很多工程師有這樣的一個習慣:當要測量高壓信號時,習慣性的把電源插頭的保護地斷開,使用普通無源探頭直接進行高壓的浮地測量,結(jié)果就是“啊,我被電到了!”。是的,你不是被美女“電”到了,你是真的被“電”到了,那到底為什么會產(chǎn)生這種觸電現(xiàn)象呢?對于浮地測量,你了解多少呢?
浮地測量
通過將示波器的電源插頭的保護地人為斷開(可以用兩芯電源插排供電)或使用隔離變壓器的方法對示波器供電,達到斷開測量回環(huán)的目的,實現(xiàn)“浮地”測量,如圖1所示。
圖1示波器電源插頭地線斷開
電源插頭的保護地線可以避免漏電事故的發(fā)生或者防止強電對人體產(chǎn)生的危害,如果只有火線和零線,那么當操作人員觸碰到高壓電時,強電流將無法通過地線把電流通到地,而是直接通過人體到地,導致發(fā)生觸電事故。
圖2 人體觸電
那么將電源插頭的保護地斷開后會有什么樣的影響呢?請看下文。
1、110V觸電
Y電容是跨接在電源的火線和地線,零線和地線的電容,如圖3所示,主要起到濾波保護的作用,并抑制共模干擾,其屬于安規(guī)電容,電容器失效后不會導致電擊,不會危機人身安全。
示波器的金屬殼體(內(nèi)部屏蔽殼和裸露在外的BNC頭)與電源插頭的保護地接在一起,當電源插頭保護地斷開時,220V電壓經(jīng)Y電容分壓,中間110V電壓直接加在示波器金屬殼體上,即金屬殼體上存在110V交流電壓,當人觸碰到帶電區(qū)域時則會發(fā)生被針扎一樣的觸電現(xiàn)象,雖不會危機人身安全,但是也屬于危險操作。
3、人體電擊危險
從圖4可以看出,將示波器插頭的保護地斷開后,直接使用普通無源探頭與被測高壓模塊相連,也就是示波器金屬殼體(內(nèi)部屏蔽殼和裸露在外的BNC頭)、探頭接地端和被測高壓模塊負端在同一電平上,都相對大地浮空,具有一定的高壓V(如圖4所示的浮地電壓V)。
當人體直接觸碰示波器導電部分時就相當于直接接觸被測高壓模塊,導致高壓電流直接經(jīng)過人體流入大地,可能導致嚴重的人身傷害,甚至導致死亡!因此“浮地”測量是非常危險的做法,不得進行此類操作。
圖4浮地測量危害
4、參數(shù)測量不準確
如圖4所示,當進行浮地測量時,示波器電源與大地之間會產(chǎn)生很大的的寄生電容和寄生電感。在較高頻率上,斷開電源線的保護地可能并不會斷開接地環(huán)路,所以在測量時除了測探頭兩端之間的回路信號,還會加入“虛擬”接地環(huán)路的信號,由此發(fā)生的振鈴會使信號失真,導致測量數(shù)據(jù)不準確,如圖5所示。
圖5 振鈴現(xiàn)象
5、示波器和被測電路損壞
高壓情況:由于示波器與真實地之間存在較高的浮地電壓,電荷會積累到示波器的絕緣裝置上,這是一種隱形的危害,會使示波器在以后的使用中發(fā)生故障。由于探頭的地是與示波器內(nèi)部的地相連,也就是和外殼相連,當示波器外殼帶的電荷較多時,會導致燒壞探頭,最終引發(fā)一系列事故。
高寄生電容情況:由于高寄生電容的存在,被測器件會有小火花的現(xiàn)象,也可能會損壞被測電路。
通過以上的介紹,浮地測量是一種既不安全,又不準確的高壓測量方式,建議使用高壓差分探頭進行安全有效的高壓測量。ZP1000D高壓差分探頭最大可測峰值為1300V的高壓電,即高壓帶隔離的作用,可測量差分信號、高壓信號和高壓差分信號。
圖6 高壓差分探頭