线圈脉冲测试原理及测试方案介绍

1．线圈脉冲测试原理

线圈脉冲测试原理图

上图中： C1：储能电容
C2：谐振容量
Cp：线圈两端等效并联电容
R： 能量消耗等效并联电阻
Lx：线圈等效电感

预先对储能电容C1充电，充电电压为仪器设定的最大电压，以一极短暂的时间将开关SW1合上，在SW1合上器件，由于C1≥C2，C1快速对C2充电，经过一段时间后SW1断开。同时，该激励脉冲同时加于一被测线圈Lx，C2、Rp、Lx将呈现一自由衰减震荡，该衰减震荡呈指数下降趋势并调制以正弦信号。根据其与谐振电容C2的衰减振荡情况来了解线圈内部状态来判断该绕线元件品质情况（包含线圈自身的绝缘，绕线电感量）。

线圈的衰减震荡曲线

线圈类产品（如变压器、电机等）由于绕线材料、磁性材料、骨架、加工工艺等因素的影响会产生线圈层间、匝间及引脚间等绝缘性能的降低。
线圈的脉冲测试可在不损坏被测件的条件下测试其电气性能。这种测试方法能在短暂的瞬间判别线圈的品质。测量时将与标准线圈测量时同样的脉冲通过电容器放电施加于被测线圈，由于线圈电感量、杂散电容和Q值的存在，将响应一个对应于该放电脉冲的电压衰减波形，比较该衰减波形的某些特征，可以检测线圈匝间和层间短路及圈数和磁性材料的差异, 如果施加一个高电压脉冲，根据出现的电晕或层间放电来判断绝缘不良。

2．脉冲测试方案简述

一般地，线圈脉冲测试有两种测试方案，即模拟式和数字式两种。同惠提供模拟式的TH2881型匝间绝缘测试仪和数字式TH2882系列脉冲式线圈测试仪。
（1）模拟式线圈脉冲测试仪：TH2881A匝间绝缘测试仪。该仪器的脉冲测试是一种传统测试方法，仪器提供两个高压脉冲输出口H1和H2，将被测线圈与标准线圈同时测试，在CRT上观察被测线圈的衰减谐振波形与标准线圈波形的差异来判断被测线圈质量的优劣。

以下为TH2881A对线圈进行测试举例：标准件与被测件的衰减振荡波形基本重合无显著差异，则被测绕组匝间绝缘无故障；被测件与标准件波形不符，表明被测绕组匝间绝缘有故障。显示故障波形时刻能伴有放电声，或可看见放电火花和嗅到臭氧，显示波形呈现放电毛刺和波形跳动。

正常波形 匝间绝缘不良

短路波形 断线波形
被测件绕组断线，即开路，显示的波形呈一条弧线，有时会在断线处出现放电现象；若被测件绕组完全短路，则显示的波形呈一条横线。
模拟式测试仪优点是：观察波形比较直观；操作方便。缺点是：受人为因素影响大，无法用数据来判别产品优劣；需将标准件长时间加于测试端，会因标准件长时间承受高压而老化从而影响测试结果；电感量小的被测件很难测量，一般适用于1mH以上的线圈产品，如各种电机等；测试端长时间输出高压脉冲，影响仪器寿命，测试时每20mS输出一次脉冲，以使CRT能得到稳定可视的波形； 小电感量测试时由于很短的屏幕显示时间，会使显示亮度大大降低而影响观察。
（2）数字存储式线圈脉冲测试仪：H2882-3/TH2882-5/TH2882S-3/TH2882S-5, 该系列产品采用高速数字采样的方法，将标准线圈的波形存储于仪器中，测试时将被测波形与标准波形比较，根据设定的判据（面积、面积差、过零点、电晕等）以决定被测线圈的优劣。

该方法优点是：

高速数字取样使判别过程由仪器自动完成，可排除人为影响因素；测试时无需同时测量标准样件，所有测试使用统一判据，标准样件波形可存储、调用、转存、多机共用等；可测试电感量范围很宽，最小可测试10µH的线圈，基本适应各种线圈产品的测试；高压是瞬间输出的，一次测试理论上只需输出一次高压脉冲，大大延长了仪器寿命；不存在显示亮度问题，波形可选择在最佳状态下显示；由于数字化和智能化技术的采用，可执行许多附加的分析功能，如时间与周期测量、电压测量、多次平均、连续测试、输出电压的自动电平控制（ALC）、PASS/FAILL的声音模式选择等；可采用多种形式的判据以分辨出被测线圈质量的细微变化，如面积、面积差、过零点、电晕等； 使用多种接口于不同的目的，例如USB接口用于数据和标准波形的转存和保存，IEEE488接口和RS232接口用于人机通讯或组成自动测试系统，HANDLER/SCANNER接口用于自动机械处理器和脉冲式变压器线圈自动测试系统。