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
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)。
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。
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
4.1 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。
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
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[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.