前言：

電力電子電源在當今社會環境下應用及其廣泛，建筑照明、工業生產、交通運輸、新能源發電、IT設備、航天軍工、甚至消費電子等等，無一例外能離開電源技術。

有從事功率開關器件、電子元器件及芯片等研發的電源工程師，更有電源整體系統的研發、生產、質檢工程師，不管哪些細分領域，電信號的波形檢測的應用都很普遍，臺式示波器也是電源工程師桌面的一款基礎的測試工具，幾乎人手一臺。除了研發實驗室和工廠內部測試，目前越來越多的現場波形測試需求，主要用于電源的維護和故障排查。

01手持示波表還是臺式示波器，如何選擇？

從設計、性能、應用場景等多維度對比兩者的核心差異，幫助您快速確定適合類型

1基礎特性對比

2性能參數對比

3核心應用場景對比

總結：根據場景選工具，效率與精度兼得！

手持示波表=工業現場的“瑞士軍刀”：犧牲部分性能，換取便攜性、安全性及環境適應性。推薦：Fluke 190-III系列型號

臺式示波器=實驗室的“精密顯微鏡”：以高性能和豐富功能滿足深度分析需求。

02手持示波表的獨特優勢

1便攜性與環境適應性

輕量化設計：可單手持握，攀爬電柜、穿梭產線毫無壓力。

電池續航：支持一天現場工作需求，無電源線束縛。

防護等級：防塵防水，耐受極端環境，無懼油污、粉塵等惡劣場景。

2高安全等級設計

CAT III/IV認證：各個通道完全隔離，電壓高達1000V CAT III/600V CAT IV，確保高壓環境下的操作安全。

知識擴展：CAT標識的意義？

一般在萬用表、電信號測試儀器甚至是探頭上都會看到標有CAT X xxxV的字樣，這些標識是什么意思？

CAT是安全規范規定的過壓等級，后面第一個數字是等級環境，從I~Ⅳ，第二個是電壓等級，用電壓幅值表示，單位V。

測量工具的安全等級場景定義

Ⅰ類是小電流等級，比如有隔離變壓器或電池供電的小功率設備(eg.電蚊拍)，任何源自高繞組電阻變壓器的高壓、低能量源，例如復印機的高壓部分

Ⅱ類是一般的家用電器或者手持工具，比如220V市電插座

Ⅲ類是三相供電環境，固定安裝的設備，如開關設備和三相電機。工業廠房中的總線和饋線，以及饋線和配電板設備。大型建筑物中的照明系統(請注意，這些盡管是單相的，但仍為III類)。商業和工業應用中的大多數電機和驅動系統都是CAT III 600V測量類別

Ⅳ類，所有Ⅲ類以上，比如室外的配電箱、輸電線。公用設施和室外連接的三相電源，包括電表和初級過流保護設備，建筑物之間的架空線

浮地測量：支持差分輸入，避免接地回路干擾，保障人員和設備安全。

3多功能集成，一機多用

三合一功能：集示波器、萬用表、無紙記錄儀于一體，可同步測量電壓、電流、頻率、諧波等參數。

智能分析：自動觸發(如Fluke Connect-and-View)、諧波分析、功率計算，減少人工設置時間。

03工業現場核心波形檢測需求

1變頻器與電機驅動系統

檢測目標：PWM波形畸變、IGBT開關特性、直流母線電壓紋波。

痛點解決：通過高帶寬(200MHz+)和采樣率(5GS/s)，精準捕捉變頻器輸出瞬態過沖，預防電機燒毀。

2工業總線與通信信號

檢測目標：CAN總線、RS-485信號完整性、過渡時間與失真。

痛點解決：BusHealth功能(如Fluke 125B)自動評估信號質量，診斷線路接觸不良或端接錯誤。

3瞬態故障與間歇性異常

檢測目標：繼電器觸點抖動、雷擊浪涌、靜電放電脈沖。

痛點解決：長時記錄模式(支持14天存儲)結合閾值觸發，捕捉隨機故障波形(如某化工廠通過Fluke 120B發現0.2秒電壓暫降導致PLC宕機)。

04典型應用場景與案例

1汽車制造：電機控制與總線檢測

場景：焊接機器人因CAN總線信號失真誤動作。

方案：觸發捕獲震蕩信號，定位屏蔽層接地不良。

2新能源電站：光伏逆變器諧波治理

場景：逆變器輸出諧波超標導致變壓器過熱。

方案：Fluke 190-III測量5次、7次諧波含量，加裝APF濾波器后THD從12%降至3%。

3軌道交通：供電系統瞬態分析

場景：地鐵牽引變電所頻繁跳閘。

方案：捕獲接觸器分閘瞬間2kV浪涌，加裝RC吸收電路后故障率下降90%。

4石油化工：防爆環境安全監測

場景：防爆區域電機軸電流引發軸承腐蝕。

方案：測量軸電壓(<8V)，通過加裝絕緣處理阻斷電流通路。

05選型與使用建議

1關鍵性能參數

帶寬與采樣率：工業場景建議≥100MHz帶寬、1GS/s采樣率(如Fluke 190-III-104滿足變頻器高頻信號需求)。

存儲深度：≥2Mpts，確保復雜波形細節不丟失。

2安全操作規范

探頭匹配：高壓場景使用CAT III 1000V探頭(如Fluke 10:1衰減探頭)。

隔離驗證：測量前確認通道間隔離電壓，避免共地風險。

06快速定位和排查故障或問題，從哪兒入手？

根據故障現象初步判斷故障部位及可能的原因，選擇合適的測試儀器功能和指標要求。

大多數故障排除需要從發現問題的設備或單元級別開始。然后在問題所在的電路板/模塊和組件級別執行故障排除。

即使在找到組件級問題后，也要測試系統級別排除系統中可能存在的潛在問題。

1常見測試：變頻控制電機系統

在工業現場使用很普遍，也是容易頻繁出現故障的設備，如何快速排障比較困擾電氣工程師。

基本原理：三相交流電整流至直流， 濾除殘余紋波或干擾， 直流電壓通過電子開關的脈寬調制產生輸出PWM波形信號，即電壓和頻率可變的信號，控制電機產生負載需要的扭矩，控制機械負載。

電源輸入：來自配電系統的三相交流供電

需要檢測：電源電壓、電流和頻率、電壓和電流不平衡、電壓瞬變、浪涌電流、諧波含量、這些都是可能影響控制器正常工作的基本參數。

驅動電源：將三相交流電經整流和逆變轉換成負載需要的輸出

需要檢測：整流后的直流母線電壓、直流電壓的紋波含量、輸出電壓和電流不平衡 、∑電流和 PE 電流、輸出的PWM波形復雜波形檢測，輸出信號是否有過壓過流、 諧波含量 、V/Hz比、監測電壓是否存在波動及中斷。

電機和負載部分：將電能轉換成機械能

需要檢測：電機輸入電源質量，是否存在諧波含量過高？是否存在導致電機絕緣損壞的過電壓？檢測電機軸端是否存在軸電壓和軸承電流？是損壞軸承的一大原因。

2常見的故障

電壓電流值超標

電壓幅值在標稱電壓的±10%范圍內是的。監測是否發生驟升驟降、中斷，這些都會導致設備異常停機。

檢查電路負載與斷路器的額定電流是否匹配。高電流負載可能導致驅動器輸入端的電壓偏低。局部電路電流過載會導致故障，供電線路的導線尺寸限制了電流大小，過載會導致線纜燒斷，需要查看電纜尺寸是否符合要求。

根據實際記錄的沖擊電流值重新整定斷路器動作電流設定值。

電動機安裝時分析、判斷過電流繼電器的動作情況、繼電保護裝置動作電流與時間值的整定。

IEC/GB標準均規定了“沖擊電流”的測量方法：斷路器動作值應低于現場設備正常啟動的“沖擊電流”最大值。

瞬態電壓

輸入電機的瞬態過電壓會擊穿電機繞組絕緣造成電機毀壞，在電機電源處測試的儀器需要具備CATIV安全等級，另外示波表具備高采樣率，可以設置閾值，長時監測并捕捉不易覺察的過電壓。

諧波

過大的諧波會導致過熱、絕緣失效、設備損壞、電能得不到高效的利用。

MDA550電機驅動分析儀引導式測試界面

諧波分析

軸承經常損壞，電機軸端可能存在軸電壓和軸電流

測試軸電壓：變頻調速驅動器產生的電壓脈沖在電機的定子和轉子間發生耦合，會在轉子軸上出現電壓。幾伏的軸電壓也會有軸電流放電，造成軸承損壞。

直流母線紋波電壓過大

檢查紋波電壓可以評估整流環節的濾波效果。

1.紋波電壓小表示濾波效果好，大，有可能電機負載規格不合適，也可能預示著電容器故障。

2.如果不同相的紋波峰值不同，則其中一個整流器可能出現故障。

3.紋波電壓超過40V可能由電容器故障引起，或者驅動器額定值對于所連接的電機和負載而言過低。

變頻電源調試

測量V/F值：

偏高，會導致電機過熱，溫度上升10度，可使定子絕緣壽命降低 50%。

偏低，無法輸出負載所需的扭矩。

結束語：手持示波表——工業現場智能運維的“第三只手”

從產線電機、控制系統(輸入輸出、電路板)到電網關鍵節點，手持示波表以便攜性、安全性、智能化三大核心優勢，成為工業現場不可或缺的故障排查利器。

讓每一份測試數據和波形圖，都成為設備健康的“心電圖”！

—— 為工業賦能，為安全護航 ——