2021年03月03日 | 示波器安全使用原则与规范

在学习使用示波器前，我们应该要学习在使用示波器的过程中，会有哪些安全隐患存在，以及我们该如何规避这些不安全的操作。今天我们就来了解下示波器的一些安全使用原则。

我们先来看看说明书上是怎么说的：

• 只有受过专业培训的人员才能执行维修程序

• 避免起火和人身伤害

• 使用合适的电源线。请使用本产品专用并经所在国家/地区认证的电源线

• 正确连接和断开探头。正确连接仪器探头，探头的接地端为地相位。当探头或测试端连接到电压源上时请勿插拔；将探头与测试仪器断开前，请将探头输入和探头基准导线与电路断开

• 将产品接地。为避免电击，必须将仪器通过接地导线与大地相连

• 查看所有终端额定值。为避免起火和过大电流的冲击，请查看产品上所有的额定值和标记说明。在连接产品前，请先查看产品手册，了解额定值的详细信息

• 使用正确的探头。为避免过大电流的冲击，请使用正确的额定探头进行测量

• 断开交流电源。适配器可以断开交流电源，用户必须能随时触及适配器

• 请勿拆机运行。如外盖或面板已卸下，请勿操作

• 怀疑产品出现故障时，请勿进行操作。如果怀疑本产品损坏，请让指定的维修人员进行检查

• 正确对电池进行充电。按指定的电源适配器和推荐的充电周期对电池进行充电

• 避免接触裸露电路。产品接通电源时，请勿接触任何裸露的接点和部件

• 保持良好的通风

• 请勿在潮湿的环境下使用

• 请勿在易燃易爆的环境下使用

• 请保持产品表面的清洁和干燥

在示波器通道口附近，写有ALL INPUTS 1MΩ//14pF 300Vrms CAT I

他的含义是所有通道输入阻抗是1MΩ，输入电容是14pF，最大输入电压有效值为300V，CAT是安全等级分类，根据国际电子电工委员会IEC1010-1的定义，把工业工作的区域分为四个等级，分别是CATI，CATII ，CATIII ，CATIV，每个等级定义不同。

测量类别

CAT I 电子设备负载

CAT II 单项接收的负载，电气设备负载

CAT III 三相电的配电，分配端，包括单项照明电

CAT IV 三相电落地的总输入/接入端口，任何在户外的导体

在CAT I，CAT II区域里，最高受到600V的电压冲击，仪器不会对人体安全产生威胁。

300Vrms也意味着在 IEC 类别 I 安装条件下，可以将输入终端连接到其线电压最大值为 300Vrms 的电路接线端。为避免电击的危险，请不要将输入端连接到线电压超过 300Vrms 的电路。

何为IEC 类别 I设备？

这类设备具有金属外壳，但它除靠一层基本绝缘来防电击外还另有补充措施，即它具有经PE线接地的手段。这样当基本绝缘损坏带电导体碰设备金属外壳时，外壳电位因接地而大大降低，同时经PE线构成的接地通路也可使产生的接地故障电流返回电源，这时回路上的防护电器即可检测出故障电流而及时切断电源。这类设备具有机械强度高的金属外壳和简单有效的防电击措施，它有较大的适用范围，额定功率不受限制，得到广泛应用。

实际上，示波器能测多大电压往往取决于用什么探头，如下图示波器配合标配的10X探头最高可以测600V pk，选配的100X高压探头T3100C, 耐压可达2KV pk。600V的电压经过10倍衰减输入示波器后，只剩60V，因此不会对示波器造成伤害。

所以，在测试的时候，还要检查探头衰减与示波器通道衰减倍数设置是否一致，否则会引起读数错误。

除了在进行测试前，应估算被测信号的幅度大小之外，我们也应确认示波器的量程范围和示波器的基线是否对齐零点。如图可知，在1X档位下，最大垂直档位是10V，示波器纵坐标上一共是10格，所以此时最大量程是100V，其他档位下同理。而如果示波器的基线没有对齐零点，则需要对示波器进行自校准，这种情况一般出现在长时间没有使用示波器，或者所处环境温度、海拔高度出现了比较大的变化时候。

示波器可在没有直接连接到主电源市电的电路上进行测量。例如，没有从主电源引出的电路， 或者虽然从市电引出，但经过了特殊保护（内部）的电路。在后一种情况下，瞬间应力会发生变化；因此，用户应了解设备的瞬间承受能力。瞬间过电压在与主电源隔离的电路中存在。麦科信STO系列数字示波器的设计可安全地承受偶发的最大1000Vpk的瞬间过电压。不要使用示波器在瞬间过电压超过这个值的电路中测量。

采用示波器测试高压电路时，要特别注意安全。要站在绝缘物上，单手操作，不要触及设备和其他接地物体，更不要接触高压测试点。接探头时，先切断高压测试电路电源，接好后，再进行测试。示波器安全使用中最重要的一点毫无疑问当属可靠的接地，可靠接地可以有效避免示波器外壳金属部分带电（如BNC接口），同时在测量时也更加安全。

示波器通道的探头地，从安全考虑，最好只接一个，因为示波器通道之间往往不是隔离的，示波器内部通道往往共地，并且接在地电平上。如测量高频信号的时候如果确实需使用两个地线夹，则一定要保证两个地线夹连的都是地电平。

如下图所示测量市电的时候，就会造成对地线的短路，从而引发跳闸等问题。

有些工程师在测量高压信号时，往往习惯性地把电源插头的保护地断开，然后使用普通无源探头直接进行测量，也就是我们所说的浮地测量方式。但这种测量方式其实存在安全隐患，可能会使得示波器外壳金属部分带电，人体不小心触碰到有触电危险。如果要用示波器探头测量浮地信号，最好当然是是采用差分探头，如果没有条件可以用两探头信号相减的办法。而示波器探头不接地可能会导致电路错误或短路。

如下图通道一（黄色）和通道二（蓝色）分别测量的是零线和火线，通道三（粉色）是直接采用差分探头测出的市电波形，通过示波器数学通道（红色）相减后也可以得出市电波形。