張寧，黃權(quán)開，陳宇軍，郭錦添，邵華東，曾吉生

（威凱檢測技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

能力驗證[1]是利用實驗室間比對，按照既定的評價準則參來判定參加者（實驗室）的能力的，有效且重要的外部質(zhì)量評價活動。實驗室與能力驗證提供者評定機構(gòu)都有責任和義務(wù)參加和組織能力驗證計劃[2]。

電磁兼容作為能力驗證電氣領(lǐng)域的子領(lǐng)域，目前國內(nèi)主要PTP機構(gòu)能提供的能力驗證項目較少，僅能覆蓋少數(shù)的電磁兼容測試項目。本文擬從能力驗證的角度出發(fā)，考慮汽車電子產(chǎn)品電磁兼容抗擾度試驗?zāi)芰︱炞C有關(guān)標準的要求，研究開發(fā)一款用于道路車輛電子電氣部件大電流注入抗擾度試驗?zāi)芰︱炞C計劃的樣品，并開展相應(yīng)的能力驗證計劃，將樣品應(yīng)用于能力驗證活動之中。就相關(guān)技術(shù)問題進行探討，希望對提升實驗室整體水平有所幫助。

1 能力驗證方案策劃

1.1 樣品制作

1.1.1 額定值和技術(shù)參數(shù)

供電電壓：DC（13±1）V；

匹配阻抗：50 Ω；

最大電流值：1 A；

頻率范圍：（1～400）MHz。

1.1.2 工作原理

道路車輛電子電氣部件大電流注入抗擾度能力驗證裝置，包括模擬負載，被封裝在內(nèi)對外不可見的標準阻抗，其頻率范圍覆蓋DC-4GHz，最大駐波比1.25，能力驗證裝置還包括一根與標準阻抗阻抗匹配的同軸線，同軸線一端的外導體和內(nèi)導體分別與所述標準阻抗的兩端相連。

1.1.3設(shè)計要求

1）樣品方便安裝，方便運輸攜帶；

2）模擬負載、同軸線、轉(zhuǎn)接頭等所有元件均采用50 Ω匹配阻抗；

3）大電流注入負載內(nèi)部各電子元件的穩(wěn)定性好，能保證大電流注入負載在長期使用及頻繁運輸后的穩(wěn)定性。

1.1.4 加工過程控制要求

1）電源線采用50 Ω匹配阻抗的同軸線；

2）模擬電阻采用定制50 Ω匹配阻抗假負載；

3）轉(zhuǎn)接頭使用50 Ω匹配阻抗同軸轉(zhuǎn)接頭；

4）電子元件及線纜經(jīng)過初步篩選后，由同批次生產(chǎn)加工制成。

1.1.5 包裝、存儲和運輸分發(fā)要求

1）能力驗證物品采用鋁合金箱子包裝；

2）存儲要求：陰涼、干燥、室溫下儲存。

3）運輸分發(fā)要求：快遞運輸。

1.1.6 樣品外觀圖

樣品外觀圖見圖1。

圖1 樣品外觀圖

1.2 檢測要求

1.2.1 依據(jù)標準

本次試驗可依據(jù)ISO 11452-4:2020Road vehicles-Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy-Part 4:Harness excitation methods、GB/T 33014.4-2016《道路車輛 電氣/電子部件對窄帶輻射電磁能的抗擾性試驗方法 第4部分：大電流注入（BCI）法》[3]及其它適用的標準。

1.2.2 試驗步驟

1）試驗溫度（23±5）℃，相對濕度（35～75）%，供電電壓調(diào)節(jié)到DC（13±1）V；

2）試驗使用替代法在屏蔽室中進行，采用組織機構(gòu)提供的電源線束連接試驗盒與人工網(wǎng)絡(luò)，樣品采用遠端接地；

3）試驗布置：電源線束自然拉直放置在絕緣支架（高度50 mm、介電常數(shù)≤1.4）上，線束處于探頭的中間位置，注入探頭距離樣品（450±10）mm，測量探頭距離樣品（50±5）mm， DUT放置在相同的絕緣支架上，如圖2所示。

圖2 樣品布置圖

1.3 樣品發(fā)出前均勻性和穩(wěn)定性檢驗

1.3.1 必要性

能力驗證計劃提供者應(yīng)當對充分考慮能力驗證計劃樣品的本身與樣品之間的變異性，將“變異性”排除在不滿意結(jié)果的原因之外?？梢酝ㄟ^均勻性檢驗和穩(wěn)定性檢驗來驗證能力驗證樣品的檢測特性量。

1.3.2 樣品發(fā)出前均勻性檢驗

1）抽樣方式

能力驗證樣品在被包裝成最終形式之后，發(fā)給參加者之前，對能力驗證樣品進行全檢，每個樣品按重復性測試條件測試2次。

2）評價方法

采用單因子方差分析法對能力驗證樣品均勻性進行檢驗。

3）均勻性評定分析結(jié)果

能力驗證樣品發(fā)樣前，采用單因子方差分析法對能力驗證樣品進行均勻性評定。結(jié)果如表1所示。

從表1知，F(xiàn)≤F0.05（4,5），因此道路車輛電子電氣部件大電流注入抗擾度（BCI）試驗盒滿足均勻性要求。

表1 均勻性評定分析結(jié)果表（單位：V）（樣品發(fā)出前）

能力驗證樣品收回后的均勻性檢驗。結(jié)果如表2所示。

從表2知，道路車輛電子電氣部件大電流注入抗擾度（BCI）試驗盒滿足Ss≤0.3σpt準則，因此樣品是均勻的。

表2 樣品收回后均勻性評定分析結(jié)果

1.3.3 穩(wěn)定性檢驗

1）抽樣方式

樣品發(fā)出前通過簡單隨機抽樣的方式抽取3個樣品作為穩(wěn)定性檢驗樣品，對樣品進行環(huán)境試驗后，將每個樣品按重復性測試條件測試2次。

樣品流轉(zhuǎn)期間通過簡單隨機抽樣的方式抽取3個樣品作為穩(wěn)定性檢驗樣品，按重復性測試條件測試2次。

樣品回收后通過簡單隨機抽樣的方式抽取3個樣品作為穩(wěn)定性檢驗樣品，將每個樣品按重復性測試條件測試2次。

2）評價方法

樣品發(fā)出前利用t檢驗法分析能力驗證樣品的穩(wěn)定性。

樣品流轉(zhuǎn)期間利用t檢驗法分析能力驗證樣品的穩(wěn)定性。

3）環(huán)境試驗條件和設(shè)備

對抽取的3個樣品進行環(huán)境試驗，以模擬樣品的運輸過程。樣品的環(huán)境試驗條件和設(shè)備見下：

試驗條件：

①依據(jù)GB/T 4857.23-2012《包裝運輸包裝件基本試驗第23部分：垂直隨機振動試驗方法》[4]進行隨機振動試驗。

②取出能力驗證樣品，在（23±5）℃、相對濕度（35～75）%下放置24 h。

③試驗中用到的設(shè)備有：電動振動試驗系統(tǒng)、傳感器等。

4）穩(wěn)定性評定分析結(jié)果

穩(wěn)定性評定分析結(jié)果如表3所示。

從表3可知：t統(tǒng)計量小于tα（10）臨界值，表明在顯著性水平α=0.05時，道路車輛電子電氣部件大電流注入抗擾度（BCI）試驗盒滿足穩(wěn)定性要求。

表3 穩(wěn)定性評定分析結(jié)果（單位：V）（樣品發(fā)出前）

樣品流轉(zhuǎn)期間穩(wěn)定性檢驗。

樣品流轉(zhuǎn)期間穩(wěn)定性評定分析結(jié)果數(shù)據(jù)見表4。

從表4可知：t統(tǒng)計量小于tα（10）臨界值，表明在顯著性水平α=0.05時，道路車輛電子電氣部件大電流注入抗擾度（BCI）試驗盒滿足穩(wěn)定性要求。

表4 樣品流轉(zhuǎn)期間穩(wěn)定性評定分析結(jié)果（單位：mA）

樣品回收后穩(wěn)定性檢驗。

全部能力驗證樣品返回后，再次對能力驗證樣品進行一次穩(wěn)定性驗證。通過簡單隨機抽樣的方式抽取3個樣品作為穩(wěn)定性檢驗樣品，重復測試2次。

利用準則法分析能力驗證樣品的穩(wěn)定性，穩(wěn)定性分析結(jié)果見表5。

從表5知，3個能力驗證樣品都滿足準則，因此，道路車輛電子電氣部件大電流注入抗擾度（BCI）試驗盒滿足穩(wěn)定性要求。

表5 回收后穩(wěn)定性評定分析結(jié)果表（單位：mA）

5）結(jié)論

從上所知，能力驗證樣品特性滿足穩(wěn)定性要求。

2 不滿意原因分析及技術(shù)建議

2.1 不滿意原因分析

2.1.1 試驗操作

試驗過程中可能導致不滿意結(jié)果的原因有一下幾點：

1）試驗必須嚴格按照作業(yè)指導書要求執(zhí)行，不得擅自更改試驗方法、樣品接線方式、供電電壓和樣品線速長度等，否者會導致實驗結(jié)果產(chǎn)生較大的偏離；

2）各個實驗室所用電流探頭大小型號不盡相同，應(yīng)使測量線速在電流探頭孔徑圓點中心處穿過，保持轉(zhuǎn)換阻抗在誤差范圍內(nèi)；

3）試驗過程中使用的5 cm高度絕緣平面材料不同，導致轉(zhuǎn)換阻抗不一致。

2.1.2 試驗儀器設(shè)備的校準證書

在參加能領(lǐng)驗證計劃之前，參加實驗室應(yīng)對測量設(shè)備進行校準，但在試驗結(jié)果有問題或不滿意的參加實驗室中仍有實驗室未及時提供儀器設(shè)備的校準證書。測試人員或參加實驗室記錄測試結(jié)果時，應(yīng)核查校準證書，必要時對檢測結(jié)果進行修正。

2.2 技術(shù)建議

2.2.1 測試場地

試驗應(yīng)在屏蔽室中進行，避免環(huán)境可能對結(jié)果產(chǎn)生的影響。實驗室應(yīng)定期對場地進行校驗，制定期間核查方案，以降低場地對測試結(jié)果的影響。

2.2.2 測試設(shè)備

測試設(shè)備是影響大電流注入測試結(jié)果的重要因素，其設(shè)備的準確度、穩(wěn)定度等直接決定了測試結(jié)果的準確性。實驗室應(yīng)定期對設(shè)備進行計量，確保試驗設(shè)備各參數(shù)滿足標準的要求。

2.2.3 測試布置

根據(jù)大電流注入的測試原理，其測試結(jié)果受DUT擺放和測試線束擺放的影響，同時受測試線束通過注入探頭以及測量探頭位置影響。因此GB/T 33014.4-2016標準中對測試中的DUT布置給出了明確要求。其中關(guān)鍵布置參數(shù)如下：

1）EUT和接地平面距離為（50±5）mm；

2）接地平面高度（900±100）mm；

3）接地平面最小尺寸：2 000 mm×1 000 mm；

4）支撐物介電常數(shù)：≤1.4；

5）注入探頭與DUT連接器距離：450 mm，測量探頭與DUT連接器距離：50 mm。

3 結(jié)論

本文結(jié)合道路車輛電子電氣部件大電流注入抗擾度（BCI）試驗?zāi)芰︱炞C計劃，針對實驗室在試驗過程可能會出現(xiàn)的問題提出技術(shù)建議，分析實驗室數(shù)據(jù)產(chǎn)生差異的原因，也為參加實驗室提供了共同學習進步，提高檢測能力的平臺，達到了本次能力驗證的預期效果。