一種工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置，包括連接到工頻用電設(shè)備輸出端的頻譜儀，還在工頻用電設(shè)備電源輸入端設(shè)置有低通隔離電路，在工頻用電設(shè)備信號輸出端與所述的頻譜儀之間設(shè)置有高通耦合電路；所述的低通隔離電路輸入端接工頻電源的火線和零線，輸出純凈工頻頻率的工頻電源的火線和零線接被測設(shè)備；所述的被測設(shè)備得電工作從輸出端輸出電信號；所述的高通耦合電路的輸入端接工頻用電設(shè)備輸出端，耦合輸出純凈的工頻用電設(shè)備發(fā)出的電信號進(jìn)入所述的頻譜儀。本實用新型通過工頻用電設(shè)備提供純凈的工頻電源，該電源只有工頻頻率信號輸入到工頻用電設(shè)備，然后，對工頻用電設(shè)備輸出隔離工頻信號后，就可以采用頻譜儀測量工頻用電設(shè)備輸出的頻譜。
【專利說明】一種工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及頻譜測量工具領(lǐng)域，特別涉及一種測量工頻用電設(shè)備輸出的頻
-1'TfeP曰。
【背景技術(shù)】
[0002]目前電器設(shè)備使用的電源一般采用兩種其一為工頻電源，另外一個是直流電源，但很多時候直流電源設(shè)備的電源都是采用工頻電源通過整流濾波產(chǎn)生的直流電，總之，目前使用的電器設(shè)備所采用的電源從根本上說都可以說是工頻電源。工頻就是一般的市電(工業(yè)用電)頻率，一般是50Hz或者60Hz。目前，工頻電源又稱市電，由于市電需要通過電網(wǎng)從電源地傳送到電器設(shè)備處，在傳送過程和發(fā)電過程中加入了非常豐富的頻率。這樣的電源在進(jìn)入到電器設(shè)備的電源輸入端后雖然需要通過濾波整流才能使用，但豐富的頻率還有許多通過這些電路進(jìn)入設(shè)備中，甚至混入到設(shè)備的輸出信號中，這樣，在對電器設(shè)備進(jìn)行EMC檢測時，如果需要檢測純電器設(shè)備本身輸出的信號的頻譜時，卻不能獲得，只有檢測到混有工頻電源中的頻率的輸出信號，這樣，采用普通頻譜儀對電器設(shè)備輸出的信號進(jìn)行檢測，只能檢測到混有工頻信號頻率的輸出信號的頻譜。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型為了克服在對電器設(shè)備進(jìn)行EMC檢測等檢測時，只能采用普通頻譜儀測量混有工頻信號頻率的輸出信號頻譜，而不能獲得由工頻電器設(shè)備本身輸出的純的輸出信號的頻譜的不足，提供一種工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是:一種工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置，包括連接到工頻用電設(shè)備輸出端的頻譜儀，還在工頻用電設(shè)備電源輸入端設(shè)置有低通隔離電路，在工頻用電設(shè)備信號輸出端與所述的頻譜儀之間設(shè)置有高通耦合電路；
[0005]所述的低通隔離電路輸入端接工頻電源的火線和零線，輸出純凈工頻頻率的工頻電源的火線和零線接被測設(shè)備；所述的被測設(shè)備得電工作從輸出端輸出電信號；
[0006]所述的高通耦合電路的輸入端接工頻用電設(shè)備輸出端，耦合輸出純凈的工頻用電設(shè)備發(fā)出的電信號進(jìn)入所述的頻譜儀。
[0007]進(jìn)一步的，上述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置中:所述的低通隔離電路包括:工頻變壓器、共模電感、多階低通濾波器；所述的工頻變壓器初級線圈接工頻電源的火線和零線，1:1耦合工頻電源到次級線圈；所述的共模電感兩端分別接所述的工頻變壓器的次級線圈和多階低通濾波器的輸入端，多階低通濾波器的輸出端接輸出設(shè)備。
[0008]進(jìn)一步的，上述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置中:所述的多階低通濾波器為由電感、電容級連組成的六階以上的多階低通濾波器。
[0009]進(jìn)一步的，上述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置中:所述的多階低通濾波器為由電感、電容級連組成的8階低通濾波器。
[0010]進(jìn)一步的，上述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置中:還包括磁珠，所述的磁珠串連在多階低通濾波器的輸出端與被測設(shè)備之間。
[0011]進(jìn)一步的，上述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置中:所述的高通耦合電路包括耦合電容和高頻變壓器，所述的耦合電容和高頻變壓器串聯(lián)之后并聯(lián)在工頻用電設(shè)備輸出端。
[0012]本實用新型通過工頻用電設(shè)備提供純凈的工頻電源，該電源只有工頻頻率信號輸入到工頻用電設(shè)備，然后，對工頻用電設(shè)備輸出隔離工頻信號后，就可以采用頻譜儀測量工頻用電設(shè)備輸出的頻譜。
[0013]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作較為詳細(xì)的描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型原理圖。
[0015]圖2是本實用新型實施例1電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]本實施例是一種用來檢測PLC調(diào)制解調(diào)器的頻譜的設(shè)備，PLC調(diào)制解調(diào)器在生產(chǎn)時需要進(jìn)行EMC (電磁兼容)測試，在進(jìn)行EMC測試時，為了保證測試結(jié)果可靠，只需要在PLC調(diào)制解調(diào)器工作時，對于電路等其它地方所產(chǎn)生的噪聲需要濾除。
[0017]首先、給PLC調(diào)制解調(diào)器提供純凈的工頻電源，本實施例采用的工頻電源是由電網(wǎng)(市電電網(wǎng))提供的110V?250VAC 50Hz/60Hz的市電信號，通過低通濾波將電網(wǎng)中的復(fù)雜的電磁信號隔離，只為PLC調(diào)制解調(diào)器提供純凈的110V?250VAC 50Hz/60Hz的工頻電源信號。純凈的110V?250VAC 50Hz/60Hz的工頻電源信號通過一對導(dǎo)線輸入到PLC調(diào)制解調(diào)器。
[0018]該步驟中，讓工頻市電的火線和零線通過采用本實施例的設(shè)備隔離(濾除)除工頻市電外的所有信號，給后端設(shè)備提供純凈無外來干擾的工頻頻率的市電電源。
[0019]其次，PLC調(diào)制解調(diào)器在獲得純凈的IlOV?250VAC 50Hz/60Hz的工頻電源，開始工作，產(chǎn)生電力線載波訊號從工頻電源同一對導(dǎo)線輸出。
[0020]該步驟中，被測設(shè)備(如:PLC調(diào)制解調(diào)器)接入濾波后的火線和零線上，得電進(jìn)行工作，被測設(shè)備同時向自身輸入的電力線上(火線和零線)，輸出信號，火線和零線上疊加的電信號可以是通訊信號，也可以是雜波噪聲信號。
[0021]最后，利用高通耦合電路將電力線載波訊號輸出，這里還需要將純凈的工頻電源的50Hz信號濾去，最后輸出的是理想的PLC調(diào)制解調(diào)器所產(chǎn)生的全部信號，沒有其它信號了，可以進(jìn)行EMC測試等。
[0022]本實施例只是對PLC調(diào)制解調(diào)器輸出的電信號進(jìn)行分離，在實際應(yīng)用中其它一切設(shè)備所產(chǎn)生的電信號都可以從復(fù)雜的電網(wǎng)信號中分離出來。因此，上面說的電信號可以是通訊信號，也可以是雜波噪聲信號。電力線載波上的信號是連接在電網(wǎng)中的設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的所有的信號。
[0023]本實施例的基于電力線載波訊號分離系統(tǒng)如圖1和圖2所示，包括三個部分:
[0024]1、電力載波耦合與信號衰減電路。(又可以稱為低通隔離電路)；
[0025]2、電力載波衰減與信號耦合電路。(又可以稱為高通耦合電路)；
[0026]3、接插件。(又可以稱為插座和RF信號連接設(shè)備)。[0027]電力載波耦合與信號衰減電路。(又可以稱為低通隔離電路)，由四級組成。
[0028]第一級由工頻變壓器組成，負(fù)責(zé)1:1的耦合50Hz / 60Hz的市電載波，同時硅鋼片屬性的變壓器，對市電上的有用信號與噪聲信號耦合都有衰減作用。目前，工頻變壓器只限對工頻電力載波的耦合達(dá)到最佳效果。
[0029]第二級是共模電感，共模電感串連在工頻變壓器的次級線圈兩端，過濾共模的電磁干擾信號。共模電感也是起EMI濾波的作用，用于抑制高速信號線產(chǎn)生的電磁波向外輻射發(fā)射。
[0030]第三級由電感、電容組成的多階低通濾波器，最好是6階以上，本實施例用的是8階低通濾波器。用于衰減IMhz-1OOMhz頻段內(nèi)的信號。兩級組合衰減應(yīng)該大于_70dbm。越大衰減越強，性能越好。
[0031]第四級由串連在輸入到PLC調(diào)制解調(diào)器的導(dǎo)線上，兩根導(dǎo)線上各串連兩個磁珠，磁珠的全稱為鐵氧體磁珠濾波器(另有一種是非晶合金磁性材料制作的磁珠)，是一種抗干擾元件，濾除高頻噪聲效果顯著。鐵氧體材料的特點是高頻損耗非常大，具有很高的導(dǎo)磁率。
[0032]鐵氧體對低頻電流幾乎沒有什么阻抗，而對較高頻率的電流會產(chǎn)生較大的衰減。對于抑制電磁干擾用的鐵氧體，最重要的性能參數(shù)為磁導(dǎo)率μ和飽和磁通密度Bs。它的等效電路為一個電感和一個電阻串聯(lián)，兩個元件的值都與磁珠的長度成比例。當(dāng)導(dǎo)線穿過這種鐵氧體磁芯時，所構(gòu)成的電感阻抗是隨著頻率的升高而增加。高頻電流在其中以熱量形式散發(fā)。在低頻段，阻抗由電感的感抗構(gòu)成。低頻時電阻R很小，磁芯的磁導(dǎo)率較高，因此電感量較大，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制，并且這時磁芯的損耗較小.整個器件是一個低損耗，高Q特性的電感。這種電感容易造成諧振.因此在低頻段有時可能出現(xiàn)使用鐵氧體磁珠后，干擾增強的現(xiàn)象。在高頻段，阻抗由電阻成分構(gòu)成，隨著頻率升高，磁芯的磁導(dǎo)率降低，導(dǎo)致電感的電感量減小，感抗成分減小這時磁芯的損耗增加，電阻成分增力口，導(dǎo)致總的阻抗增加。當(dāng)高頻信號通過鐵氧體時，電磁干擾被吸收并轉(zhuǎn)換成熱能的形式耗散掉。
[0033]在實際應(yīng)用過程中，磁珠的多少和大小根據(jù)不同需要，可以調(diào)整，同時，根據(jù)電路衰減值的略微大小調(diào)整，也可以是O歐姆電阻或者跳線。
[0034]電力載波衰減與信號耦合電路。(又可以稱為高通耦合電路)；基本由兩級組成。
[0035]第一級采用高耐壓的安規(guī)電容耦合。
[0036]第二級采用符合安規(guī)要求的信號變壓器耦合。采用高頻變壓器，高頻變壓器的耦合頻率高于工頻變壓器，在高頻變壓器磁芯的材質(zhì)的特性范圍內(nèi)，頻率耦合效果極佳，除工頻信號外，其余高頻率的信號都具有較小的衰減。
[0037]接插件，基本由三個組成。
[0038]第一個:輸入插座。
[0039]第二個:輸出插座。
[0040]第三個:RF射頻連接插座。
[0041]另夕卜，低通隔離電路到PLC調(diào)制解調(diào)器之間的導(dǎo)線不能很長，要小于 ，，是電力線載波訊號中最高頻率的波長，如果大于這個長度，將會有天線效應(yīng)，此時
4 Ar在這一段導(dǎo)線上將會接收到環(huán)境復(fù)雜的電波信號，影響最后輸出的電力線載波訊號的純凈度。
[0042]本實施例的工作原理如下:
[0043]通過設(shè)備的市電輸入插座端口經(jīng)過電線連接市電的插座，將IlOV /60Hz或者220V/50HZ交流市電提供給本設(shè)備。
[0044]IlOV /60Hz或者220V/50Hz的市電載波將通過低通電路，除了 50Hz/60hz的市電載波以外，濾除市電上的所有信號包含:有用的PLC通訊信號與雜波干擾信號。通俗點說:就是提供一個理想狀態(tài)下非常干凈的IlOV /60Hz或者220V/50Hz的電力載波。
[0045]通過設(shè)備的插座端口，插入被測PLC調(diào)制解調(diào)器。PLC調(diào)制解調(diào)器供電后開始工作，反過來向插座發(fā)射高頻通訊信號。
[0046]在低通濾波電路的濾波衰減下，插座的電力高頻通訊信號，將通過高通濾波電路耦合分離出來。分離信號的強弱取決于高頻變壓器的工作曲線特性，與線圈匝比。高頻變壓器的磁芯材料無法耦合50Hz / 60Hz的電力載波信號，只能耦合IOKhz以上的高頻信號(耦合頻率的最小取決于高頻變壓器磁芯材質(zhì))。
[0047]本實施例中低通濾波器，器件選型好，自激頻點高的元器件可以省略工頻變壓器，進(jìn)一步降低設(shè)備成本，后續(xù)方案會進(jìn)一步改進(jìn)。
[0048]本實施例產(chǎn)品可以使用在全市電電壓范圍內(nèi):90V_265V。
[0049]本實施例主要是給PLC調(diào)制解調(diào)器提供一個理想環(huán)境，測試PLC調(diào)制解調(diào)器通信的最佳狀態(tài)。
[0050]由于輸入電壓高，選型的器件耐壓高，體積較大，器件分布參數(shù)的大小(俗稱:寄生電容)，與器件本身的自激頻點特性，直接影響低通濾波器衰減值的高低，該技術(shù)主要是克服并改善低通濾波電路衰減值，能夠達(dá)到_70dbm以上，后續(xù)還會開發(fā)更高衰減的低通濾波器。
[0051]目前本實施例的頻譜測量設(shè)備，正在運用到的領(lǐng)域有，電源噪聲測試，一方面可以測量可以用于初步判斷是否符合國際標(biāo)準(zhǔn)，另一方面可以用于衡量PLC調(diào)制解調(diào)器的一個很重要指標(biāo):信噪比。在本實施例的頻譜測量設(shè)備的正確設(shè)置下，測量結(jié)果頻點大于IMhz的噪聲等于儀器背景噪聲，可以達(dá)到PLC的最佳信噪比，正好彌補了這一產(chǎn)品方面的技術(shù)空白。
[0052]本實施例的頻譜測量設(shè)備還可以用于其它工頻用電設(shè)備中測量這些設(shè)備本身工作過程中輸出的頻譜信號。
【權(quán)利要求】
1.一種工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置，包括連接到工頻用電設(shè)備輸出端的頻譜儀，其特征在于:還在工頻用電設(shè)備電源輸入端設(shè)置有低通隔離電路，在工頻用電設(shè)備信號輸出端與所述的頻譜儀之間設(shè)置有高通耦合電路； 所述的低通隔離電路輸入端接工頻電源的火線和零線，輸出純凈工頻頻率的工頻電源的火線和零線接被測設(shè)備；所述的被測設(shè)備得電工作從輸出端輸出電信號； 所述的高通耦合電路的輸入端接工頻用電設(shè)備輸出端，耦合輸出純凈的工頻用電設(shè)備發(fā)出的電信號進(jìn)入所述的頻譜儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置，其特征在于:所述的低通隔離電路包括:工頻變壓器、共模電感、多階低通濾波器；所述的工頻變壓器初級線圈接工頻電源的火線和零線，1:1耦合工頻電源到次級線圈；所述的共模電感兩端分別接所述的工頻變壓器的次級線圈和多階低通濾波器的輸入端，多階低通濾波器的輸出端接輸出設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置，其特征在于:所述的多階低通濾波器為由電感、電容級連組成的六階以上的多階低通濾波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置，其特征在于:所述的多階低通濾波器為由電感、電容級連組成的8階低通濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置，其特征在于:還包括磁珠，所述的磁珠串連在多階低通濾波器的輸出端與被測設(shè)備之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一所述的工頻用電設(shè)備的輸出頻譜測量裝置，其特征在于:所述的高通耦合電路包括耦合電容和高頻變壓器，所述的耦合電容和高頻變壓器串聯(lián)之后并聯(lián)在工頻用電設(shè)備輸出端。
【文檔編號】G01R15/14GK203535099SQ201320632583
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】謝卓 申請人:深圳市共進(jìn)電子股份有限公司