[发明专利]电缆转移阻抗时域测试系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电缆转移阻抗的测试系统及测试方法，具体地说，涉及一种电缆转移阻抗时域测试系统及测试方法。

背景技术

电缆的屏蔽质量是衡量电缆性能的重要因素，而电缆的表面转移阻抗是一个可以相对客观地反映电缆的屏蔽质量的重要参数，因此，对多种电缆的表面转移阻抗进行测试研究，就可以确定这些电缆屏蔽质量的性能优劣，从而为电缆的选用带来方便。

目前现有的电缆转移阻抗的基本都是在频域下进行测量的，其中有的采用点频测量法、有的直接利用网络分析仪进行的S参数分析转移阻抗。它具有以下不足之处：在评估屏蔽电缆的电磁脉冲防护能力时，一方面测试结果不够直观，另一方面测试数据也不便于时域分析应用。

目前也出现了转移阻抗的时域测量方法。周启明等人曾设计了一种时域测量装置。通过该方法能够得到电缆转移阻抗的传递函数，但是该方法所用的设备复杂，并且使用了光纤传输系统。此外，测试结果与成熟的频域测试方法的一致性还有待考察。另外随着工程中各种综合电缆的广泛应用，电缆的屏蔽层和芯线都越发复杂，现有的表面转移阻抗测量装置和测试方法所能达到的测量范围受到了挑战，设计一种具有更广泛的测试范围、更实用的测试方法成为必然的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种新的电缆转移阻抗时域测试系统及测试方法。

本发明的电缆转移阻抗时域测试系统，包括下列组成部分：

用于产生激励信号的高压脉冲信号发生器；

用于接收注入信号和响应信号的示波器，带有用于接收注入信号的通道和接收响应信号的通道；

用于衰减激励信号的衰减器；

用于同时观察注入信号和响应信号的同轴结构电流探头，带有与高压脉冲信号发生器相连的输入端口、与示波器相连的监测端口和与阻抗电路相连的输出端口；

用于固定被测电缆的同轴夹具；

阻抗匹配网络。

优选地，

所说的高压脉冲信号发生器选自能够产生前沿小于3ns的双指数脉冲信号和方波信号的高压脉冲信号发生器；

所说的同轴结构电流探头选自罗氏线圈；

所说的同轴夹具上套有屏蔽管套，两端带有BNC接头。

本发明的电缆转移阻抗的时域测试方法，包括下列步骤：

1)高压脉冲发生：通过高压脉冲信号发生器产生幅度和周期可控的高压脉冲激励信号；

2)读取激励信号：将步骤1)中产生的高压脉冲激励信号通过同轴结构电流探头的监测端口输出至示波器，接收并读取测试系统获得的注入脉冲；

3)激励被测电缆：将步骤1)中产生的高压脉冲激励信号，通过同轴结构电流探头的输出端口输出至由被测电缆的屏蔽层和芯线组成的内电路，对内电路施加方波信号进行激励；

4)确定阻抗匹配网络：根据被测电缆及同轴夹具构成的装置的特性阻抗以及示波器的阻抗计算并确定阻抗匹配网络中电阻的阻值；

5)接收响应信号：将由被测电缆的屏蔽层和同轴夹具组成的外电路连接至示波器，接收并读取测试系统获得的响应脉冲；

6)获得被测电缆的转移阻抗：根据步骤2)和步骤5)所得的注入脉冲和响应脉冲，通过运算获得被测电缆的转移阻抗；

运算方式如下：

根据测量到的注入系统的电压U₁(t)及内电路的特性阻抗R₁，得到内电路中的电流为：

I1(t)=U1(t)R1---(3)]]>

分别将采集到的U₂(t)和I₁(t)做快速傅里叶变换，得到电流和电压的频域值和由式(4)求得电缆的转移阻抗的频谱；