黃 華 張 嫻 楊子又 黃 浩 周 俊 橐曉宇 劉 成

（上海海關 上海 200135）

1 前言

電源端騷擾電壓是電子電氣設備通過電源線向公共電網(wǎng)傳輸?shù)碾姶膨}擾值，適用于所有由公共電網(wǎng)供電的設備，它是表征電子電氣設備在公共環(huán)境中安全工作的重要參數(shù)。國內外電子電氣產(chǎn)品的EMC 認證標準均對其有強制性的要求，因而電源端騷擾電壓檢測結果的準確與否，是否位于測試結果的置信概率的范圍，將直接影響產(chǎn)品的認證結果。本文依據(jù)CNAS-TRL-008：2018《電氣檢測領域實驗室內部質量監(jiān)控方法和實例》[1]的導則的要求，對騷擾電壓的檢測進行內部質量監(jiān)控，并量化為能力統(tǒng)計量En值來表征騷擾電壓檢測質量監(jiān)控的結果。當|En|≤1，則結果是滿意的，或者實驗室檢測結果符合聲明的測量不確定度；當|En|＞1，則結果不滿意，或者實驗室檢測不符合聲明的測量不確定度。

2 電源端騷擾電壓檢測

2.1 測試原理及設備

根據(jù)cispr 16-2-1 的規(guī)定，電子、電氣設備的電源端騷擾電壓測試，需在標準的測試場地（屏蔽室）中進行。

主要使用的設備、設施包括屏蔽室、人工電源網(wǎng)絡（AMN）、電源及接收機均需由國家認可計量資質的部門進行計量校準，并確認符合國家相關標準要求。其中，AMN 的分壓系數(shù)值和測試連接電纜的損耗值還應補償在測試結果中。屏蔽室、接收機和AMN 的要求詳見表1。

表1 電源端騷擾電壓測試設備

（續(xù)表1）

2.2 騷擾電壓質控檢測樣品

為了保證樣品的均勻性和穩(wěn)定性，本次騷擾電壓檢測樣品選用標準的梳妝信號發(fā)生器CGC-255，頻率范圍為:50 kHz～30 MHz，信號發(fā)生器的幅度穩(wěn)定度為:0.1 dB，步進頻率:50 kHz。詳見圖1。

圖1 梳狀信號發(fā)生器CGC-255

2.3 EMI接收機有效性核查

接收機的核查通過比較接收機的接收信號與信號源發(fā)出信號的差值來進行。

本次檢測采用型號為ESR 7 的EMI 接收機，信號發(fā)生器型號為SML03，核查測試布局詳見圖2。

圖2 接收機幅度和頻率響應核查布局

用信號發(fā)生器作為樣品EUT 測試時，應注意AMN 與公共電源端處于斷開狀態(tài)，以免燒壞CGC-255。

連接電纜采用騷擾電壓測試電纜CL1，這樣也同時核查了CL1 的狀態(tài)。

通過測試電纜接收此信號，同時記錄接收信號的頻率和幅值，接收信號幅值詳見圖3。

由圖3可知，接收機的輸入和輸出響應正常，接收信號幅值與信號發(fā)生器輸出信號的差為-0.49～+0.41 dB，偏差是可以接受的。接收信號頻率與信號源發(fā)出的頻率基本相同，無太大偏差，即在騷擾電壓的測試頻率（0.15～30 MHz）內，接收機和測試電纜工作狀態(tài)正常。

2.4 騷擾電壓質量監(jiān)控實測

AMN 的表征參數(shù)阻抗和相角須用矢量或標量網(wǎng)絡分析儀進行測試，絕大部分的檢測實驗室并不具備，本文建議用比對的方法來確認AMN 的有效性。

在AMN 計量后，用標準的信號發(fā)生器作為EUT，測試其電源線L 和N 騷擾電壓數(shù)據(jù)作為參考值，之后AMN 核查和質量監(jiān)控均以此值作為基準參考。同步記錄測試設備布局，在進行設備核查時，嚴格采用相同的測試設備和布局進行測試。

本文騷擾電壓測試基準及質量監(jiān)控測試均采用的型號 ESH2-Z5 的 AMN，EUT 采用 CGC-255，騷擾電壓實測布局詳見圖4，為了反映不同測試工程師測試帶來的誤差，兩次實驗由兩位工程師分別完成。

圖3 EMI 接收機幅度核查結果

圖4 騷擾電壓實測布局

通過測得L 線、N 線騷擾電壓的頻率響應與參考值進行比較，可獲知AMN 的狀態(tài)，并獲得本次內部質量監(jiān)控測試的結果，本次騷擾電壓L 線的測試值與參考基準值的比較結果詳見圖5。

由圖5可知，本次核查測得L 線騷擾電壓值與基準值的誤差在±0.5 dB 的范圍內。

圖5 騷擾電壓質控核查值與參考值比較

3 騷擾電壓測試不確定度分析

3.1 騷擾電壓不確定度的主要影響量

造成騷擾電壓測試不確定度的主要影響量可表示如下式（1）:

其中，Vr—接收機的讀數(shù)誤差；Lc—人工電源網(wǎng)絡和接收機間連接網(wǎng)絡的衰減；Lamn—人工電源網(wǎng)絡電壓分壓系數(shù)；δVsw—接收機正弦波電壓精確度；δVpa—接收機脈沖幅度響應；δVpr—接收機脈沖響應隨重復頻率的變化；δVnf—接收機本底噪聲；δM—人工電源網(wǎng)絡的接收機端口與接收機之間的失配；δZ—人工電源網(wǎng)絡的阻抗。

3.2 各個影響量帶來的不確定度

3.2.1 接收機的讀數(shù)誤差Vr

接收機的讀數(shù)誤差，是由隨機效應引起，通常以獨立觀測列的算術平均值為測量結果，其標準不確定度U(Vr)為:

5 MHz 時，將信號源電平設為-30 dBμV，接收機5 次測量，可得測量值及讀數(shù)不確定度評定為頻段 u(Vr)=±0.36 dB。

3.2.2 人工電源網(wǎng)絡和接收機間連接網(wǎng)絡的衰減Lc

本測試系統(tǒng)人工電源網(wǎng)絡和接收機間連接網(wǎng)絡為電纜，其不確定度由校正報告給出，Lc=±0.1 dB。

3.2.3 人工電源網(wǎng)絡電壓分壓系數(shù)Lamn

其不確定度由計量校正報告給出，為Lamn=±0.2dB，k 值為 2。

3.2.4 接收機正弦波電壓精確度δVsw、脈沖幅度響應δVpa、脈沖重復頻率響應δVpr

其不確定度由接收機的計量校正報告給出，分別為:正弦波電壓不確定度為 δVsw=±1.0 dB，k 值為2；脈沖幅度響應的不確定度為 δVpa=±1.2 dB，k 值為接收機脈沖響應隨重復頻率的變化的不確定度為

3.2.5 接收機的本底噪聲δVnf

由于接收機的噪聲遠遠低于騷擾電壓的允許極限值，噪聲本底對接近極限值的測量結果的影響可以忽略不計。

3.2.6 人工電源網(wǎng)絡的接收機端口與接收機之間的失配δM

3.2.7 人工電源網(wǎng)絡的阻抗δZ

人工電源網(wǎng)絡的阻抗不理想引入的不確定度可由人工電源網(wǎng)絡的計量報告給出，150 kHz～30 MHz為 δZ=+1.86/-1.28 dB。

3.3 電源端騷擾電壓的不確定度

上述的這些不確定影響量均不相關，因而相關系數(shù)ci=1，測量時各個不確定度影響因素詳見表2。

表2 150 kHz～30 MHz 騷擾電壓的不確定度

由公式（1）及表2計算出電源端騷擾電壓測試的合成不確定為1.5 dB 和擴展不確定度U=3.0 dB，置信概率為95%。

4 騷擾電壓檢測的能力統(tǒng)計量En

本文在測試方法和測試儀器設備相同的情況下，以梳狀信號發(fā)生器為標準的被測設備及人工電源網(wǎng)絡計量后首次測得的電源端騷擾電壓值為參考值，通過交換操作者的方式估計不同工程師測試操作引起的系統(tǒng)誤差，真實反映了實際測試工作的情況。

根據(jù)CNAS 導則，檢測結果質量用能力統(tǒng)計量En值來表征，如下式（4）所示:

其中，v—本次騷擾電壓測量結果；V—騷擾電壓參考值；U1—本次騷擾電壓測量擴展不確定度；Uref—騷擾電壓測量參考擴展不確定度，置信概率95%。

由于測量同一EUT，兩次測量的不確定度基本相同，即:U1=Uref=U=3.0 dB。選取兩次測試相同頻率點，騷擾電壓檢測結果差距最大數(shù)據(jù)用以估算能力統(tǒng)計量 En，由式（5）知:

根據(jù)En的性能判據(jù)，若|En|≤1，則結果滿意，或者實驗室檢測結果符合所聲明的測量不確定度；若|En|＞1，則結果不滿意，或者實驗室檢測結果不符合所聲明的測量不確定度。測試結果符合置信概率為95%，即本次核查騷擾電壓檢測結果是滿意的。

5 結語

本文在以梳狀信號發(fā)生器為標準的EUT 及人工電源網(wǎng)絡計量后首次測得的騷擾電壓值為參考值，在考慮騷擾電壓測試不確定度影響的基礎上，分析了表征騷擾電壓檢測質量的能力統(tǒng)計量En，以證實實驗室騷擾測試結果的滿意度位于置信區(qū)間，達到了質量監(jiān)控的目的。