电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，包括：根据未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值与设定的接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值，确定待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗；根据最低插入损耗，选择测试辅助装置的拓扑与参数，并接入测试辅助装置，优化测试辅助装置的拓扑与参数，直至验证确认待测端口的干扰噪声时域幅值经过测试辅助装置衰减至干扰噪声期望时域幅值要求范围内，确定最终测试辅助装置的拓扑与参数。该方法通过接入测试辅助装置衰减干扰噪声，间接地调小示波器的垂直量程档位，提高示波器采集信号的最小幅值精度，保证示波器能够采集到高频段衰减电磁干扰噪声，节约了测试成本，具有普适性。

【技术实现步骤摘要】
电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法
本专利技术属于牵引供电系统
，尤其涉及一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法。
技术介绍
列车从牵引供电网输入DC1500V直流电，经由牵引系统变换成频率、电压均可调的三相交流电，向异步牵引电动机供电，通过这种直流-交流变换，实现了对车辆的牵引传动。但牵引系统中的主功率开关器件在快速开关过程中会产生传导电磁干扰噪声，严重影响着其他电气设备的稳定运行。传导电磁干扰噪声水平通常可以通过在线测试得到，一般用电压量dBuV表示，即当牵引系统上电工作时，在待测输入或输出端口处，运用高压差分电压探头采集差、共模两种干扰形式的电压噪声信号，并在频域中进行表征。但实际测试中，示波器的垂直分辨率和垂直量程档位限制了能够采集到的信号的最小幅值精度，高频段的干扰噪声幅值普遍较低，当高频段的干扰噪声幅值小于示波器的信号采集最小幅值精度时，示波器无法采集到实际的干扰噪声信号，此时示波器显示的是测试设备的本底噪声。若想采集到干扰噪声在高频段的实际幅值，可以从提高示波器的垂直分辨率和调小示波器的垂直量程档位两个方面进行测试改进。提高示波器的垂直分辨率，需要使用更高ADC位数的示波器，例如用12位示波器替换8位示波器。但实际应用中，示波器的位数越高，价格越贵，若继续提高示波器的位数，经济上不具有可行性。而调小示波器的垂直量程档位，则需要尽可能地使示波器的垂直量程与干扰噪声的峰峰值相等，在该方法中，需要借助测试辅助装置实现，通过人为地衰减干扰噪声的峰峰值，间接地调小示波器的垂直量程档位，从而使示波器能够采集到高频段低幅值的干扰噪声。因此，本专利技术考虑提供一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法。
技术实现思路
本专利技术在上述基于调小示波器的垂直量程档位，以采集高频段低幅值干扰噪方法的基础上提供了一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，借助测试辅助装置，实现间接地调小示波器的垂直量程档位，以采集高频段低幅值干扰噪声。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，包括：搭建测试环境，采集未接入测试辅助装置时待测端口的干扰噪声的时域波形，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值；测试示波器的本底噪声，并根据本底噪声设定干扰噪声测试的理想垂直量程档位，并将设定的理想垂直量程档位确定为接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值；根据未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值与接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值，确定待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗；根据最低插入损耗，初步选择测试辅助装置的拓扑与参数；接入测试辅助装置，优化测试辅助装置的拓扑与参数，直至验证确认待测端口的干扰噪声时域幅值经过测试辅助装置衰减至干扰噪声期望时域幅值要求范围内，确定最终测试辅助装置的拓扑与参数。优选的，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值的方法为：采集未接入测试辅助装置时待测端口的干扰噪声的全频段时域波形，并设计数字滤波器，将全频段时域波形离散为各分频段时域波形，并统计各分频段干扰噪声时域幅值，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值。优选的，待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗为：ILmin＝20logUunlink/Ulink其中，ILmin为待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗，即测试辅助装置的插入损耗；Uunlink为未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值，Ulink为接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值。优选的，以min(|20logUi/Uo-ILmin|)为最优化目标函数，优化测试辅助装置的拓扑与参数；其中，Ui为测试辅助装置二端口网络输入端电压值，Uo为输出端电压值。优选的，确定最终测试辅助装置的拓扑与参数的方法为：搭建仿真模型，接入测试辅助装置，将未接入测试辅助装置时待测端口的干扰噪声的时域波形数据作为仿真模型的输入，优化测试辅助装置的拓扑与参数，直至仿真验证确认待测端口的干扰噪声时域幅值经过测试辅助装置衰减至干扰噪声期望时域幅值要求范围内，确定最终测试辅助装置的拓扑与参数。优选的，测试辅助装置采用三阶RLC无源高通滤波器。优选的，电磁干扰噪声测试包括牵引系统输入端口的共模干扰电压噪声测试。优选的，在牵引系统输入端口正负线间接入两个相同规格的电容，使用示波器和高压差分电压探头，采集电容中点对地的电压，得到未接入测试辅助装置时待测输入端口的共模干扰电压噪声的全频段时域波形。优选的，将测试辅助装置接至牵引系统母线和地线之间，采用无源电压探头测试测试辅助装置二端口网络输出端电压值，示波器上显示经过测试辅助装置衰减后的高频段共模干扰电压噪声。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本专利技术针对电磁干扰噪声测试中，无法采集高频段低幅值干扰噪声的问题，提供了一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，通过将设定的理想垂直量程档位确定为接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值，根据未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值与接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值，确定待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗；根据最低插入损耗，选择测试辅助装置的拓扑与参数，并接入测试辅助装置，优化测试辅助装置的拓扑与参数，直至干扰噪声衰减至干扰噪声期望时域幅值要求范围内，确定最终测试辅助装置的拓扑与参数。即本专利技术在不更换高性能示波器的条件下，通过接入简易的测试辅助装置衰减干扰噪声的峰峰值，间接地调小示波器的垂直量程档位，提高示波器采集信号的最小幅值精度，保证示波器能够采集到高频段内的经过衰减的传导电磁干扰噪声，实现采集高频段低幅值干扰噪声的目的，节约了测试成本。该测试辅助装置不仅可以应用于1500V端口的共模干扰电压噪声测试，而且还可以设计出满足其他输入或输出端口的传导干扰电压噪声、电流噪声的测试辅助装置，具有普适性。附图说明图1为本专利技术的电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法总设计流程图；图2为实施例提供的牵引系统共模干扰电压噪声的测试连接图；图3为共模干扰电压噪声的全频段时域波形图；图4为测试辅助装置拓扑图；图5为测试辅助装置的仿真模型；图6为测试辅助装置二端口网络输出端电压波形(电阻R2端电压)；图7为测试辅助装置接入牵引系统进行测试的连接图；图8为接入测试辅助装置后的共模干扰电压噪声测试结果。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行进一步的描述。本专利技术提供了一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，如图1所示，包括：(1)搭建测试环境，采集未接入测试辅助装置时待测端口的干扰噪声的时域波形，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值：采集未接入测试辅助装置时待测端口的干扰噪声的全频段时域波形，并设计数字滤波器，将全频段时域波形离散为各分频段时域波形，并统计各分频段干扰噪声时域幅值，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值。(2)测试示波器的本底噪声，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，其特征在于，包括：/n搭建测试环境，采集未接入测试辅助装置时待测端口的干扰噪声的时域波形，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值；/n测试示波器的本底噪声，并根据本底噪声设定干扰噪声测试的理想垂直量程档位，并将设定的理想垂直量程档位确定为接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值；/n根据未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值与接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值，确定待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗；/n根据最低插入损耗，初步选择测试辅助装置的拓扑与参数；/n接入测试辅助装置，优化测试辅助装置的拓扑与参数，直至验证确认待测端口的干扰噪声时域幅值经过测试辅助装置衰减至干扰噪声期望时域幅值要求范围内，确定最终测试辅助装置的拓扑与参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，其特征在于，包括：
搭建测试环境，采集未接入测试辅助装置时待测端口的干扰噪声的时域波形，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值；
测试示波器的本底噪声，并根据本底噪声设定干扰噪声测试的理想垂直量程档位，并将设定的理想垂直量程档位确定为接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值；
根据未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值与接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值，确定待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗；
根据最低插入损耗，初步选择测试辅助装置的拓扑与参数；
接入测试辅助装置，优化测试辅助装置的拓扑与参数，直至验证确认待测端口的干扰噪声时域幅值经过测试辅助装置衰减至干扰噪声期望时域幅值要求范围内，确定最终测试辅助装置的拓扑与参数。


2.根据权利要求1所述的电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，其特征在于，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值的方法为：
采集未接入测试辅助装置时待测端口的干扰噪声的全频段时域波形，并设计数字滤波器，将全频段时域波形离散为各分频段时域波形，并统计各分频段干扰噪声时域幅值，确定未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值。


3.根据权利要求1或2所述的电磁干扰噪声测试辅助装置的设计方法，其特征在于，待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗为：
ILmin＝20logUunlink/Ulink
其中，ILmin为待测端口干扰噪声需要的最低插入损耗，即测试辅助装置的插入损耗；Uunlink为未接入测试辅助装置时的干扰噪声时域幅值，Ulink为接入测试辅助装置时的干扰噪声期望时域幅值。

...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁文琦，杨其林，范开江，王明星，陈树亮，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，青岛思锐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37