中华人民共和国行业标准
ZBF24001-90
冲击电压测量实施细则
中华人民共和国能源部 1990-04-25批准 1990-10-01实施
1 引言
1.1 目的
高电压的准确测量是检验高电压设备产品质量，保证电力系统可靠运行以及开展高电压试验研究的重要基础。本实施细则根据国际标准IEC60—73《高电压试验技术》和国家标准GB311—83《高电压试验技术》以及国际标准IEC790《冲击试验用示波器和峰值电压表》等规定的要求，结合我国高电压试验室的实际情况，提供冲击电压测量的具体实施办法，以便在国内普遍推行，共同以一致的条件贯彻试验标准，达到标准规定的测量准确度。
1.2 冲击电压测量准确度的要求
根据国际标准IEC60—73《高电压试验技术》及国家标准GB311—83《高电压试验技术》的规定，冲击电压测量准确度的要求如下：
1.2.1 峰值测量误差限值
冲击全波 ≤3%
峰值附近或波尾截断冲击波 ≤3%
波前截断冲击波
其截断时间Tc＞2μs ≤3%
0.5μs≤Tc≤2μs ≤5%
Tc＜0.5μs ＞5%，不作具体规定
1.2.2 波形时间测量误差限值
波前时间、半峰值时间以及截断时间等 ≤10%
截波的电压下降时间 不作具体规定
1.2.3 波形叠加振荡的测量准确度要求
在试验回路中可能出现的最高振荡频率fmax(见9.3.2.1条)范围内，振荡幅值的测量值应不小于实际值的20%。
1.3 冲击电压测量系统
冲击电压测量系统通常由分压器、高压引线、接地回路、测量电缆以及测量仪器(如示波器、峰值电压表)等部件所组成，如图1所示。测量系统的高压引线常需串接阻尼电阻，它可接在引线的分压器侧，如图1中实线表示的Rd，也可接在引线的始端，如图1中虚线表示的位置。
测量系统在测定其特性时常不包括测量仪器在内。此时，系统中分压器是主体，可称之为分压器测量系统，或简称为分压器系统，以区别于包括测量仪器在内的整个测量系统。至于测量仪器，常需单独进行特性的校验。
图1 冲击电压测量系统
D—分压器；L—高压引线；Rd—阻尼电阻；E—接地回路；
C—测量电缆；M—测量仪器；u1、u2—分压器测量系统的输入、输出电压
1.4 实施细则内容
本实施细则共分三篇：
第一篇为分压器测量系统特性的测定，包括分压比的测定和方波响应的测定。
第二篇为测量仪器的校验和使用，包括冲击测量用示波器和峰值电压表的校验和使用。
第三篇为冲击电压的测量，包括对测量系统特性的要求，测量系统的组成和调试，以及冲击电压测量误差。
第一篇 分压器测量系统特性的测定
2 分压比的测定
2.1 分压器测量系统的分压比
分压器是把被测高电压按一定比率减小为低电压的一种测量设备，通常采用电阻、电容或阻容组合的高压臂和低压臂串联组成。高压臂几乎承受全部被测的高电压，低压臂上可引出合适的低电压，以便示波器、峰值电压表等仪器进行测量。
利用分压器测量高电压时，还需用高压引线、接地回路和测量电缆等连接部件组成分压器测量系统，参见1.3条及图1。分压器测量系统的输入电压u1即被测的高电压，输出电压u2是适合仪器测量的低电压，两者之比在一定条件下是一个常数，称为分压比K
K=u1/u2 (1)
分压器测量系统的分压比是直接确定被测高电压的特性参数，它对测量结果的准确度有很大影响。因此，正确测定分压比是冲击电压测量中的一项很重要的基本工作。
2.2 分压比的测定方法
分压器测量系统的分压比应在周围条件与实际使用相同的情况下，采用阻抗法进行测定；并应在较高电压作用下，采用对比法予以校核。
阻抗法是用准确度较高的电桥测量分压器的高、低压臂等有关的阻容参数，并按公式计算分压比。它是测定分压比的基本方法，分压比K的数值以此法测定结果为准。
对比法是用已知准确度的测量系统或设备与被校测量系统同时测量冲击或工频高电压，其幅值应尽量升高到分压器允许的最高工作电压，通过两者测量结果的对比，校核已测定的分压比。
2.3 阻抗法
2.3.1 电阻分压器测量系统分压比的测定
a.电阻分压器测量系统的典型接线及分压比公式，如表1所示。
b.电阻分压器高压引线接有阻尼电阻Rd时，应将Rd计入高压臂电阻R1，即在计算分压比K时，应以
(2)
取代分压比公式中的R1。
c.当测量电缆较长时，电缆本身的电阻r将影响分压比K。此时，表1中的分压比公式应修改为：
两端匹配方式
表1 电阻分压器测量系统
方 式 |
接 线 图 |
匹配条件与分压比K |
A
两端匹配 |
|
R2+R3=R4=Z
|
B
终端匹配 |
|
R4=Z
|
C
始端匹配 |
|
R2+R3=Z
|
注：R1—高压臂电阻；R2—低压臂电阻；R3—始端匹配电阻；R4—终端匹配电阻；Z—测量电缆波阻抗。
(3)
终端匹配方式
(4)
始端匹配方式的分压比公式不改变。
此外，也可按每100m电缆将使冲击电压峰值衰减2%估算，分压比K可修正为K′
(5)
式中 l—测量电缆长度，m。
d.电阻分压器测量系统的高、低压臂等有关电阻应采用测量误差不超过±0.1%的电桥进行测量。测量电桥应定期进行校验，保证其测量准确度。
e.电阻分压器测量系统的电阻元件R1、R2、R3、R4及Rd最好选用相同的材料。在采用不同材料时，应按各自的温度系数和测试时的温度，把所测电阻值均折算为使用温度或标准室温20°C下的电阻值。使用中，若电阻元件的温升较大，应考虑由于工作温升而引起电阻值变化的影响。
2.3.2 电容分压器、阻尼电容分压器测量系统分压比的测定
a.电容分压器、阻尼电容分压器测量系统的典型接线及分压比公式，分别如表2和表3所示(并联阻容分压器因不常用而从略)。
b.分压器高压臂与周围接地或带电物体之间存在杂散电容，因此从高压臂下端b点看进去是这些杂散电容与高压臂本体电容综合起来的等效电容，见图2，考虑到周围物体的这种影响，在分压比的计算中不能直接用高压臂本体各电容元件串联的电容值C1n，而应采用上述等效电容的实测值作为高压臂电容C1。实测时，周围接地物体的影响将使C1＜C1n，带电物体的影响将使C1＞C1n，两者综合影响的结果取决于实际布置情况。
表2 电容分压器测量系统
方 式 |
接 线 图 |
匹配条件与分压比K |
A
始端匹配 |
|
R3=Z
|
B
两端匹配 |
|
R3=R4=Z；C1+C2=C3+C4
|
注：C1—高压臂电容；C2—低压臂电容；C3—测量电缆电容；C4—终端电容；R1—高压臂电阻；R2—低压臂电阻；R3—始端匹配电阻；R4—终端匹配电阻；Z—测量电缆波阻抗。
表3 阻尼电容分压器测量系统
方 式 |
接 线 图 |
匹配条件与分压比K |
A
始端匹配 |
|
R2+R3=Z
|
B
两端匹配 |
|
R2+R3=R4=Z
C1+C2=C3+C4
|
注：C1～C4、R1～R4、Z的含义同表2。
c.测量高压臂电容Cl(即等效电容)的接线，见图3。测量时，分压器周围的环境布置应与实际使用时相同。冲击电压发生器应与测量系统相连，发生器的高压端到接地点由原充电电阻及波头、波尾电阻连通(注意测量电源容量。当试验变压器容量不足时，可拆除阻值较小的波头、波尾电阻)，这样可使发生器的电位分布基本上与实际使用时一致。试品也应按其所处的位置接入回路。分压器的低压臂应解除，并把高压臂下端连接点b接到电桥桥体。按此接线测得的电容值是高压臂等效电容的实测值，即计算分压比需采用的高压臂电容C1。
图2 高压臂与周围物体间的杂散电容
H—分压器高压臂；L—高压引线；G—冲击电压发生器等；
Ce—高压臂对地电容；Cl—高压臂与高压引线间的杂散电容；
Cg—高压臂与冲击电压发生器及试品等带电物体间的杂散电容；
b—高压臂下端与低压臂的连接点
图3 测量高压臂电容的接线
H—分压器高压臂；C0—标准电容器；S—测量电桥桥体；T—测量电源；
G—冲击电压发生器；C—试品；b—高压臂下端与低压臂的连接点
d.分压器低压臂电容C2和电缆终端电容C4一般较大，因而低压臂杂散电容、仪器入口电容的影响可以忽略。测量电缆较短时，电缆电容C3也可略去不计。否则，按所有这些电容并联的计算值或实测值作为低压臂的总电容计算分压比。
e.分压器测量系统高、低压臂等电容的测量应采用测量误差不超过±0.5%(尽可能采用±0.1%)的三点式电容电桥。实测前需以标准电容器校验电桥的测量误差，并应符合上述要求。
在电桥量程许可的情况下，高、低压臂等电容的测量尽量采用同一台电桥。
f.分压器高、低压臂等电容与频率有一定关系。测量这些电容时的频率原则上应尽可能与被测电压的频率相接近。考虑到电桥的实际使用情况，若工频(50Hz)电桥测量误差较小，则以此测量结果为准，其他高频(1kHz及以上)电桥测量误差稍大的结果作校核；若高频电桥能获得较准确的结果，则应以此计算冲击分压比。
g.测量分压器高压臂电容时，试验电压通常采用10～20kV，甚至与测量低压臂电容时一样采用低电压。为了检验在更高电压下电晕等可能产生的影响，测量时的试验电压可按标准电容器等试验设备的额定工作电压为限值，采用数十万至百万伏。此时，由于试验电压较高，冲击电压发生器及试品等应从测量回路中解除。
h.分压器高、低压臂等电容在温度升高时可能有不同的变化，此时需在分压器工作的温度范围内作一温度校正曲线。
分压器高、低压臂等电容元件采用相同材料时，温度及频率等影响可以避免。
2.3.3 测量电缆波阻抗的测定
分压器测量系统接线中匹配条件要求测量电缆端部匹配电阻应正好等于测量电缆的波阻抗Z，参见表1～表3测量电缆波阻抗Z的数值应以实测值为准，电缆产品规格给定的数值可作参考。
测定电缆波阻抗的方法有：方波法、谐振法、开路短路阻抗法、电感电容法等。
2.3.3.1 方波法
方波法测定电缆波阻抗的接线，如图4(a)所示。方波发生器S产生的方波电压u作用于测量电缆始端1，测量电缆终端2接一电阻R2，并以示波器M观测终端电压u2波形。调节终端电阻R2，使电压u2上的振荡消除而呈现为方波波形，见图4(b)。此时的终端电阻值R20即等于该测量电缆波阻抗Z
Z=R20 (6)
2.3.3.2 谐振法
谐振法测定电缆波阻抗的接线如图5示，接线中测量电缆终端开路。调节高频信号发生器F的频率，保持其输出电压u0幅值不变，观测电缆始端电压u1。在信号由最低频率向高频变化过程中，始端电压u1第一次降到最低值时，记下此时的谐振频率f1。另外用精密电桥测定此电缆段的电容Cc。于是该测量电缆的波阻抗Z可按下式确定
(7)
图4 方波法测定电缆波阻抗
(a)接线； (b)调节电阻R2时终端电压u2波形
s—方波发生器；M—示波器；Z—电缆波阻抗；
R2—终端电阻；u—方波电压；u2—终端电压
谐振法也可在测量电缆终端短路情况下测定波阻抗，此时需观测始端电压u1第一次升到最高值时的谐振频率，它应与终端开路时测得的谐振频率f1相同。同样可按式(7)确定测量电缆的波阻抗Z。
图5 谐振法测定电缆波阻抗
F—高频信号发生器；R—电阻；Z—电缆波阻抗
2.3.3.3 开路短路阻抗法
开路短路阻抗法接线与图5谐振法接线相同。测试中高频信号发生器F的信号频率保持不变，测量始端电压u1及电阻R上的压降uR。由此可求得该频率下电缆的始端阻抗Z1
(8)
利用这样的方法，先把终端2开路，测定电缆的始端阻抗为Z10，然后把终端2短路，再测定电缆的始端阻抗为Z1s。于是该测量电缆的波阻抗Z可确定为
(9)
由于电缆的波阻抗Z与频率无关，测定时可在任意频率下进行。利用波阻抗的这一特点，可在若干不同频率下测定电缆波阻抗，对比测定结果进行互校。在不同频率下，始端阻抗Z10及Z1s虽然都有相应的变化，但是测得的波阻抗Z应相同。
此法测定波阻抗的准确度取决于高频电压的测量，因此必须注意其测量误差。若高频电压表准确度不高时，不能以此法测定的结果作准。
2.3.3.4 电感电容法
利用精密电桥测定一电缆段终端短路时的电感Lc及终端开路时的电容Cc，则该测量电缆的波阻抗Z可确定为
(10)
2.4 对比法
2.4.1 利用已知准确度的测量系统(或分压器)校核分压比
利用已知准确度的测量系统(或分压器)作为对比测量系统(分压器)进行分压比校核的试验设备平面布置，如图6所示。图 6(a)、(b)丁字形和叉形布置中对比和被校分压器分别用高压引线接到试品或负荷电容上，共同测量该处的冲击电压。两高压引线互相垂直，以减小测量系统之间的相互影响。图6(c)直线布置中对比分压器直接接在被校测量系统高压引线始端，测量其输入电压。被校测量系统所测的冲击电压由该系统已测定的分压比来确定。所测的结果与对比测量系统(或分压器)测量结果作比较，两者相差应在±3%的允许误差范围内。
校核时，试验电压应足够高，至少应不低于被校分压器工作电压的1/5。
利用10～20kV标准电阻分压器进行对比试验可获得较准确的结果。利用由它校核过的分压器，按低于5倍的比例传递，还可校核更高电压的分压器及测量系统。
利用高、低压标准电容器组成标准电容分压器作为对比分压器，可在工频高电压下(采取特种接线时也可在冲击电压下)校核分压比。若被校分压器为电阻分压器，则不能采用工频电压进行校核。
2.4.2 利用测量球隙校核分压比
利用测量球隙校核分压比的接线，如图7所示。固定测量球隙距离，调节冲击电压发生器输出电压，或者固定发生器输出电压，调节球隙距离，测得球隙的50%放电电压即为被校分压器测量系统的输入电压，其测量准确度为±3%。被校分压器测量系统所测的冲击电压由该系统已测定的分压比来确定。所测的结果与球隙测量结果对比，两者相差应在±3%的允许误差范围内。
图6 利用对比测量系统(或分压器)校核
(a)丁字形布置；(b)叉形布置；(c)直线布置；
G—冲击电压发生器; O—测品或负荷电容;D0—对比分压器; D—测量仪器
图7 利用测量球隙核分压比
G—冲击电压发生器; S—测量球隙; D—被校分压器测量系统; M—测量仪器
利用测量球隙校核电容分压器或阻尼电容分压器测量系统分压比时，也可在工频高电压下进行。
2.4.3 利用高压静电电压表校核分压比
利用高压静电电压表在工频电压下校核分压比的接线，如图8所示。接线中测量仪器M可采用0.1～0.5级低压静电电压表。校核时，高压静电电压表直接测量被校系统的输入电压。同时，根据测量仪器的读数及该系统已测定的分压比确定所测的工频高电压。两者对比，相差应在±3%的允许范围内。此法仅适用于电容分压器或阻尼电容分压器测量系统的校核。
2.4.4 利用电压互感器校核分压比
利用电压互感器在工频高电压下校核分压比的接线，如图9所示。接线中测量仪器M可采用低压静电电压表。校核时，电压互感器直接测量被校系统的输入电压。同时，根据测量仪器的读数及该系统已测定的分压比确定所测的工频高电压。两者对比，相差应在±3%的允许范围内。
图8 利用高压静电电压表校核分压比
T—工频试验变压器；R—保护电阻；V—高压静电
电压表；D—被校分压器测量系统；M—测量仪器
图9 利用电压互感器校核分压比
T—工频试验变压器；R—保护电阻；PT—电压互感器；
V—低压电压表；D—被校分压器系统；M—测量仪器
此法若采用0.1～0.2级的标准电压互感器及精密电压表，则可取得较准确的结果。由于使用工频电压进行校核，此法仅适用于电容分压器或阻尼电容分压器测量系统的校核。
3 方波响应的测定
3.1 分压器测量系统的方波响应
分压器测量系统的方波响应是当系统输入为方波电压时的输出电压波形。
通常此响应幅值以单位值1表示，被称为单位方波响应。
分压器测量系统的方波响应表征了该系统的暂态特性，它与冲击电压的测量误差，尤其是波形测量误差密切有关。因此分压器测量系统方波响应的正确测定也是冲击电压测量中的一项很重要的基本工作。
3.2 方波响应的测定方法
测定分压器测量系统方波响应时，通常将低压方波电压施加于系统输入端，并以通用脉冲示波器记录其输出电压波形，即该系统的方波响应。测定方波响应之前或同时，应记录方波电压波形，以检查它是否符合方波响应试验的要求，参见3.2.3a条。
3.2.1 方波响应试验回路
a.测定分压器测量系统方波响应的试验回路有三种典型方式，见图10。
图10(a)直角引线方式中，低压方波发生器置于地面，由附加的垂直引线与水平的高压引线相接，形成一直角引线。它与分压器和接地回路构成方框形的试验回路。这种方式常使测量系统回路电感有所增加。
图10(b)水平引线方式中，低压方波发生器置于与分压器顶端相同的高度，直接接在水平的高压引线始端，并用附加的垂直接地引线或金属屏蔽墙与接地回路相连。试验回路仍为方框形布置。
图10(c)斜引线方式中，低压方波发生器置于地面，分压器的高压引线斜向下直接与发生器相接，构成三角形的试验回路。这种方式将增大高压引线对分压器的影响。
图10 测定方波响应的典型试验回路
(a)直角引线方式；(b)水平引线方式；(c)斜引线方式
S—方波发生器；D—被测分压器；L—高压引线；L′—垂直引线；
E—接地回路；E′—垂直接地引线或金属屏蔽墙
以上各种试验回路中，高压引线L的长度取实际使用时的长度，或与分压器的高度相等。
b.在测量系统的使用现场，测定方波响应的具体试验回路应尽可能接近于该系统实际使用时的情况。例如，被测分压器处于实际使用位置，不更换所用的测量电缆，不改变高压引线的长度，直径和位置等。此时，试验回路可参照图10(a)、(b)两种典型的方式，其中高压引线的走向按实际情况不一定水平布置。
c.方波响应试验的接地回路宜用铝板敷设。图10(b)中的附加接地引线可用宽约1m的铝板或数条并联的铝带或铜带。在全屏蔽高压试验室中，接地回路及上述附加的接地引线均可利用试验室本身的金属接地网及金属屏蔽墙。
d.为抑制测量系统主回路中的振荡，高压引线的始端或终端(分压器测)可串接阻尼电阻，参见图1。在方波响应试验时，该阻尼电阻的位置应仍处原有位置。但采用图10(a)试验回路时，高压引线始端的阻尼电阻(电阻分压器测量系统较常用)应改接于附加的垂直引线始端与方波发生器之间。
高压引线阻尼电阻的阻值可通过方波响应试验确定。改变阻尼电阻值，测量一系列的方波响应，根据对测量系统响应特性的要求(见7.2条)选用合适的阻尼电阻值。
3.2.2 方波响应波形记录
a.记录方波响应的波形常采用通用脉冲示波器，选用时，对示波器性能的要求为：
频带：DC－100MHz以上
扫描速度： 最快： 高于5ns/div
最慢： 低于0.2μs/div
垂直偏转系数： 最小： 10～100mV/div
b.记录方波响应波形时，为便于确定方波响应特性参数，示波图上应记录零线及时标信号。扫描速度选用快慢两档。慢速扫描应能记录到明显稳定的幅值线。快速扫描应能记录到满幅度跳变的波形前沿。示波器触发能保证示波图起始部分足以显示出10%幅值以下的波形，最好能记录到波形零点。
3.2.3 方波电压的要求与波形测量
a.方波响应试验对方波电压的要求为：
波形：上升时间Tr不大于5ns，见图11a)；幅值衰减Δu在1μs以内不超过1%，见图11b)，或者幅值衰减时间常数Ta于100μs，见图11c)。
图11 波电压波形参数
(a)上升时间Tr；(b)幅值衰减Δu；(c)幅值衰减时间常数Ta
图12 波发生器的原理接线
(a)截断式方波； (b)上升式方波
E0—直流电源；R—内部电阻；C0—充电电容；Rp—并联电阻；
K—高速开关(如汞润开关)；A—输出端电缆插座
图13 方波电压波形测量接线
(a)始端匹配；(b)终端匹配；(c)两端匹配S—方波发生器；
M—脉冲示波器；R—匹配电阻；Z—电缆波阻抗
幅值：约100～200V。
重复率：50～300 1/s或单次。
b.方波电压可分为截断式和上升式两种。相应的两种方波发生器原理接线，如图12所示。方波响应试验一般常用截断式方波。当发生器内部电阻R0较大时，电阻分压器测量系统方波响应试验宜用上升式方波(此时输出端A并联的放电电阻Rp可以省略)。
c.方波电压波形的测量应在方波响应试验之前或同时进行。测量接线如图13所示。接线中测量电缆的端部必须接匹配电阻R，其阻值等于测量电缆波阻抗Z，否则将造成严重的波形振荡。
记录方波电压波形对示波图的要求与方波响应示波图基本相同，参见3.2.2条，唯扫描速度需适当改变。如有条件，快速扫描尽量选用1～2ns/div。慢速扫描应能记录到方波幅值线达1μs以上。
根据方波电压示波图，可按图11确定方波波形的上升时间Tr，幅值衰减Δu或幅值衰减时间常数Ta等波形参数，并检查它是否符合方波响应试验对方波电压波形的要求，见3.2.3a条。
3.3 方波响应特性参数的确定
方波响应典型的示波图如图14所示，其波形大体可分为两大类：指数型，见图14(a)、(d)；振荡型，见图14(b)、(c)。
3.3.1 方波响应示波图的处理
3.3.1.1 零线
方波响应示波图上的零线可用下列方法确定：
a.示波图上有明显的波形零点，并有坐标刻度线时，可由波形零点画水平刻度线的平行线作为零线。
b.改换示波器触发前沿斜率(SLOPE)，并采用较慢的扫描速度，可在示波图上记录一条零线。
c.用上升式方波测定方波响应时，可在示波器无信号的条件下记录一条零线；或者调整零电位线处于某一水平刻度线上，示波图上的该水平刻度线即可作为零 线。
图14 方波响应典型的示波图
(a)、(d)指数型方波响应波形；(b)、(c)振荡型方波响应波形
O—实际零点；O′—视在零点；P—响应波形前沿最陡处的切点；
t1、t2、t3、t4…—响应波形与单位幅值线相交的第1、2、3、4…个瞬时；
Tα、Tβ、Tγ、Tδ…—响应波形与单位幅值线之间的第1、2、3、4…
块面积；T0—响应波形与P点切线及零线之间的面积；β—过冲
3.3.1.2 视在零点O′
视在零点O′是单位方波响应的计算起点。按试验标准规定，在响应波形前沿最陡的P点作切线与零线相交的交点即为视在零点O′，如图14所示。当响应波形前沿部分具有振荡时，可通过振荡画一条中心线，并以它最陡的切线确定视在零点O′，见图14(c)。
3.3.1.3 单位幅值线
示波图上，方波响应波形趋于稳定的水平线，见图14(a)、(d)，或者振荡的水平轴线，见图14(b)、(c)，其高度定为单位值1，即是方波响应的单位幅值线。通常选用较慢的扫描速度可记录到已明显稳定的响应波形，以便较准确地确定单位 幅值线。
3.3.2 主要响应参数的确定
3.3.2.1 响应时间T
响应时间T是响应波形与单位幅值线之间各面积Tα、Tβ、Tγ、Tδ…的代数和所代表的时间，见图14；其中Tα、Tγ…等是单位幅值线下方的各个面积，取正值；Tβ、Tδ…等是单位幅值线上方的各个面积，取负值；于是
(11)
图15 方波响应波形面积计算
t0—确定时间比例尺的某一固定时刻；X0—t0在横坐标上的长度；
ΔX—横坐标的等距间隔；Y0、Y1、Y2…—从O′点起响应波形与
单位幅值线之间的距离；其它文字符号的含义同图14
对于指数型方波响应波形，见图14(a)、(d)，波形不超过单位幅值线即趋于稳定，因而仅有面积Tα，此时
(12)
确定响应时间T时，响应波形从视在零点O′起算，见图14，自O′点到切点P的响应波形初始部分以该切线段代替，详见图15。
方波响应波形面积的计算可采用矩形近似求积法，见图15。在放大的示波图上，沿时间坐标轴方向，从O′点开始按等距离ΔX(mm)读取响应波形与单位幅值线之间的距离Y1、Y2、Y3…等Y1(mm)的数值。当响应波形在单位幅值线下方时Y1取正值，在上方时取负值。然后，读取单位幅值1.0在放大示波图上的高度Y0(mm)及某一固定时刻t0(ns)在示波图时间轴上的长度X0(mm)，则响应时间T可按下式求得
(13)
3.3.2.2 部分响应时间Tα
部分响应时间Tα是响应波形首次达到幅值之前的前沿部分与单位幅值线之间的面积所代表的时间，见图14。它就是上述响应时间T的计算公式(11)中的第一块面积Tα对应的时间。计算面积求得部分响应时间Tα的方法同3.3.2.1条。
3.3.2.3 过冲β
过冲β是振荡型方波响应波形的峰值超过单位幅值的数量，通常以百分数表示，见图14(b)、(c)及图15。当方波响应波形包含多种频率振荡时，过冲β由基波振荡峰值确定，见图14(c)。指数型方波响应的过冲β=0，见图14(a)、(d)。
3.3.2.4 剩余响应时间TR
振荡型方波响应波形与单位幅值线相交的瞬时分别为t1、t2、t3…，见图14(b)及图15，简称交幅瞬时。剩余响应时间TR(t1)是交幅瞬时t1之后响应波形与单位幅值线之间各面积的代数和所代表的时间。剩余响应时间TR(t1)也可简写为TR1。例如
(14)
计算面积求得剩余响应时间TR的方法同3.3.2.1条。
3.3.2.5 稳定时间ts
稳定时间ts为最先达到下列条件的交幅瞬时，对应于该瞬时的剩余响应时间 小于0.02ts，即
(15)
3.3.2.6 初始畸变时间T0
初始畸变时间T0是方波响应波形与用以确定O′的切线及零线之间的面积所代表的时间，见图14(d)。确定初始畸变时间T0时，响应波形从实际零点开始起算，直到切点P为止。计算面积求得初始畸变时间T0的方法同3.3.2.1条。
