【導(dǎo)讀】相信不少工程師在儀器的使用過(guò)程中都可能遇過(guò)儀器外殼麻手的情況。甚至在平時(shí)使用筆記本電腦，或者其他家電，都有可能有這個(gè)情況發(fā)生。有些人認(rèn)為，這是由于漏電引起的。其實(shí)，儀器外殼麻手主要是由于儀器接地不良引起的。
Part1 正確認(rèn)識(shí)儀器的接地
1、接地不良會(huì)造成什么損壞？
這是一個(gè)接地不良造成儀器損壞的實(shí)例。這是一臺(tái)是德科技的電源。我們將儀器外殼打開(kāi)，發(fā)現(xiàn)儀器的GPIB接口已經(jīng)燒毀了，仔細(xì)看的話(huà)可以發(fā)現(xiàn)，有一些針腳已經(jīng)融化了。
而連接儀器的GPIB卡呢？拆開(kāi)后發(fā)現(xiàn)，本該是綠色的電路板已經(jīng)被燒毀成了黑色。接地不良為何會(huì)對(duì)儀器造成如此大的影響呢？
2、儀器外殼帶電的起因
原因就在電源濾波器上。這個(gè)器件存在大部分的儀器中，用來(lái)濾除220V市電中的雜訊。
把電源率波器放大，我們能看到其電路原理圖。左面是220V的電源線(xiàn)，上下兩端各是火線(xiàn)和零線(xiàn)，它們之間的電壓差為220V，E點(diǎn)是電源線(xiàn)中的地線(xiàn)。右面的上下兩端同樣是儀器端的火線(xiàn)和零線(xiàn)，它們之間的電壓也是220V，E點(diǎn)則是我們儀器的外殼。
如果儀器外殼和電源線(xiàn)纜的地線(xiàn)接觸良好，那么圖中這兩個(gè)濾波電容，可以濾除市電中的噪聲。但是一旦儀器外殼和電源線(xiàn)的地線(xiàn)斷開(kāi)，而這兩個(gè)電容容值相等的話(huà)，這兩個(gè)電容就會(huì)成為分壓電容。儀器的外殼，也就帶了220V電壓的一半，也就是110V的交流電壓。此時(shí)操作人員碰觸儀器的金屬外殼的話(huà)，就會(huì)被110V的交流電壓打到。
再來(lái)看一個(gè)儀器連接的示例，圖中的頻譜儀正常的接地了，而信號(hào)源卻沒(méi)有接地。這樣的話(huà)，信號(hào)源的外殼就帶了110V的交流電壓。此時(shí)如果使用射頻線(xiàn)纜將頻譜儀和信號(hào)源連接的話(huà)，會(huì)損壞儀器嗎？
正常連接的話(huà)，是不會(huì)的。因?yàn)樾盘?hào)源外殼的110V電壓會(huì)通過(guò)N型線(xiàn)纜的外圈，導(dǎo)入到頻譜儀的外殼，再通過(guò)頻譜儀的外殼，導(dǎo)入到電源線(xiàn)的地線(xiàn)中去了?？墒俏覀儞?dān)心的是，如果在連接線(xiàn)纜的時(shí)候沒(méi)有水平對(duì)準(zhǔn)，N型線(xiàn)纜的內(nèi)芯，觸碰到了信號(hào)源的外殼，此時(shí)110V的電壓會(huì)通過(guò)線(xiàn)纜的內(nèi)芯，導(dǎo)入到頻譜儀和射頻器件中去，導(dǎo)致頻譜儀的多個(gè)備件損壞。
接地不良的話(huà)，同樣的故障會(huì)發(fā)生在GPIB，串口和USB口等所有連接端口處。
3、接地不良的原因
隨著我們國(guó)家在電網(wǎng)建設(shè)上的進(jìn)步，供電質(zhì)量以及電源接地基本已經(jīng)不存在問(wèn)題。那儀器接地不良是由什么引起的呢？最大原因其實(shí)是使用了不良的排插。
左圖是舊國(guó)標(biāo)的排插，又稱(chēng)萬(wàn)用排插；右圖則是新國(guó)標(biāo)的排插。舊國(guó)標(biāo)的排插插孔比較大，主要為了方便各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)的插頭可以插入。在使用了一段時(shí)間之后，內(nèi)部簧片容易松動(dòng)，造成電源線(xiàn)和排插之間沒(méi)有充分連接，從而導(dǎo)致儀器接地不良。
第二個(gè)原因則是使用了劣質(zhì)排插。我們將兩種不同的排插拆開(kāi)。發(fā)現(xiàn)質(zhì)量好的使用的是0.5mm的磷青銅制成，可以使用5000次以上。而劣質(zhì)排插使用的是0.4mm的黃銅鍍鎘，是用幾次之后，加持力就變小了。而排插的線(xiàn)纜也有很大不同。質(zhì)量好的排插使用的銅線(xiàn)很粗，而劣質(zhì)的排插使用的銅線(xiàn)非常細(xì)，容易折斷而造成儀器沒(méi)有接地。
造成接地不良的第三大原因就是電源線(xiàn)。我們推薦使用下圖中間上面的國(guó)標(biāo)電源線(xiàn)。其他的美標(biāo)、英標(biāo)、歐標(biāo)的都不建議使用。原因就是，他們的接地柱比國(guó)標(biāo)電源線(xiàn)要粗，需要使用萬(wàn)用排插，而排插在使用了這些電源線(xiàn)之后，內(nèi)部的簧片就很容易松動(dòng)了。
因此，只要稍微注意實(shí)驗(yàn)室里的電源排插與電源線(xiàn)，就能有效防止儀器接地不良，避免儀器的損壞。
Part2 判斷儀器接地的三個(gè)方法
知道了儀器接地不良造成的危害，以及如何避免儀器接地不良。我們?cè)俳o大家介紹三個(gè)判斷儀器是否接地良好的方法。
1、使用插座測(cè)試器
圖中顯示的就是插座測(cè)試器。將這些插座測(cè)試器插入排插之后，根據(jù)相應(yīng)的指示燈，能判斷該排插的電源接線(xiàn)是否良好。如果是缺地線(xiàn)，測(cè)試器會(huì)顯示為中間燈亮，兩側(cè)不亮。
需要注意的是：測(cè)試器左下方的綠色按鈕是測(cè)試漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)是否工作正常的，按下后會(huì)引起電路保護(hù)開(kāi)關(guān)的自動(dòng)跳閘。在按下此按鈕前，請(qǐng)注意先將儀器及其他用電器先關(guān)閉。
2、使用電筆
可能很多人說(shuō)到接地不良最先想到的就是使用電筆。我們可以使用電筆直接測(cè)試儀器外殼的金屬部分。圖中的電筆上，110V的指示燈亮了，說(shuō)明儀器外殼至少帶了110V的交流電。此儀器沒(méi)有接地，需要引起注意，此時(shí)如果觸摸儀器外殼，會(huì)被電擊。
3、使用萬(wàn)用表
將萬(wàn)用表調(diào)至交流電壓檔，連接儀器電源線(xiàn)的地線(xiàn)和零線(xiàn)。我們建議地線(xiàn)和零線(xiàn)之間的電壓差在0.5V到2V之間。
需要注意的是，如果地線(xiàn)和零線(xiàn)直接的電壓差為0，則有可能是電工將地線(xiàn)和零線(xiàn)接在了一起，送至配電箱的零線(xiàn)端。此時(shí)的情況是沒(méi)有地線(xiàn)，非常危險(xiǎn)。因此我們建議地線(xiàn)和零線(xiàn)之間的電壓差在0.5V和2V之間。
以上是三種簡(jiǎn)單的方法來(lái)判斷實(shí)驗(yàn)室的接地狀況。在接地良好的情況下，儀器可以避免不必要的損壞。
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