如何正確使用示波器？

一、前言

如何正確使用儀器儀表是每一位工程師必要的要求，特別是示波器，很多人都不注意隔離等限制，以至于發(fā)生炸探頭等事件，那么在使用示波器時(shí)有哪些不安全操作呢？

二、不安全操作之浮地測(cè)量

有些工程師會(huì)有這樣的一個(gè)習(xí)慣：當(dāng)要測(cè)量高壓信號(hào)時(shí)，習(xí)慣性的把電源插頭的保護(hù)地?cái)嚅_(kāi)，使用普通無(wú)源探頭直接進(jìn)行高壓的浮地測(cè)量。實(shí)際上這么做還是有危害的。

常見(jiàn)現(xiàn)象舉例：觸摸示波器外殼感覺(jué)到觸電

檢查：1.示波器電源地是否人為斷開(kāi)或接觸不良；2.換個(gè)插排；3.所在的大樓地未接好。 原因：Y電容是跨接在電源的火線和地線，零線和地線的電容，如圖1所示，主要起到濾波保護(hù)的作用，并抑制共模干擾，其屬于安規(guī)電容，電容器失效后不會(huì)導(dǎo)致電擊，不會(huì)危及人身安全。當(dāng)電源插頭的保護(hù)地?cái)嚅_(kāi)時(shí)，220V電壓經(jīng)Y電容分壓，中間110V電壓直接加在示波器金屬外殼上，當(dāng)人觸碰到帶電區(qū)域時(shí)則會(huì)發(fā)生被針扎一樣的觸電現(xiàn)象，雖不會(huì)危及人身安全，但是也屬于危險(xiǎn)操作。

圖1 電源電路原理圖

三、不安全操作之拿起探頭就接線測(cè)量

常見(jiàn)現(xiàn)象舉例：跳閘/被測(cè)電路板被燒穿/示波器或探頭被燒毀

檢查：1.被測(cè)信號(hào)的地與示波器校準(zhǔn)信號(hào)的地是否共地；2.測(cè)量市電時(shí)是否直接用單一無(wú)源探頭進(jìn)行測(cè)量。 分析原因之前先了解什么是市電，以及供電線路的組成。我國(guó)市電（居民用電）規(guī)格為交流220V@50Hz，供電線路即電源三插頭中的電線由火線、零線和地線組成，具體如圖2所示。

l火線（L）：也稱(chēng)相線，由發(fā)電站或變電站提供，電壓220V，人體接觸會(huì)有危險(xiǎn)；

l零線（N）：為火線提供回路，在發(fā)電站或變電站端接地；由于是遠(yuǎn)端接地，因此在居民樓用戶(hù)端電位不一定為零，可能帶弱電，但相對(duì)安全； 地線（E）：零電勢(shì)參考點(diǎn)，在居民樓用戶(hù)端接大地，零電壓，絕對(duì)安全。

圖2 三線的關(guān)系 原因：電源系統(tǒng)測(cè)試中經(jīng)常要求測(cè)量三相供電中的火線與火線，或者火線與零（中）線的相對(duì)電壓差，而普通數(shù)字示波器所有通道共地，相互間不隔離。所有施加到示波器上以及由示波器提供的信號(hào)都具有一個(gè)公共的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)通常是示波器機(jī)殼通過(guò)使用交流電源設(shè)備電源線中的第三根導(dǎo)線地線，將探頭地線連到一個(gè)測(cè)試點(diǎn)上。如果這時(shí)使用單端探頭測(cè)量，那么單端探頭的地線與供電線直接相連，后果將會(huì)是短路。

四、規(guī)范操作

1.接線測(cè)量前對(duì)“地”自檢 接線前我們?nèi)绾闻袛嗵筋^上的地能否直接接被測(cè)板子的地呢？很簡(jiǎn)單，三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)自檢： 準(zhǔn)備工具：被測(cè)板子、萬(wàn)用表、示波器

（1）準(zhǔn)備：萬(wàn)用表開(kāi)啟，選擇交流最大檔；

（2）接線：示波器和被測(cè)板子分別接好電源，暫不通電；萬(wàn)用表的表筆一端接示波器校準(zhǔn)信號(hào)的地，另一端接被測(cè)板子的地。簡(jiǎn)易接線圖如圖3所示；

（3）測(cè)量：各自通電，測(cè)量交流值。 此時(shí)若測(cè)量數(shù)值不為0，則說(shuō)明被測(cè)板子與示波器的地之間有壓差，示意圖如圖4所示。則不能直接用單一無(wú)源探頭地夾連接被測(cè)板子上的地。

圖3 測(cè)量壓差接線圖

圖4 當(dāng)存在壓差時(shí)不能直接將兩“地”相連

1.“A-B”偽差分測(cè)市電

采用普通無(wú)源探頭應(yīng)用“A-B”法對(duì)市電進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)將兩通道探頭的負(fù)端（地）均接至電源地線，一個(gè)通道的探頭探針（正端）接零線，另一個(gè)通道的探頭探針（正端）接火線（如圖5左所示），則兩通道的測(cè)量差值即為市電波形。 但該方法會(huì)有測(cè)量誤差，在信號(hào)時(shí)低頻信號(hào)，信號(hào)幅度足夠大，能夠超過(guò)任何擔(dān)心的噪聲情況下，可以采取這種方法。

圖5 測(cè)量市電推薦接線圖

1.最佳測(cè)量法：使用高壓差分探頭 使用高壓差分探頭進(jìn)行測(cè)量是既安全又能使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確的方法。浮地測(cè)量和測(cè)市電（接線圖如圖5 右所示）的最佳解決辦法就是使用高共模抑制比的差分探頭，因?yàn)閮蓚€(gè)輸入端都不存在接地的問(wèn)題，兩路輸入信號(hào)的差分運(yùn)算在探頭前端放大器完成，傳輸?shù)绞静ㄆ魍ǖ赖男盘?hào)是已差分后的電壓，可實(shí)現(xiàn)安全的測(cè)量。

圖6 高壓差分探頭

五、最后

高壓差分探頭雖然相比普通無(wú)源探頭價(jià)格更昂貴，但在測(cè)量高壓信號(hào)時(shí)，能確保測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確且更安全，市電和浮地測(cè)量推薦使用。

編輯：黃飛