GB/T 16896.1-2005 高电压冲击测量仪器和软件 第1部分：对仪器的要求

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GB/T16896.1-2005

代替GB/T16896.1-1997

GB/T813-1989

高电压冲击测量仪器和软件

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Instrumentsandsoftwareusedformeasurementsinhigh-voltageimpulsetests-

Part1：Requirementsforinstruments

（IEC61083：2001，MOD)

2005-02-06发布2005-12-01实施

中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局．士

中国国家标准化管理委员会“-1

GB/T16896.1-2005

前言

本部分是根据IEC61083-1:2001((高电压冲击测量用仪器和软件第1部分：对仪器的要求》对

GB/T16896.1-1997《高电压冲击试验用数字记录仪第一部分：对数字记录仪的要求》及

GB/T813-1989《冲击试验用示波器和峰值电压表》进行修订的。在技术内容上修改采用

IEC61083-1:2001标准，编写规则上与之基本对应。

GB/T16896《高电压冲击测量用仪器和软件哄分2部分：

—第1部分：对仪器的要求；

—第2部分：对用于确定冲击波形参数的软件的评价。

本部分是GB/T16896《高电压冲击测量用仪器和软件》的第2部分。

本部分规定的对高电压冲击测量用仪器的要求和试验项目与IEC标准完全一致。根据我国的实

际经验补充了附录A中的步骤Gl和G2，它们是两个行之有效的关于直流电压校验项目的具体操作方

法；同时也补充了与附录A中的步骤Gl和G2相关的附录E：数字记录仪直流电压校验用的直线拟

合法。

本部分的附录A、附录B、附录C为规范性附录；附录D、附录E为资料性附录。

本部分从实施之日起代替GB/T16896.1-1997和GB/T813-1989,

本部分由中国电力企业联合会提出。

本部分由全国高电压试验技术及绝缘配合标准化委员会高电压试验技术分技术委员会归口并负责

解释。

本部分负责起草单位：武汉高压研究所。

本部分参加起草单位：清华大学、上海交通大学、佛山供电局、浙江电力试验研究所、浙江北仑第一

发电有限责任公司。

本部分主要起草人：钟连宏、朱同春、戚庆成、雷民、朱旭东、胡文堂、张国鸣。

本部分由全国高电压试验技术标准化分技术委员会负责解释。

GB/T16896.1-2005

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第1部分：对仪器的要求

1范围

本部分适用于冲击高电压和冲击大电流试验中测量用数字记录仪包（括数字示波器），模拟示波器

和峰值电压表。本部分规定了为满足GB/T16927.2中测量不确定度和程序所要求的测量性能和

校验。

本部分包括：

—数字记录仪、模拟示波器和峰值电压表有关的专用术语的定义；

—对这些仪器必需的要求，以保证它们符合高电压和大电流冲击试验的要求；

—满足这些要求所必须的试验和程序。

本部分仅涉及可从长期或临时的存储器中存取原始数据的数字记录仪，这些原始数据连同相关的

刻度因数等资料，可以：

—打印或绘图；

—以数字形式存贮。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB16896的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后

所有的修改单不（包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方

研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。

GB/T16927.1-1997高电压试验技术第一部分：一般定义和试验要求e（qvIEC60060-1:

1989)

GB/T16927.2-1997高电压试验技术第二部分：测量系统e（qvIEC60060-2:1994)

GB/T17626.4-1998电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(i（dtIEC

61000-4-4：1995)

IEC60060-2修正案1:1996附录H：高电压测量不确定度的估算程序

3术语和定义

本部分采用下列术语和定义。

3.1通用术语

3.1．1

数字记录仪digitalrecorder

指包括数字示波器的测量仪器，它能够把按比例缩小的高电压和大电流冲击采集为暂存的数字记

录，这些暂存的数字记录可转化为长存的记录。数字记录能够以模拟曲线的形式显示。

注：记录的波形可以被显示在屏幕上，也可以绘图或打印。这个过程由于进行了处理，也许会改变波形的形状。

3.1．2

模拟示波器analogueoscilloscope

能够把按比例缩小的高电压或大电流冲击捕捉为暂存的模拟记录的仪器。这些暂存的记录可转变

为长存的记录，长存的记录能够以示波屏的模拟曲线或照片的形式显示。

GB/T16896.1-2005

3.1．3

峰值电压表peakvoltmeter

能够测量按比例缩小的高电压或大电流冲击峰值的仪器，该冲击不应有短时过冲或高频振荡

见（第7章）。

3.1.4

预热时间warm-uptime

从仪器首次接通电源到仪器达到符合使用要求的时间间隔。

3.1.5

使用范围operatingrange

在本部分规定的不确定度限值内仪器可被使用的输人电压范围。

3.1.6仪器的输出

3.1.6.1

数字记录仪的输出outputofadigitalrecorder

在特定瞬时数字记录仪的数字值。

3.1.6.2

模拟示波器的输出outputofananalogueoscilloscope

在特定瞬时模拟示波器轨迹的偏转值。

3.1.6.3

峰值电压表的输出outputofapeakvoltmeter

峰值电压表的显示。

3.1.7

偏置offset

仪器零输人时的输出。

3.1.8

满刻度偏转fullscaledeflectionf.s.d.

在给定量程下使仪器产生最大标称输出的最小输人电压。

3.1.9

幅值非线性non-linearityofamplitude

仪器实际输出与其标称值之间的差别，该标称值是由输人电压除以刻度因数来确定的。

注：直流输人电压的静态非线性可能与动态条件下的非线性有区别。

3.1.10

刻度因数scalefactor

与校正偏置后的输出相乘，可确定输人量的因数。刻度因数包括任何内置或外部衰减器的倍数并

由校准来确定。

3.1.10.1

静态刻度因数staticscalefactor

确定直流电压输人量的刻度因数。

3.1.10.2

冲击刻度因数impulsescalefactor

确定具有相应波形的冲击输人量的刻度因数。

3.2数字记录仪和模拟示波器的专用术语

3.2.1

上升时间risetime

GB/T16896.1=2005

数字记录仪输人阶跃波时，响应曲线上稳定幅值的10％和90写两点间的时间间隔。

3.2.2

时间刻度因数timescalefactor

与记录的间隔相乘，可确定输人时间间隔的因数。

3.2.3

时基的非线性non-linearityoftimebase

在扫描轨迹或数字记录中不同部分测得的时间刻度因数与其平均值的差异。

3.3数字记录仪的专用术语

3.3.1

额定分辨率ratedresolution"

r

能检测出的额定最小输人电压增量占满量程的份额。额定分辨率表示为2的N(A/D转换器的额

定位数）次方减1后的倒数，即r=(2'一1）一。‘

3.3.2

采样率samplingrate

单位时间内的采样数。

注：采样间隔是采样率的倒数。

3.3.3

记录长度recordlength

以时间单位或采样总数表示的记录持续时间。

3.3.4

原始数据rawdata

数字记录仪将模拟信号转换为数码形式时采集到的量化信息的原始记录。

允许对输出作偏置校正来给出以零为基数的记录，同样也允许把记录与一固定的刻度因数相乘，按

这种方式处理后的记录仍被认为是原始数据。

注1：这种数据可采取适用于二进制、八进制、十六进制或十进制的形式。

注2：与数字记录相关的刻度因数等资料也应存贮。

3.3.5

处理后数据processeddata

原始数据通过任何处理偏（置校正和／或与固定的刻度因数相乘除外）后获得的数据。

注：本部分不适用于不能存取原始数据的数字记录仪。

3.3.6

基线baseline

在冲击记录的初始平直部分或预触发期间的记录仪输出值中至少取20个采样的平均数。

3.3.7

，化特性quantizationcharacteristic

数字记录仪的输出数码和直流输人电压间关系的特性见（图1),

注：量化特性的平均斜率等于静态刻度因数的倒数。

3.3.8

数码code

k

标明数字电平的整数。

1)IEC61083-1中的1.3.3.1条，表示为2的N次方的倒数，即r=2一，。

GB/T16896.1-2005

3.3.9

数码宽度codebinwidth

w(k)

归属数码k的输入电压范围见（图2)0

3.3.10

平均数码宽度averagecodebinwidth

WO

满刻度偏转与额定分辨率的乘积见（图2),

注：平均数码宽度约等于静态刻度因数。

3.3.11

整体非线性integralnon-linearity

s(k)

测得的量化特性和按静态刻度因数计算的理想量化特性相对应点之间的差异见（图1),

3.3.12

数字记录仪的整体非线性integralnon-linearityofadigitalrecorder

Smz>

全部数码的整体非线性的最大绝对值。

3.3.13

局部非线性differentialnon-linearity

d(k)

测得的数码宽度与平均数码宽度间的差除以平均数码宽度见（图2),

w(k）一WO

d(k)＝二二二二一一－二兰

切0

3.3.14

数字记录仪的局部非线性3)differentialnon-linearityofadigitalrecorder

Dm

全部数码的局部非线性的最大绝对值。

4使用条件

表1给出的使用条件范围内，仪器应正常工作且满足规定的准确度要求。

表1使用条件

乓卜六屯告

对表1中给定值以外的任何情况，应在性能记录中明确地说明并标明为例外情况。

2)这一条是本部分增加的术语定义。

3)这一条是本部分增加的术语定义。

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5校准和试验方法

5.1冲击校准

冲击校准是确定被校数字记录仪、模拟示波器和峰值电压表的冲击刻度因数的标准方法，它也是校

核数字记录仪和模拟示波器确定的时间参数的标准方法。校准认可测量系统的仪器中使用的标准冲击

发生器的要求如表20

根据待测冲击电压或冲击电流的类型和极性从表2选择波形。施加的校准冲击的峰值和时间参数

应在表2所列范围内，实际值应该记录在性能记录中。

校准冲击的极性应与待测冲击一致。相应于校准冲击的输出应至少取10次冲击进行估算，输出峰

值与其平均值的最大偏差应在平均值的士1％以内。冲击刻度因数是输人峰值和输出峰值平均值之比。

时间参数也应至少用10次冲击来估算，各次输出的时间参数与其输入的偏差应在士2％以内。

冲击校准对试验所用的各个量程都应进行，校准中应注意避免低输入阻抗的仪器过载。

注：对于指数电流冲击波，数字记录仪可采用标准冲击发生器产生的雷电冲击全波作校准，而对于10/350yes电流

冲击波可采用操作冲击波作校准。

表2对标准冲击发生器的要求

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5.2阶跃波校准

将一准确度在士0.1％范围内，幅值在仪器的使用范围内的已知直流电压VCAL施加到仪器的输人

端，然后通过一适当的开关装置最（好是汞润继电器）对地短路。阶跃波上升时间应小于5.3中规定的

时间间隔下限的10%。记录下降到零值的暂态过程，并计算5.3中规定的时间间隔内的输出值O(t)

参（见图5)。为减小随机噪声，至少采用10次记录作平均计算。各瞬时的O(t)值与其平均值以的偏

差应在刻度因数的规定限值之内。10次记录的平均值Oa与其总平均值Osn．的偏差也应在刻度因数的

规定限值之内。冲击刻度因数则为输人电压VCAI与Os。之比。

电压校准对试验所用的各个量程都应进行。校准中应注意避免低输人阻抗的记录仪过载。

试验应在两个极性下进行，如果确定的刻度因数偏差在士1％以内，这个方法是有效的，否则，冲击

刻度因数校准应根据5.1中规定的方法在适当的极性下进行。

5.3规定的时间间隔内刻度因数的恒定性

将一数字记录仪或模拟示波器使用范围内的直流电压施加于其输人端，然后通过一适当的开关装置最（

好是汞润继电器）对地短路，记录阶跃波响应下降到零值的暂态过程，并在下列时间间隔内进行计算：

0.5T,兀ma、对于雷电冲击全波和指数电流冲击波；

0.5T,-T,对于波前截断的冲击波；

0.5兀～兀ma：对于操作冲击和10/350p.s电流冲击波；

GB/T16896.1-2005

0.5(T,一Td)-T,对矩形电流冲击波。

在这些时间间隔内，记录到的阶跃波响应的稳定电平应为常量，变动不应超过冲击刻度因数规定的

限值。

为减小随机噪声，可采用若干个响应的记录取平均值。

刻度因数的恒定性校验对试验所用的各个量程都应进行。

注：Ti,爪、工、几、工和兀的定义见GB/T16927.1-1997,T,_二是几的最大值，它是由系统测量得到的。

5.4时基

采用时标发生器或高频振荡器来校准仪器的时基，时间刻度因数的值应该分别根据约2000,4000,

6000,80％和100％扫描时间处的记录数据来测定。

时基校准对试验所用的各个扫描档都应进行。

5.5上升时间

施加一阶跃波，其上升时间应小于仪器规定限值的20%，幅值应为满刻度偏转值的9（5土5)0a。按

输出稳定幅值100090％之间的时间间隔测定为上升时间。

上升时间校验对试验所用的各个量程都应进行。

5.6模拟示波器的电压偏转特性

将直流电压从满刻度偏转值的。00,1000,2000，一，100％分别施加在示波器上，对每一个输人电

压，测量轨迹的垂直偏转。垂直偏转与输人之间的关系就是偏转特性，以此可以确定电压偏转系数（即

刻度因数）。

注：一般情况下，对一个给定输人量程测定的偏转特性可以代表所有量程的情况。衰减器的影响采用冲击校准见（

5.1或5.2)来确定。校验中应注意避免低输人阻抗衰减器的热过载。

5.7静态整体和局部非线性

将幅值为0.2XnX2-NX满刻度偏转量的直流电压施加于记录仪的输人端，n从1至5X2N递增。

对于每一个直流输入电压，记录其输出，并计算至少100个采样的平均值。输出平均值和输人值的关系

就是量化特性，从中可以确定静态整体和局部非线性见（图1和图2)，确定这些非线性的程序参见附

录Ao

注：一般情况下，对一个给定输人量程测定的整体和局部非线性可以代表数字记录仪的所有量程的情况。任何衰

减器的影响可采用冲击或阶跃波校准见（5.1或5.2)来确定，校准中应注意避免低输人阻抗衰减器的热过载。

5.8动态局部非线性

在记录仪的输入端施加一个对称