美国福禄克FLUKE电流变送器的真伪判别
美国福禄克公司是的三大电子测试仪器仪表的跨国生产厂商之一。 从去年年底推出的技术新型190cc系列万用示波表已经在电力，电子设备行业赢得了盛誉，甚至不经常选示波器作为诊断工具的工程师也在使用190cc系列。
在本文，福禄克的产品专家解释了隔离输入的特性是如何使该仪器具备了从现场服务，系统集成一直到系统开发的整体应用能力。 现在，所有的现代电源控制系统都具备控制电路，这些控制电路在电气上是同电力电子设备隔离的。基于微型控制器的逻辑电路一般都工作在3到5v的电压下，而电力电子设备则是由三相380v的电源驱动的。而且这样的系统有可能有一个或几个浮动的部分，所以不能认为它们是共地的。
在这样一个系统中选择测试点是非常棘手的事，因为潜在的电压差可能高达几百伏。所以在测量同时有控制和电源回路的情况下通常会分成两个步骤进行，把测量高电压和低电压分开，这样就可以避免高电压对电子设备以及人身的伤害。但这种测试方法的缺点是测试不能同时进行，这就意味着在测试具有关联性的故障时非常困难。 当然您可以使用两tai独立的仪器来同时测量，但是当分析时序关系时这样的方法就无能为力了。一种比较好的方法就是使用一台双通道输入的仪器，如福禄克公司生产的高性能的190c系列便携式万用示波表。 隔离输入 标准双通道输入的示波器的两个输入端是共地的，而190c系列万用示波表的两个输入端则是*隔离的，这意味着您可以在两个输入端子同时安全地接入相差很大的电压。
输入端子间的隔离的安全等级高达二类1000v(catii)和三类600v(catiii)。 cat是iec定义的测量仪器的安全等级。它不但定义了测量仪表的大额定电压，还规定了仪表所使用的环境，即过压分类－catiii比catii要求更严格。190c系列万用示波表的每个输入端子的浮动电压（在端子和地之间的大电压）也高达二类1000v和三类600v。根据这些分类，可以看出190c系列万用示波表无论在专业领域或是工业应用当中都是非常安全的。 这与其他很多示波器形成了鲜明的对比，很少示波器能提供双隔离输入。即使有些示波器有隔离输入，隔离电压也是很低的，差不多只有30v，有些需要配相应的探头才能达到300v。在工业环境中300v到400v的电压是常见的，这时能否使用这样的示波器便很成问题。 普通的标准台式示波器在使用中经常不接地（非法的），这就使输入端子浮空，从而大大的增加了人身伤害的危险甚至发生触电事故，而190c系列万用示波表的浮动电压指标意味着它安全性能的大大地提高了很多。
使用190cc系列万用示波表，即使是在不熟悉的环境中，只要采取一些常识性的预防措施就您就可以放心的进行测量。实际上，即使两个输入端子接上*相反的电源电压也不会对仪器或其他电路造成任何破坏。 不仅在安全方面，190cc系列万用示波表的高达2.5gs/s的采样率在测量高频输入和输出信号时也非常理想。它的“即触即测”(connect-and-viewä)自动触发功能可以自动设置正确的触发条件，这就使得包括电动机驱动和控制信号在内的各种信号的触发变的非常简单，您就可以更快地排除故障。
解决电动机和变频器的故障 一种常见的电动机驱动就是pwm脉宽调制变频器，在这些变频器中，半导体开关，例如可控硅或现在更常见的igbt（双门隔离变换器），通过由微处理器控制的电路触发，从而产生稳定的电压脉宽调制输出来进行电动机驱动。 脉宽调制变频器电路原理图 输出电压实际上是一系列一定数量的正的或负的脉冲，在每个脉冲周期中变化的脉宽形成了变化的平均电压:脉宽越宽，平均电压越高。如果在电源电压波形周期的前部和后部这些开关被触发产生窄的脉冲，而在中间部分产生宽的波形，那么输出电压的平均值就会接近主线频率的正弦波。
尽管输出电压看起来有些变形，但是电动机的很大的自感应使电流平滑恢复到正弦波的形状，电动机也就可以平滑地运行了。通过改变脉冲的时钟比率，输出频率，电动机速度就可以改变。 在电动机端子同时测量脉宽调制变频器的电压和电流的波形 三相感应电动机的一种典型故障就是其中的一相突然失电。在这种情况下另外两相线圈就会产生更大的电流，从而引起温度升高并可能引起电动机提前故障。单相失电很难察觉，除了温度升高和一些扭矩和平滑性的下降以外，电动机看起来运行正常。对单相的测量很困难，因为如果在电动机端子测量电压，电压值会显示正常，因为旋转的线圈类似一个发电机，会在开相的线圈中产生电压。
好的测量方法就是对三相都进行电流测量，这样才能找出没有电流的开路的一相。 如果检测到了这样的情况，问题可能是出在电动机本身或驱动电路。为了确认情况，有必要检查igbt的输出并和微型控制器的输出脉冲比较。这样就可以体现190cc系列万用示波表的隔离输入。在普通示波器上想同时观察这两个信号是不可能的，因为电压相差很大。使用190c系列万用示波表就*没有问题。如图所示，输入端子a设置成检测控制回路输出脉冲5v触发,而输入端子b被设定测量igbt的输出，电压高达400v。从屏幕上的显示可以清楚的看到两个信号基于时间的联系，可以看出在这个例子中igbt的输出是正确的。 控制电路的触发脉冲和电动机中igbt输出之间的关系。
调试开关电源 在电动机的驱动装置中，是依靠频率的改变来控制电动机的转速，而开关电源的频率是固定的。而且对于开关电源一个关键的性能就是针对不同负载的稳定性－如果负载变化，电源必须要通过一个反馈回路实现快速反应，重新使输出电压稳定，使电压上下波动降到低。如果性能不好则可能导致系统故障。
我们经常在市场上看到各种标注着trms 的电流电压测量产品，如各种钳形表，数字万用表，以及各种标称是真有效值的电流电压变送器等。 但有很多这样的产品都是徒有虚名，要么使用限制性很大，不能对各种信号都进行真有效值采集测量，要么本身就是虚假宣传。
1.真有效值的含义及原理：
真有效值的含义是true-rms，即真实方均根值，对于电流信号，其表达式如下：
我们可以很容易得到正弦波的电流，比如工频市电。我们可以利用给热水器加热的电流进行测量，鉴定trms电流传感器或者trms仪表的真伪。
2．真有效值产品的鉴别方法。
假定此时用传感器或者各种钳形表或万用表测量出的数据为i，半波的有效值电流是i1,则 i1=0.707i 。计算方法如下：
所以，用户可以通过测全波电流和半波电流，并检查两种电流大小的差异来判断测量工具的功能或准确性。如果半波电流读数是全波电流读数的0.707倍，那么就证明这个测量工具具有真正的有效值测量功能即trms功能，如果读数并不反映这种关系，那么就说明该设备不具备trms功能。
3.实例：
下图是同一个电流回路中串接了3种测量工具，从左到右分别是 fluke 17b（单匝测量）,fluke 319（10匝测量） ,柏艾斯htic-c21真有效值传感器（10匝测量）。
全波电流情况下，电流传感器测量读数为26.38a,计算过程为：（8.22-4）/16 * 100=26.38 ，与两个福禄克表的测量值读数相差不大。
在回路中串接二极管，半波整流后，电流传感器测量读数为18.69a,计算过程如下：（6.99-4）/16 * 100=18.69 ，与两个福禄克表的读数相差甚远！
经过上述的理论我们可以清楚的知道，半波电流有效值为全波电流有效值的0.707倍。我们验算一下传感器两次测量读数之间的关系，半波情况下，htic-c21电流传感器输出理论值应该26.38 * 0.707=18.6 ,实测为18.69a,误差仅仅0.04a，接近理想状态！ 而此时所谓的trms真有效值钳形表fluke 319输出值与理论值相差高达4.59a,相对误差高达（18.933-14.34）/18.933 = 24.26% 。
以上实验是在纯阻性负载的情况下进行的实验，波形为理想的正弦波，经过二极管半波整流后，输出波形也比较规范。
4.结论：
1. 真有效值测量工具的有效性可以通过简单实验加以证明。
2．购买真有效值传感器或者钳形表时，请与供应商详细沟通，看是否真正意义上的全波形真有效值测量。
3. 柏艾斯的htic-c21系列真有效值电流变送器是经得住考验的。
4. 因基于霍尔原理的htic-c21系列真有效值电流变送器可以测量任意波形，故使用范围较广。
5. 仪表给出错误读数，可能会误导工程设计，如电缆选择，开关容量计算等，用户需要高度警惕。
详细点击：美国福禄克fluke电流变送器的真伪判别
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在本文，福禄克的产品专家解释了隔离输入的特性是如何使该仪器具备了从现场服务，系统集成一直到系统开发的整体应用能力。 现在，所有的现代电源控制系统都具备控制电路，这些控制电路在电气上是同电力电子设备隔离的。基于微型控制器的逻辑电路一般都工作在3到5v的电压下，而电力电子设备则是由三相380v的电源驱动的。而且这样的系统有可能有一个或几个浮动的部分，所以不能认为它们是共地的。
在这样一个系统中选择测试点是非常棘手的事，因为潜在的电压差可能高达几百伏。所以在测量同时有控制和电源回路的情况下通常会分成两个步骤进行，把测量高电压和低电压分开，这样就可以避免高电压对电子设备以及人身的伤害。但这种测试方法的缺点是测试不能同时进行，这就意味着在测试具有关联性的故障时非常困难。 当然您可以使用两tai独立的仪器来同时测量，但是当分析时序关系时这样的方法就无能为力了。一种比较好的方法就是使用一台双通道输入的仪器，如福禄克公司生产的高性能的190c系列便携式万用示波表。 隔离输入 标准双通道输入的示波器的两个输入端是共地的，而190c系列万用示波表的两个输入端则是*隔离的，这意味着您可以在两个输入端子同时安全地接入相差很大的电压。
输入端子间的隔离的安全等级高达二类1000v(catii)和三类600v(catiii)。 cat是iec定义的测量仪器的安全等级。它不但定义了测量仪表的大额定电压，还规定了仪表所使用的环境，即过压分类－catiii比catii要求更严格。190c系列万用示波表的每个输入端子的浮动电压（在端子和地之间的大电压）也高达二类1000v和三类600v。根据这些分类，可以看出190c系列万用示波表无论在专业领域或是工业应用当中都是非常安全的。 这与其他很多示波器形成了鲜明的对比，很少示波器能提供双隔离输入。即使有些示波器有隔离输入，隔离电压也是很低的，差不多只有30v，有些需要配相应的探头才能达到300v。在工业环境中300v到400v的电压是常见的，这时能否使用这样的示波器便很成问题。 普通的标准台式示波器在使用中经常不接地（非法的），这就使输入端子浮空，从而大大的增加了人身伤害的危险甚至发生触电事故，而190c系列万用示波表的浮动电压指标意味着它安全性能的大大地提高了很多。
使用190cc系列万用示波表，即使是在不熟悉的环境中，只要采取一些常识性的预防措施就您就可以放心的进行测量。实际上，即使两个输入端子接上*相反的电源电压也不会对仪器或其他电路造成任何破坏。 不仅在安全方面，190cc系列万用示波表的高达2.5gs/s的采样率在测量高频输入和输出信号时也非常理想。它的“即触即测”(connect-and-viewä)自动触发功能可以自动设置正确的触发条件，这就使得包括电动机驱动和控制信号在内的各种信号的触发变的非常简单，您就可以更快地排除故障。
解决电动机和变频器的故障 一种常见的电动机驱动就是pwm脉宽调制变频器，在这些变频器中，半导体开关，例如可控硅或现在更常见的igbt（双门隔离变换器），通过由微处理器控制的电路触发，从而产生稳定的电压脉宽调制输出来进行电动机驱动。 脉宽调制变频器电路原理图 输出电压实际上是一系列一定数量的正的或负的脉冲，在每个脉冲周期中变化的脉宽形成了变化的平均电压:脉宽越宽，平均电压越高。如果在电源电压波形周期的前部和后部这些开关被触发产生窄的脉冲，而在中间部分产生宽的波形，那么输出电压的平均值就会接近主线频率的正弦波。
尽管输出电压看起来有些变形，但是电动机的很大的自感应使电流平滑恢复到正弦波的形状，电动机也就可以平滑地运行了。通过改变脉冲的时钟比率，输出频率，电动机速度就可以改变。 在电动机端子同时测量脉宽调制变频器的电压和电流的波形 三相感应电动机的一种典型故障就是其中的一相突然失电。在这种情况下另外两相线圈就会产生更大的电流，从而引起温度升高并可能引起电动机提前故障。单相失电很难察觉，除了温度升高和一些扭矩和平滑性的下降以外，电动机看起来运行正常。对单相的测量很困难，因为如果在电动机端子测量电压，电压值会显示正常，因为旋转的线圈类似一个发电机，会在开相的线圈中产生电压。
好的测量方法就是对三相都进行电流测量，这样才能找出没有电流的开路的一相。 如果检测到了这样的情况，问题可能是出在电动机本身或驱动电路。为了确认情况，有必要检查igbt的输出并和微型控制器的输出脉冲比较。这样就可以体现190cc系列万用示波表的隔离输入。在普通示波器上想同时观察这两个信号是不可能的，因为电压相差很大。使用190c系列万用示波表就*没有问题。如图所示，输入端子a设置成检测控制回路输出脉冲5v触发,而输入端子b被设定测量igbt的输出，电压高达400v。从屏幕上的显示可以清楚的看到两个信号基于时间的联系，可以看出在这个例子中igbt的输出是正确的。 控制电路的触发脉冲和电动机中igbt输出之间的关系。
调试开关电源 在电动机的驱动装置中，是依靠频率的改变来控制电动机的转速，而开关电源的频率是固定的。而且对于开关电源一个关键的性能就是针对不同负载的稳定性－如果负载变化，电源必须要通过一个反馈回路实现快速反应，重新使输出电压稳定，使电压上下波动降到低。如果性能不好则可能导致系统故障。
我们经常在市场上看到各种标注着trms 的电流电压测量产品，如各种钳形表，数字万用表，以及各种标称是真有效值的电流电压变送器等。 但有很多这样的产品都是徒有虚名，要么使用限制性很大，不能对各种信号都进行真有效值采集测量，要么本身就是虚假宣传。
1.真有效值的含义及原理：
真有效值的含义是true-rms，即真实方均根值，对于电流信号，其表达式如下：
我们可以很容易得到正弦波的电流，比如工频市电。我们可以利用给热水器加热的电流进行测量，鉴定trms电流传感器或者trms仪表的真伪。
2．真有效值产品的鉴别方法。
假定此时用传感器或者各种钳形表或万用表测量出的数据为i，半波的有效值电流是i1,则 i1=0.707i 。计算方法如下：
所以，用户可以通过测全波电流和半波电流，并检查两种电流大小的差异来判断测量工具的功能或准确性。如果半波电流读数是全波电流读数的0.707倍，那么就证明这个测量工具具有真正的有效值测量功能即trms功能，如果读数并不反映这种关系，那么就说明该设备不具备trms功能。
3.实例：
下图是同一个电流回路中串接了3种测量工具，从左到右分别是 fluke 17b（单匝测量）,fluke 319（10匝测量） ,柏艾斯htic-c21真有效值传感器（10匝测量）。
全波电流情况下，电流传感器测量读数为26.38a,计算过程为：（8.22-4）/16 * 100=26.38 ，与两个福禄克表的测量值读数相差不大。
在回路中串接二极管，半波整流后，电流传感器测量读数为18.69a,计算过程如下：（6.99-4）/16 * 100=18.69 ，与两个福禄克表的读数相差甚远！
经过上述的理论我们可以清楚的知道，半波电流有效值为全波电流有效值的0.707倍。我们验算一下传感器两次测量读数之间的关系，半波情况下，htic-c21电流传感器输出理论值应该26.38 * 0.707=18.6 ,实测为18.69a,误差仅仅0.04a，接近理想状态！ 而此时所谓的trms真有效值钳形表fluke 319输出值与理论值相差高达4.59a,相对误差高达（18.933-14.34）/18.933 = 24.26% 。
以上实验是在纯阻性负载的情况下进行的实验，波形为理想的正弦波，经过二极管半波整流后，输出波形也比较规范。
4.结论：
1. 真有效值测量工具的有效性可以通过简单实验加以证明。
2．购买真有效值传感器或者钳形表时，请与供应商详细沟通，看是否真正意义上的全波形真有效值测量。
3. 柏艾斯的htic-c21系列真有效值电流变送器是经得住考验的。
4. 因基于霍尔原理的htic-c21系列真有效值电流变送器可以测量任意波形，故使用范围较广。
5. 仪表给出错误读数，可能会误导工程设计，如电缆选择，开关容量计算等，用户需要高度警惕。
详细点击：美国福禄克fluke电流变送器的真伪判别
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