邢春超　張洪明　徐先春

（重慶市華馳交通科技有限公司，重慶　400067）

基于模擬小信號(hào)的稱重系統(tǒng)電磁兼容研究

邢春超張洪明徐先春

（重慶市華馳交通科技有限公司，重慶400067）

目前的稱重設(shè)備中所用的傳感器多是采用模擬信號(hào)的傳感器，且輸出電壓在幾十毫伏，在電磁兼容試驗(yàn)中極易受到干擾，進(jìn)而影響稱重的準(zhǔn)度。本文從電磁兼容的角度出發(fā)，依據(jù)試驗(yàn)基礎(chǔ)從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面論述了模擬小信號(hào)稱重系統(tǒng)的電磁兼容解決方案，為同類設(shè)備設(shè)計(jì)提供可靠的經(jīng)驗(yàn)。

模擬小信號(hào)電磁兼容稱重系統(tǒng)

電磁兼容性（EMC）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個(gè)方面的要求：一方面是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)一定的限值；另一方面是指設(shè)備對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性［1-2］。

公路用稱重設(shè)備所使用的電磁環(huán)境較為復(fù)雜。一方面，設(shè)備工作在公路旁要承受各種車輛發(fā)出電磁干擾；另一方面，隨著車輛的增多車載通訊設(shè)備（車載電臺(tái)、對(duì)講機(jī)）日益增多也對(duì)稱重設(shè)備的電磁兼容提出了較高的要求。因此，國(guó)家相關(guān)管理部門對(duì)稱重設(shè)備也作出了相應(yīng)的國(guó)標(biāo)要求，即中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG907-2006《動(dòng)態(tài)公路車輛自動(dòng)衡器》中作出了明確的要求［3］，所有銷售設(shè)備須滿足IEC 61000-4中的電磁兼容要求。

1　稱重設(shè)備原理

稱重設(shè)備要通過(guò)國(guó)標(biāo)的電磁兼容，須從設(shè)備的組成入手，了解設(shè)備的工作原理、信號(hào)傳輸及易受電磁影響的電路，故須先了解分析各種稱重設(shè)備的工作原理。

目前市場(chǎng)上在售的公路動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備主要有寬彎板動(dòng)態(tài)秤、窄彎板動(dòng)態(tài)秤、石英動(dòng)態(tài)秤、單臺(tái)面動(dòng)態(tài)秤、整車式動(dòng)態(tài)秤、雙臺(tái)面動(dòng)態(tài)秤、軸組式動(dòng)態(tài)秤等，雖然各種秤的外觀不同，但其稱重原理框相同，稱重設(shè)備的原理框圖如圖1所示：

從電壓信號(hào)傳輸?shù)慕嵌葋?lái)分析，壓力傳感器由電壓激勵(lì)輸出電壓，最大輸出電壓值在幾十毫伏，且實(shí)際應(yīng)用中壓力傳感器到信號(hào)放大器的距離較遠(yuǎn)（10米以上），之后經(jīng)放大傳輸至AD數(shù)字轉(zhuǎn)換器、CPU、顯示輸出。

2　電磁兼容檢測(cè)

依據(jù)國(guó)標(biāo)JJG907-2006要求稱重設(shè)備的電磁兼容檢測(cè)包含短時(shí)電源電壓降低、電快速瞬變脈沖群、浪涌電壓、靜電放電、抗電磁場(chǎng)輻射、直流供電的抗干擾 兩項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容，其中抗電磁場(chǎng)輻射是最難通過(guò)的，其余檢測(cè)項(xiàng)在選擇有EC、FC認(rèn)證的電源基本就可以通過(guò)。

抗電磁場(chǎng)輻射試驗(yàn)須在微波暗室進(jìn)行。微波暗室可隔離外界紛雜的電磁信號(hào)，同時(shí)可提供單一源的、指定頻率的電磁輻射。微波暗室，為了檢測(cè)產(chǎn)品的電磁兼容性，產(chǎn)品必須在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。理想的輻射場(chǎng)地是無(wú)限大的良好的導(dǎo)電地平面構(gòu)成的，這是因?yàn)榻饘倬W(wǎng)（板）對(duì)電波產(chǎn)生全反射。在一定條件下，即反射角較小時(shí)，反射系數(shù)|R|≈1 ，不同介質(zhì)平面的反射系數(shù)值也不同，故用金屬地平面可使測(cè)量數(shù)據(jù)可靠，也使不同地區(qū)測(cè)量的數(shù)據(jù)具有可比性。國(guó)際上是以開(kāi)闊測(cè)試場(chǎng)作為電磁輻射的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，但是，由于現(xiàn)代生活環(huán)境中很難找到理想的開(kāi)闊場(chǎng)，因此，微波暗室，就成為一種非常普及的代替環(huán)境。隨著微波技術(shù)的發(fā)展，為了進(jìn)行各種微波測(cè)量，要求模擬電磁波在自由空間傳播的環(huán)境條件，微波無(wú)反射室即微波暗室也正是針對(duì)這一需要而研制的。電波暗室主要用于輻射無(wú)線電騷擾（EMI）和輻射敏感度（EMS）測(cè)量，電波暗室的尺寸和射頻吸波材料的選用主要由受試設(shè)備（EUT）的外形尺寸和測(cè)試要求確定，分3m法或10m法。微波暗室可以用于天線、電磁兼容、雷達(dá)截面測(cè)量、無(wú)線電控制設(shè)備的對(duì)接試驗(yàn)，以及各種類型的電磁模擬試驗(yàn)等［4-5］。

圖1　稱重原理框圖

3　電磁兼容試驗(yàn)及分析

試驗(yàn)前須準(zhǔn)備場(chǎng)地及調(diào)試測(cè)試區(qū)域的場(chǎng)強(qiáng)符合IEC 61000-4-3要求，試驗(yàn)時(shí)稱重設(shè)備距離輻射天線3m處放置，第一次測(cè)試稱重的結(jié)果受電磁輻射的影響很大，分析其主要原因是壓力傳感器、信號(hào)放大器、AD轉(zhuǎn)換器、、數(shù)據(jù)處理模塊都是通過(guò)一根線連接，造成單端接地的現(xiàn)象，且設(shè)備外殼和大地沒(méi)有嚴(yán)格的隔離開(kāi)。所以在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)：①放大器與AD轉(zhuǎn)換器的屏蔽外殼與電源地嚴(yán)格分開(kāi)；②壓力傳感器電纜外加金屬屏蔽網(wǎng)，并與其他設(shè)備的屏蔽外殼相連；③所有的模擬、數(shù)字模塊共地，并用同一屏蔽殼屏蔽；④模擬模塊和數(shù)字模塊電源分開(kāi)獨(dú)立供電；⑤放大器模塊前端加RC、LC濾波電路。經(jīng)過(guò)上述改進(jìn)后，再次測(cè)試設(shè)備的電磁兼容性，經(jīng)試驗(yàn)滿足國(guó)標(biāo)要求。

4　結(jié)語(yǔ)

稱重設(shè)備中存在模擬小信號(hào)極易受到干擾，其抗電磁輻射干擾是個(gè)難點(diǎn)；但只要做到有與電壓負(fù)極隔離的封閉嚴(yán)密屏蔽外殼；減小或消除模擬與數(shù)字信號(hào)的串?dāng)_以及嚴(yán)密的濾波電路；與大地的良好接觸、選擇較好的認(rèn)證電源等措施，稱重的電磁兼容也是可以做到的。

［1］錢振宇.3C認(rèn)證中的電磁兼容測(cè)試和對(duì)策［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［2］劉培國(guó)，侯冬云.電磁兼容基礎(chǔ)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2008.

［3］陳淑鳳，馬曉慶，等.電磁兼容試驗(yàn)技術(shù)［M］.北京：北京郵電大學(xué)出版社，2001.

［4］徐勁拓.車載通信系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)［D］.西安：西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.

［5］劉易勇，郭恩全，等.電磁干擾預(yù)測(cè)試系統(tǒng)研制［J］.測(cè)控技術(shù)，2003；22（11）：

張洪明（1979—），男，漢族，重慶市人，本科生，畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)測(cè)控技術(shù)與通信工程學(xué)院，就職于重慶市華馳交通科技有限公司，研究方向：智能交通相關(guān)領(lǐng)域方面的研究。邢春超（1981—），男，漢族，山東省聊城人，碩士，畢業(yè)于電子科技大學(xué)物理電子學(xué)院，就職于重慶市華馳交通科技有限公司，從事智能交通領(lǐng)域研究。