電磁兼容自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)探討

中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所 胡清平

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電磁兼容自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)探討

中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所 胡清平

【摘要】為了適應(yīng)制造企業(yè)對(duì)設(shè)備電磁兼容測(cè)試的需要，本文在分析國(guó)外現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了研制適合我國(guó)國(guó)情的電磁兼容測(cè)試系統(tǒng)的建議；結(jié)合國(guó)軍標(biāo)給出了一套實(shí)用方案，包括系統(tǒng)配置和軟件結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)存系統(tǒng)的許多不足，大大提高了系統(tǒng)的性價(jià)比，為制造企業(yè)引入電磁兼容測(cè)試手段提供了一條建設(shè)性思路。

【關(guān)鍵詞】電磁兼容測(cè)試；電磁干擾；電磁敏感度

1 引言

最早比較完整地提出電磁兼容（ EMC）概念的學(xué)者是美國(guó)的Bernhard Keiser博士，他指出：如果每一臺(tái)裝置所產(chǎn)生的電噪聲都不影響其它任何一臺(tái)裝置的正常性能，那么就可以認(rèn)為該裝置是電磁兼容的，或者說(shuō)，電磁兼容是指裝置在其工作的系統(tǒng)或其環(huán)境內(nèi)始終保持預(yù)定工作性能的和諧狀態(tài)?？梢?，要達(dá)到電磁兼容性，需要抑制裝置的電磁干擾（ EMI）幅度并提高其電磁敏感度（ EMS）能力。這里，裝置一般指設(shè)備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)。

2 電磁兼容性測(cè)試模式存在的缺陷

隨著中國(guó)強(qiáng)制性認(rèn)證（簡(jiǎn)稱CCC認(rèn)證）的施行，設(shè)備電磁兼容性越來(lái)越引起了制造企業(yè)的高度重視。研究表明，當(dāng)前普遍實(shí)行的電磁兼容性測(cè)試模式存在著諸多缺陷：①屬于后期成敗型檢測(cè)，不合格的返修成本很高；②檢測(cè)周期長(zhǎng)，一般完成一次檢測(cè)將近1周；③一次性檢測(cè)通過率很低，返修率高；④不提供故障排查服務(wù)；⑤缺乏過程控制策略和手段等。這種模式嚴(yán)重影響了產(chǎn)品研制周期和成本，成為電氣電子設(shè)備迅速推向市場(chǎng)的新障礙。在制造企業(yè)的研制過程中引入電磁兼容測(cè)試具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，深入研究電磁兼容測(cè)試技術(shù)并開發(fā)出經(jīng)濟(jì)實(shí)用的測(cè)試系統(tǒng)是解決這一問題的有效途徑。

3 問題的提出及具體分析

我國(guó)現(xiàn)有電磁兼容測(cè)試系統(tǒng)幾乎都是由國(guó)外公司設(shè)計(jì)建造的，主要存在以下問題：①針對(duì)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)，不能完全滿足我國(guó)的實(shí)際使用需求；②硬件設(shè)備的支持能力不夠（如EMI測(cè)量中的接收機(jī)/頻譜儀類型或EMS測(cè)量中的信號(hào)源/功率計(jì)/場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)視器等）；③不提供針對(duì)具體受試設(shè)備（Equipment Under Test， EUT）的監(jiān)測(cè)能力；④自動(dòng)化程度有限，尤其是EMS測(cè)量；⑤建設(shè)成本很高，不支持國(guó)內(nèi)測(cè)量?jī)x器。

作為國(guó)家和部門授權(quán)的認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室，這種系統(tǒng)配置是可以接受的，但如果想要將其引入到制造企業(yè)，在技術(shù)上就顯得有些不合理（不提供國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)測(cè)手段），在成本上顯得難以接受（硬件可移植性差）。所以有必要對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的適用性和性價(jià)比。新研制的系統(tǒng)必須具有以下特點(diǎn)：①可擴(kuò)展的標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)；②提供需要的監(jiān)測(cè)手段（可選）；③提高硬件可移植性，可支持國(guó)內(nèi)外儀器或附件；④提高系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試能力，以縮短測(cè)試時(shí)間。

表1 EMC測(cè)試主要功能分析表

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 功能分析

整套系統(tǒng)可以劃分為兩個(gè)子系統(tǒng)：EMI分系統(tǒng)和EMS分系統(tǒng)，其中，EMI分系統(tǒng)［3］主要完成設(shè)備和分系統(tǒng)的傳導(dǎo)發(fā)射（Conductive Emission， CE）和輻射發(fā)射（Radiation Emission， RE）測(cè)試；EMS分系統(tǒng)主要完成設(shè)備和分系統(tǒng)的傳導(dǎo)敏感度（Conductive Susceptivity， CS）和輻射敏感度（Radiation Susceptibility， RS）測(cè)試。各個(gè)分系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)如表1所示。

表2 EMC測(cè)試系統(tǒng)可完成的測(cè)試項(xiàng)目一覽

表3 EMC測(cè)試系統(tǒng)軟件模塊功能說(shuō)明

4.2 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置的特點(diǎn)是：①EMI測(cè)試系統(tǒng)既可以通過頻譜儀也可以通過接收機(jī)來(lái)完成CE和RE測(cè)量；②優(yōu)化頻譜儀/接收機(jī)配置，比如RS101的校準(zhǔn)測(cè)試，按照標(biāo)準(zhǔn)需要兩臺(tái)頻譜儀/接收機(jī)，而現(xiàn)在通過軟件控制只需要一臺(tái)即可完成，并不影響測(cè)試效果，這種優(yōu)化思想在CS116的環(huán)路阻抗測(cè)試中也得到體現(xiàn)；③優(yōu)化場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：RS103中，1kHz-1GHz范圍內(nèi)用場(chǎng)強(qiáng)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)法，1-18GHz范圍用接收天線預(yù)校準(zhǔn)法，相對(duì)于全頻段采用場(chǎng)強(qiáng)傳感器，大大降低了系統(tǒng)成本；④廣泛支持國(guó)內(nèi)外測(cè)試儀器及附件；⑤自動(dòng)化程度高：配置了專門的開關(guān)系統(tǒng)和配電互鎖系統(tǒng)，使得測(cè)試校準(zhǔn)和測(cè)試過程都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，提高了測(cè)試速度。

4.3 軟件設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)參見圖1。各個(gè)模塊的主要功能參見表3。

圖3 EMC測(cè)試系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)基于GPIB虛擬儀器總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)，采用NI LabWindows CVI集成開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)所有軟件功能。另外，為了進(jìn)一步提高硬件可移植性，系統(tǒng)中還采用了IVI技術(shù)，這種架構(gòu)同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和升級(jí)能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

為適應(yīng)制造企業(yè)對(duì)設(shè)備電磁兼容性測(cè)試系統(tǒng)的需要，在對(duì)國(guó)外同類系統(tǒng)不足進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際，給出了一套實(shí)用的電磁兼容自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)配置策略并開發(fā)了專用控制軟件，克服了現(xiàn)有系統(tǒng)的不足，為制造企業(yè)探索建設(shè)自己的電磁兼容測(cè)試系統(tǒng)提供了一條有益思路。

參考文獻(xiàn)

［1］高攸綱編著.電磁兼容總論［M］.北京﹕北京郵電大學(xué)，2001.05.

［2］邱焱，肖靂編著.電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證［M］.北京﹕北京郵電大學(xué)，2002.01.

［3］劉易勇，孫樹棟，郭恩全，高天德.電磁干擾預(yù)測(cè)試系統(tǒng)研制［J］.測(cè)控技術(shù)，2003.11.