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        電磁兼容自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)探討

        2016-06-02 03:09:50中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一研究所胡清平
        電子世界 2016年9期
        關(guān)鍵詞:電磁干擾

        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,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;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

        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.

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