中國船舶重工集團公司第七一○研究所 胡清平

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電磁兼容自動測試系統(tǒng)探討

中國船舶重工集團公司第七一○研究所 胡清平

【摘要】為了適應制造企業(yè)對設備電磁兼容測試的需要，本文在分析國外現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎上，提出了研制適合我國國情的電磁兼容測試系統(tǒng)的建議；結(jié)合國軍標給出了一套實用方案，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)的性價比，為制造企業(yè)引入電磁兼容測試手段提供了一條建設性思路。

【關(guān)鍵詞】電磁兼容測試；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）概念的學者是美國的Bernhard Keiser博士，他指出：如果每一臺裝置所產(chǎn)生的電噪聲都不影響其它任何一臺裝置的正常性能，那么就可以認為該裝置是電磁兼容的，或者說，電磁兼容是指裝置在其工作的系統(tǒng)或其環(huán)境內(nèi)始終保持預定工作性能的和諧狀態(tài)?？梢姡_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，裝置一般指設備、分系統(tǒng)或系統(tǒng)。

2 電磁兼容性測試模式存在的缺陷

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

3 問題的提出及具體分析

我國現(xiàn)有電磁兼容測試系統(tǒng)幾乎都是由國外公司設計建造的，主要存在以下問題：①針對國外標準而設計，不能完全滿足我國的實際使用需求；②硬件設備的支持能力不夠（如EMI測量中的接收機/頻譜儀類型或EMS測量中的信號源/功率計/場強監(jiān)視器等）；③不提供針對具體受試設備（Equipment Under Test， EUT）的監(jiān)測能力；④自動化程度有限，尤其是EMS測量；⑤建設成本很高，不支持國內(nèi)測量儀器。

作為國家和部門授權(quán)的認證實驗室，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（不提供國內(nèi)標準和監(jiān)測手段），在成本上顯得難以接受（硬件可移植性差）。所以有必要對其進行設計優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的適用性和性價比。新研制的系統(tǒng)必須具有以下特點：①可擴展的標準庫；②提供需要的監(jiān)測手段（可選）；③提高硬件可移植性，可支持國內(nèi)外儀器或附件；④提高系統(tǒng)自動測試能力，以縮短測試時間。

表1 EMC測試主要功能分析表

4 系統(tǒng)設計

4.1 功能分析

整套系統(tǒng)可以劃分為兩個子系統(tǒng)：EMI分系統(tǒng)和EMS分系統(tǒng)，其中，EMI分系統(tǒng)［3］主要完成設備和分系統(tǒng)的傳導發(fā)射（Conductive Emission， CE）和輻射發(fā)射（Radiation Emission， RE）測試；EMS分系統(tǒng)主要完成設備和分系統(tǒng)的傳導敏感度（Conductive Susceptivity， CS）和輻射敏感度（Radiation Susceptibility， RS）測試。各個分系統(tǒng)的功能設計如表1所示。

表2 EMC測試系統(tǒng)可完成的測試項目一覽

表3 EMC測試系統(tǒng)軟件模塊功能說明

4.2 系統(tǒng)配置

系統(tǒng)配置的特點是：①EMI測試系統(tǒng)既可以通過頻譜儀也可以通過接收機來完成CE和RE測量；②優(yōu)化頻譜儀/接收機配置，比如RS101的校準測試，按照標準需要兩臺頻譜儀/接收機，而現(xiàn)在通過軟件控制只需要一臺即可完成，并不影響測試效果，這種優(yōu)化思想在CS116的環(huán)路阻抗測試中也得到體現(xiàn)；③優(yōu)化場強監(jiān)測系統(tǒng)：RS103中，1kHz-1GHz范圍內(nèi)用場強傳感器實時監(jiān)測法，1-18GHz范圍用接收天線預校準法，相對于全頻段采用場強傳感器，大大降低了系統(tǒng)成本；④廣泛支持國內(nèi)外測試儀器及附件；⑤自動化程度高：配置了專門的開關(guān)系統(tǒng)和配電互鎖系統(tǒng)，使得測試校準和測試過程都實現(xiàn)了自動化，提高了測試速度。

4.3 軟件設計

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

圖3 EMC測試系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)基于GPIB虛擬儀器總線技術(shù)實現(xiàn)，采用NI LabWindows CVI集成開發(fā)工具實現(xiàn)所有軟件功能。另外，為了進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)同時也提高了系統(tǒng)的可擴展性和升級能力。

5 結(jié)束語

為適應制造企業(yè)對設備電磁兼容性測試系統(tǒng)的需要，在對國外同類系統(tǒng)不足進行分析的基礎上，結(jié)合工程實際，給出了一套實用的電磁兼容自動測試系統(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)探索建設自己的電磁兼容測試系統(tǒng)提供了一條有益思路。

參考文獻

［1］高攸綱編著.電磁兼容總論［M］.北京﹕北京郵電大學，2001.05.

［2］邱焱，肖靂編著.電磁兼容標準與認證［M］.北京﹕北京郵電大學，2002.01.

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