у запис робочої характеристики.

Полярність калібрувальних імпульсів має бути такою, як у вимірюваних імпульсів. Вихідний сигнал, відповідний калібрувальному імпульсу, треба оцінити, принаймні, 10 імпульсами. Макси­мальне відхилення вихідних пікових значень від їхнього середнього значення не повинно пере­вищувати 1 % середнього значення. Коефіцієнт масштабування імпульсів є показником пікового значення вхідного сигналу та середнього пікового значення вихідних сигналів.

Параметри часу треба оцінити, принаймні, 10 імпульсами. Максимальне відхилення кож­ного параметра часу не повинно перевищувати 2 % середнього значення.

Калібрування імпульсом треба виконати для кожного робочого діапазону під час випробувань. Треба вжити заходів, щоб унеможливити перевантаження приладів з низьким вхідним опором.

Примітка. Цифровий реєструвач треба відкалібрувати для експоненціального імпульсу сили струму за допомогою повного грозового імпульсу зразкового генератора імпульсів та перемикального імпульсу для імпульсу сили струму 10/350 мкс (імпульс сили струму 10/350 мкс розглядають щодо внесення до майбутніх переглянутих редакцій ІЕС 60060).