Kalibrierung
Die hier beschriebenen
Programme TRAS-KAL und TRAS-TEIL gehören im Allgemeinen nicht zum normalen
Lieferumfang, bei Bedarf oder Interesse wenden Sie sich bitte an den Hersteller
oder an die zuständige Vertretung.
Für die Prüfungen und Kalibrierungen nach IEC 1083-1 und IEC-60-2 werden
hochpräzise Kalibriergeneratoren benötigt, die von ihrer Funktionalität her möglichst
auf das zu kalibrierende digitale Stoßspannungs-Meßsystem abgestimmt sein
sollten. Für diese Aufgabe wurde eine Familie neuer Kalibriergeneratoren
einschließlich der notwendigen Software für eine schnelle und kostensparende
Kalibrierung im Prüffeld entwickelt, welche die Durchführung aller in IEC
1083-1 und IEC 60-2 geforderten Kalibrierungen und Prüfungen ermöglicht.
Das Impuls-Kalibrator-System KAL 1000 ist ein modulares System zur Kalibrierung
von Impulsmeßsystemen für die Hochspannungs-Prüftechnik. Der modulare Aufbau
des Systems ermöglicht es, für eine definierte Aufgabenstellung eine optimal
zugeschnittene KAL-Konfiguration zusammenzustellen.
Diese Modularität erlaubt es ferner, ein bestehendes KAL-System bei wachsenden
oder sich ändernden Anforderungen zu erweitern oder umzukonfigurieren.
Die technische Auslegung des Impuls-Kalibrator-Systems KAL 1000 berücksichtigt
die internationale Norm IEC 1083-1, Digitalrecorder zur Messung bei Stoßspannungs-
und Stoßstromprüfungen und die zu erwartenden Bestimmungen der in Revision
befindlichen Norm IEC 60-2.
Die Kalibrierung der Messbereiche der digitalen Stoßspannungs-Meßsysteme TR-AS 25-8/10/12 oder TR-AS 100/200-8/10/12 nach IEC 1083-1 als "Performance Check" kann entweder als Impuls-Kalibrierung oder alternativ mittels einer separaten Kalibrierung von Spannung und Zeit als Kalibrierung mit Sprungspannung und als Zeitkalibrierung durchgeführt werden.
Kalibriersoftware TRAS - KAL |
Die automatische Steuerung
des Impuls-Kalibrator -Systems erfolgt über eine koaxiale Verbindungsleitung
mit Hilfe eines im digitalen Stoßspannungs-Meßsystem TR-AS eingebauten oder
nachrüstbaren Relais.
Die zu kalibrierenden Kanäle werden einzeln oder parallel mit koaxialen Messleitungen
an den Ausgang des Kalibrators angeschlossen.
Achtung:
Steckverbindungen nur spannungslos stecken!
Die Kalibrierung erfolgt nach Einstellung
der Kalibrierspannung in allen Kanälen gleichzeitig für den gewählten Messbereich.
Es werden automatisch mit Hilfe des Steuerrelais im Meßsystem die vorgewählte
Anzahl von z.B. 20 Messungen durchgeführt und nach IEC 1083-1 ausgewertet.
Die größte Abweichung und der gemeinsame Mittelwert der gewählten (20)
Aufnahmen werden in einer Protokoll-Datei für die nachträgliche Erstellung des
Kalibrier-Zertifikates gespeichert.
Das Grundgerät beinhaltet für die Aufladung der Kalibriergeneratoren ein
elektronisch geregeltes Hochspannungsladegerät mit genau einstellbarer
Ausgangsspannung, die an einer koaxialen Ausgangsbuchse anliegt und zusätzlich
an zwei Messbuchsen mit Hilfe eines geeichten Gleichspannungs-Multimeters
gemessen werden kann.
Hierdurch ist die Rückführung auf eine Kalibrierstelle oder die PTB möglich.
Zu Beginn des automatischen Kalibrierablaufes ist der eingestellte Wert dieser
Ladegleichspannung als Bezugswert für die Berechnungen mit Hilfe der Tastatur
in das Meßsystem einzugeben.
Applikation „Recorder Kalibrierung“ wählen. Es wird ein Formular zur Eingabe von Daten geöffnet.
Hier ist zunächst ein
Projekt zu selektieren oder neu anzulegen.
Es muss kein Test – Setup, keine Darstellung und kein Einstellmenü selektiert
werden. Daten, die den Prüfling beschreiben wie Seriennummer, Datum usw. in
Formular eintragen.
Kalibrator - Typ und Kalibrator - Profil
Es ist der verwendete Kalibrator-Typ KAL 1000 und als Profilname die Serien-Nr. des verwendeten Kalibrators zu selektieren. Die Eingabe KAL 1000 ohne SerienNr. definiert einen Kalibrator mit Nennparametern nach IEC 1082-1. In dem Formular Kalibrator-Profil können die Kalibrierergebnisse einer Kalibrierung des Kalibrators eingegeben werden und hier abhängig von der Serien-Nr. z.B. KAL1000#190 selektiert werden.
Erstellen eines Kalibratorprofils
Zu jedem Kalibrator sollte ein eigenes
Profil erstellt werden. Zur Eingabe der Daten muss als erstes der Profilname
eingegeben werden. Wir empfehlen, das DKD – Protokoll zur Erstellung des
Profils zu verwenden und als Profilname KAL1000SerNr oder DKDKalNr zu verwenden.
Es ist für jede Impulsform die Eingabe der Ladespannung und der zugeordneten
Nennwerte aus dem Kalibrierprotokoll vorzunehmen, wobei die Daten zeilenweise
mit + eingeben werden.
Die Profiltabelle arbeitet mit linearer Interpolation im Bereich <= der
eingegebenen Ladespannungs-Eckwerte, als unterster Eckwert wird automatisch Null
Volt zugrundegelegt.
Impulsformund Messeingang
Die zu kalibrierende Impulsform und der Messeingang ist hier zu selektieren.
Start der Kalibrierung / Messbereich
Nach starten der Kalibrierung sind die entsprechenden Eingaben vorzunehmen. Der Recorder kann in den gewünschten Messbereichen unter Einhaltung der im Kalibrierzertifikat des KAL 1000 dokumentierten Spannungsgrenzen kalibriert werden. Die zu kalibrierenden Messbereiche werden nach dem Prüfstart in einem Formular selektiert.
Bei Einbau des KAL 1000 in den Messschrank MIRA ist optional eine automatische Spannungssteuerung mit der Steuerkarte KAL-DAC16 möglich. KAL-DAC16 stellt die Ladespannung des KAL 1000 automatisch für alle selektierten Messbereiche für die gewählte Impulsform und Polarität ein. Vor Start die am KAL 1000 angezeigte Ladespannung für 1 V Ausgabespannung eingeben. Die gespeicherten Messergebnisse können in einem Protokoll ausgegeben werden.
Impuls - Kalibrierung
Die Impuls-Kalibrierung erfolgt mit dem
Kalibrier-Impuls-Generator KAL-LI 0.84/60 (optional KAL-LI 1.56/60) für vollen
oder abgeschnittenen Blitzstoß oder mit dem Kalibrier-Impuls-Generator KAL-SI
20/4000 (optional KAL-SI 250/2500) für vollen oder abgeschnittenen Schaltstoß.
Die entsprechende Impulsform ist zu selektieren.
Anschluss
KAL1000-LI und -SI:
Für positive Stoßspannung wird der
negative BNC-Ausgang LI bzw. SI mittels des BNC-Kurzschlusssteckers kurzgeschlossen. Der positive BNC-Ausgang LI bzw. SI wird mit einer koaxialen
Messleitung mit den Eingängen der zu kalibrierenden Kanäle des digitalen Stoßspannungs-Meßsystems
verbunden.
Achtung:
Steckverbindungen nur spannungslos stecken!
Die Ladespannung wird geräteintern
zugeführt.
Der Auslöse-Eingang am Grundgerät (firing input) wird über ein Koaxkabel mit
dem Relaisausgang (control out) des digitalen Stoßspannungs-Meßsystems
verbunden.
Betrag der Ladespannung: (es wird Vorgabewert errechnet)
Die Ladespannung ist
entsprechend dem Vorgabewert am Kal1000 einzustellen oder der Wert der
verwendeten Ladespannung ist einzugeben.
Es wird automatisch die Aufnahme mit OK gestartet, der Kalibrator ausgelöst,
und die Messkurve ausgewertet, bis die Kalibrierung des gewählten Messbereiches
fertig ist.
Kalibrierung mit
Sprungmarke
Der Kalibrierung mit Sprungspannung
erfolgt mit dem Sprungspannungs-Generator KAL-STEP. Die Impulsform STEP ist zu
selektieren.
Anschluss
KAL1000-STEP:
Für negative Sprungspannung wird der
BNC-Ausgang STEP mit einer koaxialen Messleitung mit den Eingängen der zu
kalibrierenden Kanäle des digitalen Stoßspannungs-Meßsystems verbunden.
Achtung: Steckverbindungen nur
spannungslos stecken!
Der Auslöse-Eingang am Grundgerät (firing
input) wird über ein Koaxkabel mit dem Relaisausgang (control out) des
digitalen Stoßspannungs-Meßsystems verbunden Weiter siehe bei
Impulskalibrierung oben.
Zeitkalibrierung
Die Zeitkalibrierung erfolgt mit dem
eingebauten quarzstabilen Zeitmarken-Generator. Die Impulsform ZEIT ist zu
selektieren.
Anschluss KAL 1000 - Zeit
Für die Zeitkalibrierung
wird der BNC-Ausgang ZEIT mit einer koaxialen Messleitung mit den Eingängen der
zu kalibrierenden Kanäle des digitalen Stoßspannungs-Meßsystems verbunden.
Der Auslöse-Eingang am Grundgerät (firing input) wird über ein Koaxkabel mit
dem Relaisausgang (control out) des digitalen Stoßspannungs-Meßsystems
verbunden.
Weiter siehe bei Impulskalibrierung oben.
Kalibrierergebnisse
Die Kalibrierergebnisse werden in der Datenbank gespeichert und können als Ergebnisliste dargestellt werden. Der automatische Check IEC 1083-1-limits zeigt die max. Abweichungen für die einzelnen Parameter wahlweise gefiltert nach der aktuellen Impulsform.
Kalibrier - Protokoll
Die Ausgabe des Kalibrierprotokolls
erfolgt nach Wahl verschiedener Optionen.
Es sind zunächst die gewünschten Impulsformen zu
selektieren, die auszudrucken sind.
Wenn bei der Kalibrierung Kurven gespeichert
wurden, kann deren Ausgabe als Grafik sowie weitere Optionen selektiert werden.
Die Ausgabe der
Kalibrierergebnisse erfolgt in tabellarischer Form beginnend mit den Prüflingsdaten
und den einzelnen Impulsformen, wie nebenstehend auszugsweise für die
Impulsform LI084/60 dargestellt.
zur Bestimmung des dynamischen Maßstabsfaktors und der Response Parameter des gesamten Meßsystems nach der Einheitssprung-Methode nach IEC-60-2.
Die Kalibrierung von Impulsmeßsystemen bestehend aus Hochspannungsteiler mit Zuleitung, Messleitung und digitalem Stoßspannungs-Meßsystem TR-AS erfolgt nach der Parameter-Methode mit dem Rechteck-Impuls-Generator KAL 1000-RIG und der Kalibriersoftware TRAS-TEIL.
Der Generator wird am Boden
oder an der Wand im Prüffeld platziert und mit dem Stoßspannungsteiler und
dem Meßsystem nach IEC 60-2 verbunden.
Achtung:
Steckverbindungen nur spannungslos stecken!
Für positive Sprungspannung
wird der negative BNC-Ausgang mittels des BNC-Kurzschlusssteckers kurzgeschlossen. Der positive BNC-Ausgang wird mit dem
Hochspannungsanschluss des Teilers verbunden (rot). Der Masseanschluss wird mit der Stoßerde am Teiler
verbunden (schwarz).
Der Eingang Ladespannung wird bei RIG ohne eingebaute Ladespannung über ein
Koaxkabel mit speziellen Hochspannungssteckern mit dem KAL1000 Grundgerät
verbunden (nicht dargestellt).
Der Auslöse-Eingang wird über ein Koaxkabel (grün) mit dem Relaisausgang des
digitalen Stoßspannungs-Meßsystems verbunden.
Die Messleitung vom Teiler (blau) wird mit Kanal 1, Eingang 10 V des digitalen
Stoßspannungs-Meßsystems verbunden.
Treten im gemessenen Sprungspannungsverlauf schwankende Nulllinienpegel auf, die
durch Brummeinstreuungen in den Messkreis hervorgerufen werden, so sollten Meßsystem
und Kalibratorgrundgerät über einen Trenntransformator vom Netz versorgt
werden.
Performance Check |
Bei der als "performance check" angewendeten Parameter-Methode nach IEC 60-2 werden durch Messung und Auswertung der Sprungantwort der dynamische Maßstabsfaktor und die Zeitparameter des Meßsystems direkt ermittelt und können mit den Herstellerangaben oder mit früher als "performance test" durchgeführten Messungen verglichen werden.
Kalibriersoftware TRAS - TEIL |
Für die teilautomatisierte
Kalibrierung und der automatischen Erstellung eines Kalibrier-Zertifikates steht
die leistungsfähige Kalibriersoftware TRAS-TEIL mit bedienerfreundlicher Menüführung
zur Verfügung.
Die Bestimmung des dynamischen Maßstabsfaktors und der Response Parameter des
Gesamtsystems erfolgt nach IEC 60-2 mit dem Rechteck-Impuls-Generator KAL-RIG
unter Anwendung eines repetitiven Samplingverfahrens, welches eine Abtastrate
von 1 - 5 GHz mit unseren Digitalrecordern TRAS 100/200-8/10/12 ermöglicht und
in der Software TRAS-TEIL enthalten ist.
Die automatische Steuerung des Impuls-Kalibrator -Systems erfolgt mit Hilfe
eines im digitalen Stoßspannungs-Meßsystem TR-AS eingebauten oder nachrüstbaren
Relais.
Es wird zunächst die Sprungantwort g(t) des Impulsmeßsystems ermittelt, wobei
ein Samplefaktor von 10 bei 200 MS/s bzw. 20 bei 100 MS/s einer Abtastrate von 2
GHz entsprechend 500 ps Zeitauflösung entspricht und eine gute Genauigkeit bei
kurzer Prüfzeit ergibt.
Einstellung |
Applikation Teiler kalibrieren wählen, Projekt wählen oder neu anlegen und Formular mit Prüflingsdaten ausfüllen. Als Setup wird automatisch REP aktiviert.
|
- Mess- und Triggerkanal 1 wählen
- Zielkanal 7 wählen
- Eingang 10 V oder 1600 V oder 2000V
oder 2500V wählen je nach Höhe
der zu
erwartenden Sprungantwort aufgrund des Teilerverhältnisses
- Triggerpegel soll mittig in linearem
Anstieg des zu messenden Impulses liegen
- Teilerverhältnis des verwendeten
Vorteilers eingeben
- Messbereich: einen Bereich etwa 1,5-fach
der Ladespannung verwenden,
abhängig von Überschwingen des jeweiligen Teilers.
- Nulllinie: ca. 10% für positiven Impuls
und ca. 90% für negativen Impuls
- Wellenform selektieren
- KAL 1000 liefert positive Spannung
kurzgeschlossen = STEP
- RIG 1000 liefert positiver Sprung oder
negativer Sprung als Impuls (IMP)
Mit Start wird die automatische Ermittlung der Sprungantwort gestartet.
Auswertung |
Berechnung der "response parameter" aus der Sprungantwort g(t).
Im Formular Auswertungen wird unter Kanal 5
Response eingetragen. Die Berechnung der "response parameter" aus der
Sprungantwort g(t) sowie des zeitlichen Verlaufes der Antwortzeit T(t) durch
Integration der Funktion 1-g(t) erfolgt automatisch durch den integrierten
Rechner im Meßsystem. Die Auswertung der Antwortzeit T(t) erfolgt innerhalb
eines wählbaren Zeitinterwalles tmin
bis tmax.
Die berechneten Ergebnisse sind: | |
ß | Überschwingen |
F | ermittelter Maßstabsfaktor |
Fe | ermittelter Maßstabsfaktor, t --> Messende |
O1 | Nennbeginn, auf t=0 gesetzt |
To | Anfangsstörungszeit |
Ta | 1. Teilantwortzeit |
TN | experimentelle Antwortzeit in t=tmax |
Te | experimentelle Antwortzeit, t --> Messende |
ts | Einschwingzeit |
tmin | Auswerteanfang |
tmax | Auswertende |
D/A - Wandler - Karte DAC16 |
Die DAC16-Karte wird in einen Slot des Steuerrechners im TRAS-Meßsystem eingesetzt. Sie arbeitet mit einer Auflösung von 16 Bit und wird zur Ausgabe präziser Gleichspannungen verwendet. Es stehen zwei Ausgangsspannungsbereiche zur Verfügung:-2 V..+2 V und -10 V..+10 V.
Diese zusätzliche Hardware ist in der
TRAS-Konfiguration über Recorder-Einstellungen wie dargestellt zu
konfigurieren.
Die Ausgangsspannung steht an der BNC-Buchse mit der Bezeichnung "DAC
OUT" zur Verfügung. Die zweite BNC-Buchse "REL" ist mit einem
Relais-Kontakt verbunden, der bei Ansteuerung nach Masse schaltet (wird hierbei
nicht verwendet).
Die Karte kann zur Steuerung der Ladespannung des Kalibrators KAL1000 verwendet
werden. Zu diesem Zweck verbindet man die BNC-Buchse "DAC OUT" bzw.
„U-Out“ über das mitgelieferte Adapterkabel mit dem DB9-Steckanschluß
"Steuerung" an der Rückseite des Kalibrators.
Die BNC-Buchse "REL Out" am Meßsystem wird über ein BNC-Kabel mit
der Buchse "Auslösung extern" an der Frontplatte KAL 1000 verbunden,
wenn das Auslösen des Kalibrators durch die Steuersoftware erfolgen soll.
Die Steuerung der Ladespannung des Kalibrators
KAL1000 erfolgt bei der Kalibrierung vollautomatisch mit Hilfe der
Kalibriersoftware TRAS-KAL.
Nach Start der Kalibrierung ist in dem Formular der am KAL 1000 gemessene Wert
der Ladespannung bei einer Ausgabespannung von 1 Volt einzugeben, um die geringe
Offsetdrift der DAC 16 zu kompensieren.
Die Ladespannung des
Kalibrators kann zusätzlich manuell durch ein Hilfsprogramm über die
Ausgangsspannung
der DAC16-Karte eingestellt werden.
Dabei gilt folgender Zusammenhang:
- Ladespannung KAL1000 = Ua(DAC16)*100
- Obige Ausgabe entspricht einer
Ladespannung von 387,5 V.
Achtung:
In
Verbindung mit dem KAL1000 sollte nur mit positiver DAC16-Ausgabespannungen
gearbeitet werden.
Der Präzisions-Spannungsausgang der DAC16-Karte und der Steuereingang des
Hochspannungs-Ladegenerators im KAL 1000 sind nur bedingt gegen Überspannungen geschützt.
Ein Einsatz kommt deshalb nur bei eingebautem KAL 1000 innerhalb des geschirmten
Messschrankes MIRA 25 in Frage.
Bei Einsatz in Tischgehäusen DERA 6 und getrenntem KAL 1000 sind bei Stoßprüfungen
diese Steuerleitung sowie alle anderen elektrischen Verbindungen (Drucker, ...)
beidseitig zu entfernen, um elektrische Beeinflussung oder Zerstörung von Meßsystem
oder Kalibrator zu verhindern.
Für derartige Fehler können wir keine Garantie übernehmen!