李京印

（北京航空航天大學，北京，100083）

0 引言

科學技術的不斷研發(fā)與應用帶動了各行各業(yè)的發(fā)展，向電磁設備提出了更高的要求，如今，電磁設備的設計與功能更加完善，同樣，電磁系統(tǒng)也變得相當復雜。為控制設備的體積，需要將各種儀器和部件安裝在一個很小的空間中，由于距離太近，很容易產(chǎn)生電磁兼容性問題。現(xiàn)場測試是檢測電磁兼容性的重要方法，干擾源辨識技術的應用能夠有效提高現(xiàn)場測試的準確性，為電磁兼容性能檢測和改進。因此，對電磁兼容現(xiàn)場測試中的干擾源辨識技術的分析與研究是推動電磁設備發(fā)展的必要環(huán)節(jié)[1]。

1 電磁兼容測試概述

1.1 電磁兼容現(xiàn)場測試和標準測試的區(qū)別

不同于標準測試，現(xiàn)場測試是指設備或系統(tǒng)因無法在標準的暗室中完成而在現(xiàn)場進行的電磁兼容測試。二者在測試環(huán)境、測試設備、測試目的等方面有著較大區(qū)別，電磁兼容現(xiàn)場測試通常是在系統(tǒng)調(diào)試現(xiàn)場進行的，而沒有在標準的暗室或者半電波暗室中完成，那么測試時接受檢測的設備就相應不同，標準測試的對象是單個設備或者分系統(tǒng)，而現(xiàn)場測試可以對單個設備、成組設備甚至整個系統(tǒng)進行測試；標準測試必須通過LISN供電，現(xiàn)場測試可以采用電網(wǎng)供電、交流供電以及蓄電池供電多種供電方式；標準測試在測試項目上需按照相關標準進行，而現(xiàn)場測試的靈活性就較強，主要根據(jù)客戶的定制需求進行針對性的測試；標準測試的結果只能用于單個設備或分系統(tǒng)的產(chǎn)品鑒定與選擇上，而現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)或結果可反映出系統(tǒng)的電磁兼容性能，同時為任務系統(tǒng)的故障診斷和性能評估提供參考依據(jù)。

1.2 電磁兼容現(xiàn)場測試作用

電磁兼容測試在產(chǎn)品的研發(fā)與使用階段中大概包括預兼容測試、標準測試和現(xiàn)場測試。在產(chǎn)品研發(fā)的初始過程中，采用預兼容測試，多次進行電磁兼容性測試和評定，以便針對測試結果及時地調(diào)整設計，提升電磁兼容性能。產(chǎn)品研發(fā)完成以后，各項指標已經(jīng)定型，采用標準測試，對產(chǎn)品電磁兼容性能進行認證。在產(chǎn)品進入市場的使用階段也要進行電磁兼容性評估，采用現(xiàn)場測試，測試產(chǎn)品在上裝狀態(tài)下的電磁兼容性。對于大型的設備或系統(tǒng)的故障檢測和電磁兼容性評定，使用現(xiàn)場測試的檢測方式是較為合適的。不僅如此，在現(xiàn)實的使用中，現(xiàn)場測試幾乎可以用來檢測產(chǎn)品研發(fā)與制造的各個階段中的電磁兼容性，其是電磁兼容測試中不可或缺的一種檢測方式，而且，現(xiàn)場測試具有較高的靈活，可實現(xiàn)對產(chǎn)品的個性化檢測，針對一些客戶定制的產(chǎn)品，具有較高的應用性。電磁兼容現(xiàn)場測試，是對電子設備電磁兼容性能的最終評價，現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)和結果，也是生產(chǎn)設計階段的有力反饋，可為電子設備的電磁兼容問題提供建議，以更好地提升電子產(chǎn)品電磁兼容性能[2]。

2 干擾源辨識技術在電磁兼容現(xiàn)場測試中的應用

2.1 小波消噪技術

在對電子設備進行電磁兼容現(xiàn)場測試時，環(huán)境中存在很多干擾，小波消噪技術常被用來消除噪聲，以提升干擾源的辨識精確性。利用頻譜儀來收集現(xiàn)場的信號數(shù)據(jù)，其中包含有用的信號、電子設備內(nèi)部噪聲以及來自外界環(huán)境的噪聲。小波消噪技術利用噪聲與信號的小波系數(shù)尺度性質(zhì)不同這一特點，將含噪信號進行特征提取處理和取舍，經(jīng)低通濾波將噪聲去除，之后與原本的各信號特征重新構成信號，從而達到去除信號中噪聲的目的，確保電磁兼容現(xiàn)場測試所得數(shù)據(jù)與結果的準確性。小波消噪技術在電磁兼容性現(xiàn)場測試中的應用流程，如圖1所示。

圖1 小波消噪技術的應用過程

2.2 包絡和延拓處理技術

電子設備種類很多，現(xiàn)場測試的環(huán)境也不確定，因此，在進行電磁兼容現(xiàn)場測試后，很有可能會得到不盡相同的輻射特性曲線，經(jīng)小波消噪技術去噪之后的測試曲線，在曲線峰值兩側一定區(qū)間內(nèi)信號的分布仍有些復雜，對干擾源辨識造成影響。因此，進行包絡處理使得電磁兼容現(xiàn)場測試中的曲線更加順滑、流暢，以減輕干擾源辨識難度。以上兩種技術應用以后會出現(xiàn)底部噪聲大于原始噪聲的現(xiàn)象，此時，需要對經(jīng)包絡處理后的電磁兼容現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)曲線進行延拓處理，將噪聲處理成干擾源辨識所需大小[3]。

2.3 峰值特征提取

在測試數(shù)據(jù)中，峰值信號的頻率、幅值是判定干擾、去除干擾源的重要依據(jù)。主要通過測試數(shù)據(jù)點左右兩側的單調(diào)性來判定峰值的存在。只有當電磁兼容現(xiàn)場測試點的左側為單調(diào)遞增，同時右側為單調(diào)遞減的情況下才是峰值點，其他情況不是峰值點。但在現(xiàn)場測試過程中，用于收集信號的頻譜儀底部噪聲信號較多，如果不去除，會嚴重影響測試準確性，無法完成提取干擾信號峰值的任務，因此，再進行峰值提取流程時，需要加上去除頻譜儀底部噪聲的檢測步驟，通過一定范圍內(nèi)的最小值來確定噪聲閾值，峰值提取流程圖如圖2所示，只有大于噪聲閾值的信號才能進行接下來的峰值提取，小于噪聲閾值的信號被舍棄掉，這樣可有效提升辨識干擾源的精確性。

圖2 峰值提取流程圖

2.4 相似度評價指標

在電子設備的電磁兼容現(xiàn)場測試中，不同干擾源之間存在一定聯(lián)系，將某種關系和表現(xiàn)進行定量的描述就是相關系數(shù)的作用，相關系數(shù)是相關程度的量值，通過對數(shù)值的分析，就能判定出兩個變量之間有沒有相互關聯(lián)的影響。電磁兼容現(xiàn)場測試所得二維數(shù)據(jù)，通常是干擾源辨識技術中用以表示相似程度的結果。對原始相關系數(shù)進行分析，就能夠判斷出測試曲線整個頻段的相似程度。上文提到，峰值信號是干擾源辨識技術所需的重要數(shù)據(jù)，因此，峰值信號的相似度也是電磁兼容現(xiàn)場測試中的重要數(shù)據(jù)，為提升干擾源辨識技術的應用性，需要以峰值相關系數(shù)作為另一依據(jù)，以提升干擾源辨識能力，找到最精確的干擾源，為電磁兼容性問題解決提供數(shù)據(jù)支持和實踐指導[4]。

3 電磁兼容整改措施

3.1 確定電磁兼容的調(diào)整方向

在調(diào)整電磁兼容性能方面主要通過減弱干擾源和減小耦合量等方式，以改進電子設備和系統(tǒng)的電磁兼容性能。對設備之間可能產(chǎn)生的電磁干擾來源和控制方式進行分析，減少干擾源的產(chǎn)生或者降低二者之間的影響，以提升電磁兼容性。另外，線間耦合也是造成干擾的重要因素，需要在耦合路徑上進行改進。針對低頻耦合，可增大電路間距，追加高導電性屏障罩等，針對高頻耦合，盡量縮短接地線、防止輸入輸出線間耦合等，在調(diào)整過程中，可進行多次現(xiàn)場測試，以便及時進行有效的改進，保證電磁設備高效運行的同時具備較好的電磁兼容性。

3.2 選擇合理的整改方法

電磁兼容整改的前提是電磁設備的結構合理、完整，需要全面了解設備內(nèi)部的組成、結構以及運行情況，對產(chǎn)品的基礎零部件、儀器有較高的掌握，確保電磁設備的運行符合相關規(guī)范與國家標準，再進行電磁兼容性的改進，降低干擾的產(chǎn)生和影響力，通常電磁兼容性影響因素包含電機設備、電氣設備、整流器等各設備運行造成的彼此之間的干擾，設備的運行環(huán)境、空間等也都非常重要。整體設備系統(tǒng)較為復雜，難以辨別彼此之間的電磁干擾，可采用逐一斷電的方式進行現(xiàn)場測試，檢查出各項設備的功率干擾情況，就可有針對性地進行相應的措施減小或去除電磁干擾問題[5]。

3.3 選擇金屬外殼

很多人錯誤地認為，塑料材料相比于金屬材料可避免一些電磁兼容問題，其實不然，例如，鑄鋁材質(zhì)的金屬外殼相比與塑料就能夠更好屏蔽外界環(huán)境中的電磁波以防其對電磁設備的正常運行造成較大干擾。針對電場屏蔽，選材的時候，盡量選擇高導電性能的材料，并進行良好接地。磁屏蔽時，可選用鐵磁性材料，磁屏蔽體要遠離帶磁性的元件，避免短路。在實際的改進過程中，通常將金屬外殼直接連接到過濾電容上，也可以起到和軟鋁外殼相同的防護效果。

4 結語

電磁兼容性是電磁設備檢測中不可忽略的環(huán)節(jié)，其關乎到設備的生產(chǎn)質(zhì)量和運行效率，對于大型、復雜的電磁設備，現(xiàn)場測試是較為合適的電磁兼容性檢測方式，通過對小波消噪技術、包絡和延拓處理技術、峰值特征提取、以及相似度評價指標等技術的應用，可提升干擾源辨識精確度，其現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)和結果可作為電磁兼容整改的參考依據(jù)，通過對干擾源的控制，可促進電磁設備的安全穩(wěn)定運行。