文/錢鈺鈺 孫仲杰 劉 梅 李龍國（合肥通用機(jī)械研究院有限公司）

監(jiān)控系統(tǒng)也稱閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)典的監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端的音視頻傳輸設(shè)備、音視頻采集設(shè)備，后端的控制、存儲(chǔ)及顯示設(shè)備五大部分組成，其中后端的控制部分可進(jìn)一步分為分段控制設(shè)備與中心控制設(shè)備。前、后端設(shè)備又有多種構(gòu)成方式，它們之間的傳輸可以通過光纖、雙絞線、微波、同軸電纜、無線等多種方式來實(shí)現(xiàn)。隨著監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，監(jiān)控系統(tǒng)的電磁干擾對環(huán)境和其他設(shè)備的影響越來越受到重視。本文依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾極值和測量方法》（GB 9254—2008）[1]，對監(jiān)控系統(tǒng)的電源端子傳導(dǎo)騷擾檢測技術(shù)和監(jiān)控系統(tǒng)的輻射騷擾檢測技術(shù)進(jìn)行了研究；為了降低監(jiān)控系統(tǒng)對環(huán)境的電磁干擾，對監(jiān)控系統(tǒng)中電源模塊的缺陷進(jìn)行了整改；依據(jù)國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范《測量不確定度評定與表示》（JJF 1059.1—2012）[2]對監(jiān)控系統(tǒng)電源模塊的傳導(dǎo)騷擾檢測的不確定度進(jìn)行了分析評定。

一、監(jiān)控系統(tǒng)

某監(jiān)控系統(tǒng)主要由顯示器、控制器、視頻矩陣切換器、RGB 矩陣切換器和傳輸系統(tǒng)組成，如圖1 所示。其中控制器又由控制模塊、電源模塊和存儲(chǔ)模塊三部分組成，通過顯示屏展示信息地圖。

二、檢測過程

1.傳導(dǎo)騷擾檢測方法及結(jié)果

傳導(dǎo)騷擾檢測主要檢測監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的電壓或電流通過信號(hào)線、電源線或地線傳輸出去的電磁干擾。對該監(jiān)控系統(tǒng)的顯示器、控制器、視頻矩陣切換器、RGB 矩陣切換器進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，主要是控制器中的電源模塊影響傳導(dǎo)騷擾檢測數(shù)據(jù)。根據(jù)GB 9254—2008 中的方法，對監(jiān)控系統(tǒng)的電源模塊進(jìn)行檢測。

檢測結(jié)果表明，檢測相位為N 時(shí)，在頻率為0.425 MHz、0.47 MHz、0.58 MHz、0.69 MHz、2.08 MHz 的檢測結(jié)果準(zhǔn)峰值均超出對應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾Class A 的極限值[1]（見表1），檢測不合格。

2.輻射騷擾檢測方法和結(jié)果

輻射騷擾檢測主要檢測監(jiān)控系統(tǒng)通過空氣傳播出去的電磁干擾，對該監(jiān)控系統(tǒng)的顯示器、控制器、視頻矩陣切換器、RGB 矩陣切換器進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)主要是控制器中的電源模塊影響輻射騷擾檢測數(shù)據(jù)。根據(jù)GB 9254—2008 中輻射騷擾檢測方法，對監(jiān)控系統(tǒng)的電源模塊進(jìn)行輻射騷擾測試。以準(zhǔn)峰值為參考值，測量垂直極化與水平極化方向的輻射干擾量。

檢測結(jié)果表明，天線極性為垂直的情況下，在頻率為100 MHz、132 MHz、164 MHz、192 MHz、246 MHz的檢測結(jié)果均超出對應(yīng)Class A 的極限值[1]（見表2），檢測不合格。

三、整改方法

1.傳導(dǎo)騷擾檢測整改

方法一。電源模塊中的噪聲源也可以通過變壓器傳播。變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈之間的雜散電容對噪聲源有影響，嘗試在變壓器的初級(jí)線圈和次級(jí)線圈中間增加一個(gè)屏蔽層，其目的是將雜散電容接地，使噪聲對地有一個(gè)低阻抗的回路，從而減小流過LISN人工電源網(wǎng)絡(luò)的電流，最終降低傳導(dǎo)騷擾的干擾。

方法二。電源模塊中的噪聲源的傳播途徑是“變壓器的雜散電容→二極管/MOS 管→散熱器的雜散電容→散熱器→地的雜散電容→人工電源網(wǎng)絡(luò)”。要減小傳導(dǎo)騷擾的干擾，應(yīng)該在初級(jí)線圈地與次級(jí)線圈地之間加一個(gè)Y 電容。Y 電容的作用是減小到地的電流，為了給MOS 管工作產(chǎn)生且串到變壓器次級(jí)的噪聲電流提供一個(gè)低阻抗的回路，也是為了二次側(cè)二極管產(chǎn)生的且串到變壓器初級(jí)的噪聲電流提供低阻抗回路，從而減小流過人工電源網(wǎng)絡(luò)的電流。

2.輻射騷擾檢測整改

方法一。對電源模塊在垂直極化超差部分進(jìn)行分析，通過近場探頭法在電源模塊內(nèi)部找出干擾源和耦合路徑。近場探頭法是把電源模塊的金屬外殼打開，然后把電源模塊分成多個(gè)區(qū)域，用頻譜分析儀的進(jìn)場探頭對每一個(gè)區(qū)域進(jìn)行排查。如果發(fā)現(xiàn)頻譜儀上的起伏超過正常值，說明對應(yīng)的頻段近場探頭測到的干擾量比較大，輻射騷擾數(shù)據(jù)的超差也比較大，干擾源就在此區(qū)域，則要對之進(jìn)行整改。

方法二。電源模塊的金屬外殼是由金屬板材組合而成，金屬外殼可以屏蔽一定量的電磁輻射，電源模塊的外殼接縫不緊密會(huì)造成電磁場穿透。檢查電源模塊的外殼縫隙，如果電源模塊的外殼接縫不緊密，找到電源模塊金屬殼縫隙比較大的地方，壓合緊密；如果縫隙無法壓合或者電源模塊的內(nèi)部元器件超差，則選取合適尺寸的銅箔，對電源內(nèi)部元器件進(jìn)行粘貼，以阻礙電磁場的穿透。

四、驗(yàn)證

1.傳導(dǎo)騷擾驗(yàn)證

通過對電源模塊的改進(jìn)，再次檢測監(jiān)控系統(tǒng)的電源模塊，以相位N 為例，檢驗(yàn)不同頻率的準(zhǔn)峰值均在極限值以下（見表3），檢測合格。

表3 傳導(dǎo)騷擾檢測結(jié)果

2.輻射騷擾驗(yàn)證

通過對監(jiān)控系統(tǒng)的電源模塊進(jìn)行改進(jìn)，再次檢測監(jiān)控系統(tǒng)的電源模塊，不同頻率的準(zhǔn)峰值檢測數(shù)據(jù)均在極限值以內(nèi)，判定為合格。

五、傳導(dǎo)騷擾檢測不確定度分析

1.不確定度的分析與計(jì)算

根據(jù)JJF 1059.1—2012 中對不確定度的定義和評定要求，對本實(shí)驗(yàn)室電源端子傳導(dǎo)騷擾的測量不確定度進(jìn)行評定[3]。根據(jù)GB 9254—2008 進(jìn)行電源端子傳導(dǎo)騷擾測量操作，電源端子傳導(dǎo)騷擾的測量不確定度涉及EMI 接收機(jī)、場地（屏蔽室）和LISN 人工電源網(wǎng)絡(luò)及其他因素。

2.測量不確定度的A 類分量計(jì)算

操作重復(fù)性的不確定度，采用監(jiān)控系統(tǒng)的電源模塊檢測任一頻率點(diǎn)。每次檢測后，把EMI 接收機(jī)和電源模塊調(diào)至初始狀態(tài)，關(guān)閉電源，拆卸連接電纜，使每次檢測的結(jié)果各自獨(dú)立。共測量12 次準(zhǔn)峰值觀測值，計(jì)算12 次測量結(jié)果的算術(shù)平均值為56.2 dB，測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.24 dB，計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.36 dB。

人員偏向性的不確定度，固定一名技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)際操作，不確定度為0 dB。

3.測量不確定度的B 類分量計(jì)算

端口匹配特性的不確定度，EMI 接收機(jī)校準(zhǔn)中包含端口匹配影響，此不確定度包含在EMI 測量接收機(jī)誤差中[4]。

樣品位置誤差，電源傳導(dǎo)騷擾檢測要求對樣品位置誤差也不高，位置極限誤差不大于0.02 m，不確定度約為0 dB。

環(huán)境誤差，在恒溫恒濕恒壓環(huán)境下，背景噪聲也很小[4]，不確定度約為0 dB。

場地誤差，電源傳導(dǎo)騷擾檢測要求對場地保障較低的電磁背景噪聲，屏蔽室可保障較低的電磁背景噪聲[4]，不確定度約為0 dB。

4.合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

綜合上述A 類分量和B 類分量的不確定度，得到合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度約為0.91 dB。

5.擴(kuò)展不確定度的評定

測量結(jié)果不確定度的給定概率95%時(shí)，擴(kuò)展因子2，則擴(kuò)展不確定度約為1.8 dB[5]。

6.結(jié)果報(bào)告

根據(jù)GB 9254—2008 來測定監(jiān)控系統(tǒng)中電源模塊的傳導(dǎo)騷擾準(zhǔn)峰值為(56.2±1.8)dB，k=2。

六、結(jié)語

本文介紹了經(jīng)典的監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)以及監(jiān)控系統(tǒng)對環(huán)境的電磁干擾的影響。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 9254—2008，通過對監(jiān)控系統(tǒng)的電源模塊的傳導(dǎo)騷擾檢測技術(shù)和監(jiān)控系統(tǒng)的輻射騷擾檢測技術(shù)的研究，探討了如何通過改進(jìn)設(shè)計(jì)來降低設(shè)備的電磁干擾，并通過實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)來驗(yàn)證改進(jìn)的效果，最后對傳導(dǎo)騷擾檢測結(jié)果的不確定度進(jìn)行分析評定。