蔣玉妹 周海貝 施 帥/上海市電磁兼容檢測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

0 引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)電磁環(huán)境質(zhì)量要求的提高。電磁騷擾和抗干擾問(wèn)題越發(fā)引人關(guān)注。隨著大量電子控制技術(shù)在汽車(chē)制造業(yè)中的應(yīng)用，汽車(chē)上電子產(chǎn)品的數(shù)量和種類(lèi)也越來(lái)越豐富。車(chē)載電子產(chǎn)品必須能互不干擾地正常工作,才能確保整車(chē)的安全性能。因此，汽車(chē)電子產(chǎn)品的電磁兼容(EMC)性能也就與安全行駛密不可分，變得尤為重要。

EMC試驗(yàn)結(jié)果需要通過(guò)報(bào)告形式來(lái)體現(xiàn)，而對(duì)電磁兼容實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)，報(bào)告是其有形的產(chǎn)品輸出。報(bào)告的品質(zhì)直接體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室的能力水平，必須給予高度重視。

汽車(chē)電子產(chǎn)品的EMC試驗(yàn)報(bào)告,不但是對(duì)已進(jìn)行測(cè)試項(xiàng)目的客觀證據(jù)記錄,更是保存試驗(yàn)實(shí)施中的技術(shù)細(xì)節(jié),指導(dǎo)研發(fā)工程師進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)的重要文件。報(bào)告的內(nèi)容必須足夠詳細(xì),以便日后追溯試驗(yàn)細(xì)節(jié),再現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果。

1 汽車(chē)電子產(chǎn)品EMC試驗(yàn)流程

1.1 試驗(yàn)性質(zhì)分類(lèi)

汽車(chē)電子產(chǎn)品的電磁兼容試驗(yàn)有著非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒獭Ｒ话銇?lái)說(shuō)試驗(yàn)可分為Pre DV、DV和PV三個(gè)階段。

DV/PV 是英文 Design Verification/Product Validation的縮寫(xiě)。DV是設(shè)計(jì)驗(yàn)證試驗(yàn)，即在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)電路設(shè)計(jì)和產(chǎn)品性能進(jìn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)；PV是產(chǎn)品驗(yàn)證試驗(yàn)，即在產(chǎn)品定型后進(jìn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)。從時(shí)間上來(lái)說(shuō)，DV要先于PV。而Pre DV也就是我們通常說(shuō)的預(yù)測(cè)試或摸底試驗(yàn)，即在產(chǎn)品正式DV試驗(yàn)之前，進(jìn)行的試探性的試驗(yàn)，不屬于正式驗(yàn)證試驗(yàn)的范疇。

進(jìn)行汽車(chē)電子產(chǎn)品的DV/PV試驗(yàn)的主要目的是為了在零部件裝上整車(chē)之前，及時(shí)發(fā)現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，排除隱患，從而降低整車(chē)測(cè)試的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和時(shí)間成本。

1.2 試驗(yàn)以及報(bào)告的特殊性

與民用消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品相比，汽車(chē)電子產(chǎn)品的試驗(yàn)存在一定的特殊性。一方面，汽車(chē)企業(yè)的測(cè)試規(guī)范差異性比較大，不同的車(chē)廠對(duì)其零部件的EMC性能有著不同要求。

其次，汽車(chē)電子產(chǎn)品EMC試驗(yàn)需要有詳細(xì)的測(cè)試計(jì)劃進(jìn)行支持。電磁兼容試驗(yàn)的一個(gè)原則是在試驗(yàn)中模擬受試設(shè)備（簡(jiǎn)稱DUT）在整車(chē)環(huán)境中真實(shí)的工作情況。而汽車(chē)電子產(chǎn)品種類(lèi)繁多，EMC試驗(yàn)規(guī)范無(wú)法對(duì)其進(jìn)行一一規(guī)定，因此在DV/PV測(cè)試之前，供應(yīng)商必須向測(cè)試實(shí)驗(yàn)室提供整車(chē)廠認(rèn)可的測(cè)試計(jì)劃。并在測(cè)試計(jì)劃中將試驗(yàn)規(guī)范中的共性要求與實(shí)測(cè)的產(chǎn)品相結(jié)合，并對(duì)產(chǎn)品的輸入輸出信號(hào)、功能等級(jí)、模擬負(fù)載等要素進(jìn)行詳細(xì)定義。所有的試驗(yàn)必須嚴(yán)格遵照試驗(yàn)規(guī)范以及試驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行，如有技術(shù)偏離發(fā)生，實(shí)驗(yàn)室需要向客戶和整車(chē)廠進(jìn)行匯報(bào)，并獲得許可后方能繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。

此外，汽車(chē)電子產(chǎn)品EMC試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常大。由于很多汽車(chē)電子產(chǎn)品都是模塊或零件，許多輸出量無(wú)法直觀獲得，需要通過(guò)多種信號(hào)采集的方式，考核受試設(shè)備的功能狀態(tài)。而對(duì)于進(jìn)行DV/PV試驗(yàn)的客戶以及整車(chē)廠來(lái)說(shuō)，其關(guān)心的不單是DUT通過(guò)試驗(yàn)與否，而對(duì)試驗(yàn)的過(guò)程以及中間產(chǎn)生的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)也十分關(guān)注。這些數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品的改進(jìn)以及試驗(yàn)結(jié)果的追溯與再現(xiàn)非常重要，因此需要體現(xiàn)在試驗(yàn)報(bào)告之中。

2 試驗(yàn)報(bào)告的基本要求

2.1 試驗(yàn)報(bào)告的基本要素

根據(jù)ISO17025，試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)涵蓋以下基本要素：

1) 標(biāo)題；

2) 實(shí)驗(yàn)室的名稱和地址，進(jìn)行試驗(yàn)的地點(diǎn)；

3) 報(bào)告的唯一性標(biāo)識(shí)，可在頁(yè)眉或頁(yè)腳添加唯一的報(bào)告編號(hào)；

4) 客戶的名稱和地址；

5) 所用方法的識(shí)別，即試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、測(cè)試計(jì)劃等信息 ；

6) DUT的描述、狀態(tài)和明確的標(biāo)識(shí)，即產(chǎn)品的名稱，信號(hào)序列號(hào)等信息；

7)受試產(chǎn)品的接收日期和進(jìn)行檢測(cè)的日期；

8)報(bào)告批準(zhǔn)人的姓名、職務(wù)、簽字或等效的標(biāo)識(shí)；

9)檢測(cè)報(bào)告應(yīng)當(dāng)有頁(yè)碼和總頁(yè)數(shù)。

2.2 試驗(yàn)性質(zhì)和階段的描述

試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)清楚注明本次試驗(yàn)的性質(zhì)和所處的階段。即本次試驗(yàn)屬于正式驗(yàn)證與否，如果屬于正式驗(yàn)證試驗(yàn)，應(yīng)注明是處于DV還是PV階段，并注明受整車(chē)廠認(rèn)可的測(cè)試計(jì)劃編號(hào)。如果是非正式驗(yàn)證試驗(yàn)，也應(yīng)予以注明，加以區(qū)分。上述信息最好在報(bào)告的頁(yè)眉或頁(yè)腳中進(jìn)行添加，例如圖1。

圖1 DV/PV試驗(yàn)報(bào)告頁(yè)眉示例

2.3 試驗(yàn)環(huán)境描述

試驗(yàn)環(huán)境，主要指溫度和相對(duì)濕度，需根據(jù)不同的測(cè)試項(xiàng)目分別列出。列出的溫濕度值必須滿足試驗(yàn)規(guī)范中對(duì)不同項(xiàng)目的具體要求。其他環(huán)境因素例如，大氣壓、聲壓、光強(qiáng)等，如果具體試驗(yàn)對(duì)其有所要求，也應(yīng)在報(bào)告中體現(xiàn)。

2.4 其他要求

根據(jù)ISO17025，報(bào)告中應(yīng)有以下聲明：

1)結(jié)果僅與被檢測(cè)或被校準(zhǔn)物品有關(guān)的聲明；

2)經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn)，不得復(fù)制（全文復(fù)制除外）報(bào)告的聲明。

此外，由于通常DV/PV報(bào)告的頁(yè)數(shù)很多，報(bào)告中最好附有目錄，以便檢索查閱。

3 試驗(yàn)報(bào)告的特殊要求

3.1 試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)

對(duì)于汽車(chē)電子產(chǎn)品EMC試驗(yàn)報(bào)告，在其內(nèi)容的開(kāi)始部分，通常需要對(duì)所有試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，以便查閱報(bào)告者在第一時(shí)間了解整個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的基本情況。具體的例子如表1所示。

表1 試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)示例

3.2 技術(shù)偏離的聲明

在DV/PV試驗(yàn)實(shí)施過(guò)程中, 當(dāng)實(shí)際的試驗(yàn)與測(cè)試計(jì)劃或試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生技術(shù)偏離時(shí)，需要通知客戶和整車(chē)廠的相關(guān)負(fù)責(zé)人，在獲得整車(chē)廠允許后，方能繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)。在相關(guān)報(bào)告中需要附上有關(guān)偏離的技術(shù)聲明，如表2所示。

表2 技術(shù)偏離聲明示例

3.3 產(chǎn)品關(guān)鍵信息的體現(xiàn)

受試設(shè)備的關(guān)鍵信息需要在報(bào)告中進(jìn)行體現(xiàn)，具體包括表3的內(nèi)容。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)

表3 產(chǎn)品關(guān)鍵信息列表

4.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本要求

試驗(yàn)數(shù)據(jù)需要涵蓋表4的內(nèi)容。

其中，試驗(yàn)的布置框圖可按圖2所示，并根據(jù)不同的試驗(yàn)項(xiàng)目分別繪制?？驁D所體現(xiàn)的試驗(yàn)系統(tǒng)連接必須與實(shí)際的試驗(yàn)實(shí)施保持一致。

對(duì)于其他要素，下文將根據(jù)幾個(gè)典型的試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行具體說(shuō)明。

表4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)基本要求

圖2 試驗(yàn)的布置框圖示例

4.2 電磁騷擾發(fā)射測(cè)量數(shù)據(jù)

騷擾發(fā)射主要參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CISPR25，但不同廠商規(guī)范的試驗(yàn)頻段和限值規(guī)定有所不同。該項(xiàng)試驗(yàn)是對(duì)DUT電磁發(fā)射量的測(cè)量，需要采用頻譜圖對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行體現(xiàn)。此外，為了清晰地體現(xiàn)試驗(yàn)中出現(xiàn)超差的頻點(diǎn)，應(yīng)使用數(shù)據(jù)表格列出對(duì)應(yīng)的頻率、幅度、限值、裕量等信息，如圖3和表5所示。

4.3 電磁輻射抗擾度數(shù)據(jù)

電磁輻射抗擾度試驗(yàn)是對(duì)DUT在特定頻率段上施加輻射能量干擾，同時(shí)監(jiān)測(cè)DUT的功能狀態(tài)、考核DUT的抗干擾能力的試驗(yàn)，主要參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11452系列，而不同的廠商規(guī)范在試驗(yàn)方法和試驗(yàn)強(qiáng)度上的選擇差別較大。因此，報(bào)告的數(shù)據(jù)必須充分體現(xiàn)試驗(yàn)的強(qiáng)度，并說(shuō)明采用的方法（暗室法、BCI法、帶裝線法或TEM小室法）。

圖3 測(cè)量頻譜圖示例

表5 測(cè)量數(shù)據(jù)列表示例

試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)以敏感度閾值曲線、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)圖等進(jìn)行體現(xiàn)（如圖4和圖5所示）。其中圖4中的敏感度閾值曲線圖是該試驗(yàn)中非常重要的數(shù)據(jù)，絕大多數(shù)汽車(chē)制造企業(yè)規(guī)范都要求在報(bào)告中提供這一曲線。敏感度閾值測(cè)量是軍用標(biāo)準(zhǔn)中常用的試驗(yàn)方法，即當(dāng)DUT在試驗(yàn)中發(fā)生功能降級(jí)時(shí)，降低干擾的強(qiáng)度，直到功能降級(jí)消除，并在這個(gè)時(shí)候記錄下當(dāng)時(shí)的試驗(yàn)頻率和強(qiáng)度，從而描繪出敏感度閾值曲線。該曲線表征的是受試設(shè)備在該曲線描繪的電磁干擾強(qiáng)度下能夠保持某種特定的功能狀態(tài)，很直觀地體現(xiàn)了產(chǎn)品的抗干擾能力以及正常功能閾值。

圖4 抗擾度曲線圖示例

圖5 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)頻譜圖示例

4.4 傳導(dǎo)抗擾度數(shù)據(jù)

傳導(dǎo)抗擾度試驗(yàn)主要參考ISO7637和ISO16750-2。不同的企業(yè)規(guī)范中，對(duì)試驗(yàn)脈沖波形參數(shù)選擇有著很大的區(qū)別，因此試驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)有完整的波形參數(shù)定義。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)推薦采用矩陣列表的方式，分欄目體現(xiàn)以下重要信息，具體的關(guān)鍵參數(shù)如表6所示。

4.5 靜電放電抗擾度數(shù)據(jù)

靜電放電抗擾度試驗(yàn)主要參照ISO 10605和IEC61000-4-2，但不同的企業(yè)規(guī)范中，對(duì)試驗(yàn)的放電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、試驗(yàn)桌接地方式等要素的定義迥異，因此在報(bào)告中必須詳細(xì)地區(qū)分并加以體現(xiàn)。靜電放電試驗(yàn)數(shù)據(jù)推薦采用矩陣列表的方式進(jìn)行羅列，具體的關(guān)鍵參數(shù)如表7所示。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，汽車(chē)電子產(chǎn)品DV/PV試驗(yàn)報(bào)告中有非常多的技術(shù)細(xì)節(jié)需要注意。EMC實(shí)驗(yàn)室應(yīng)根據(jù)不同的汽車(chē)廠商試驗(yàn)規(guī)范，并根據(jù)客戶要求，建立試驗(yàn)報(bào)告模板，在模板中對(duì)試驗(yàn)報(bào)告中必須具備的要素進(jìn)行定義。這樣既能令試驗(yàn)報(bào)告更加符合標(biāo)準(zhǔn)要求，又能大大提高報(bào)告制作的效率。高質(zhì)量 的試驗(yàn)報(bào)告模板還能作為試驗(yàn)的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，用于試驗(yàn)品質(zhì)的提高以及培訓(xùn)工程師。

表6 傳導(dǎo)抗擾度數(shù)據(jù)關(guān)鍵參數(shù)

表7 靜電放電抗擾度數(shù)據(jù)關(guān)鍵參數(shù)

上述的報(bào)告要點(diǎn)并不代表所有的技術(shù)要求，具體的試驗(yàn)報(bào)告還需根據(jù)實(shí)際的需求進(jìn)行編制。汽車(chē)電子產(chǎn)品DV/PV試驗(yàn)的報(bào)告模板也可以推廣到其他產(chǎn)品的EMC驗(yàn)證試驗(yàn)報(bào)告制作之中作為借鑒參考。

[1] International Electro technical Commission. ISO/IEC 17025[S].Switzerland，2005.

[2] International Organization for Standardization.ISO 10605[S].Switzerland，2008.

[3] International Organization for Standardization. ISO 11452-1[S].Switzerland，2005.

[4] Technical Committee .ISO/TC22, ISO 7637-2[S].Switzerland，2004.