中圖分類號(hào)：U463.68 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-8639（2025）06-0168-03

Studyon the Proficiency Testingof Magnetic Field Immunityof Electronic and Electrical Components of Road Vehicles

Shao Huadong，ZhangNing，Tu Zhichao，Guo Jintian，Chen Gengwen（CVCTesting Technology Co.，Ltd.，Guangzhou 510663，China）

【Abstract】Based on the proficiency testing of magnetic field immunitytest capability of electricaland electronic components ofroadvehicles，this papercarries outtheverification schemeand sampledesignofradiation-ring method capabilityaccording tothestandardsof ISO11452-8and GB/T33014.8.Therelevanttechnical problemsarediscussed， anditisproposedthatthereceivingcoilisusedtoreceivethemagneticfield interferencesignalatadistanceof5cm fromtheradiationring，andtheACsignal isconvertedintoDCvoltagebyADCsampling technology.Thedesignscheme isconsistentwith theactual magnetic field immunityarrngementand testscheme.Inorder toverify thequalityof the sample，theuniformityandstabilityof thesample were testedandanalyzed.Aftersample deliveryandcapability verification，statisticalalgorithmswereusedtoefectivelyidentifythelaboratorywithunsatisfactoryresults.Forthiskind oflaboratory，thereasons fortheunsatisfactoryresultsare deeplyanalyzed，and thecoresponding improvement suggestionsareput forward fromthe technical point of view.

【Keywords】 proficiency testing；magnetic field immunity；receiving coi

0 引言

目前，國(guó)內(nèi)暫無(wú)機(jī)構(gòu)開(kāi)展過(guò)道路車輛電氣電子部件磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)的能力驗(yàn)證，開(kāi)發(fā)此項(xiàng)目，將實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)在汽車電磁兼容領(lǐng)域零的突破，為后續(xù)開(kāi)展電磁兼容抗擾度領(lǐng)域的項(xiàng)目打下基礎(chǔ)。近年來(lái)，能力驗(yàn)證在國(guó)內(nèi)外均呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)，各機(jī)構(gòu)對(duì)能力驗(yàn)證的投入也在持續(xù)加大。

本文通過(guò)開(kāi)展專項(xiàng)研究，開(kāi)發(fā)道路車輛電氣電子部件磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)的能力驗(yàn)證項(xiàng)目，涵蓋設(shè)計(jì)能力驗(yàn)證樣品、制定能力驗(yàn)證方案，并實(shí)際組織實(shí)施能力驗(yàn)證活動(dòng)與試驗(yàn)室間比對(duì)活動(dòng)。研究依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定試驗(yàn)方法，完成能力驗(yàn)證樣品的設(shè)計(jì)。通過(guò)實(shí)施能力驗(yàn)證計(jì)劃，評(píng)估試驗(yàn)室的技術(shù)水平，并借助評(píng)價(jià)結(jié)果改進(jìn)試驗(yàn)過(guò)程，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

1設(shè)計(jì)方案

1.1 方案設(shè)計(jì)

樣品按照ISO11452-8及GB/T33014.8的要求進(jìn)行磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率為 15Hz～150kHz^[1-2] 樣品包括接收線圈和主機(jī)模塊，接收線圈與主機(jī)模塊通過(guò)雙絞線連接。輻射線圈放置在接收線圈上居中位置，蓄電池借助外部直流穩(wěn)壓電源，向主機(jī)模塊提供（ 13.5V±0.5V 的穩(wěn)定供電。接收線圈采集到的交流磁場(chǎng)信號(hào)，會(huì)輸入到主機(jī)模塊的采樣輸入端，使用萬(wàn)用表直流擋，測(cè)試主機(jī)模塊信號(hào)輸出端的直流電壓。

該試驗(yàn)采用的原理是磁場(chǎng)線圈接收輻射線圈發(fā)出的交流信號(hào)，將交流信號(hào)傳輸至ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，隨后用萬(wàn)用表采集輸出端的直流電壓。在不同頻率和不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下，輸出的直流電壓會(huì)有所不同。樣品構(gòu)成示意圖如圖1所示。

1）雙絞線連接。接收線圈與ADC采樣電路之間采用雙絞線。雙絞線的優(yōu)點(diǎn)是兩根導(dǎo)線感應(yīng)電壓的極性相反，每根導(dǎo)線上的感應(yīng)電流相互抵消[3]。

2）接收線圈選型。通過(guò)對(duì)不同線圈設(shè)計(jì)的比較分析，針對(duì) 15Hz～150kHz 頻率范圍進(jìn)行示波器采樣。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，并非所有線圈都能完整采集到磁場(chǎng)抗擾的正弦波信號(hào)，部分線圈存在采樣不足的問(wèn)題，如接收信號(hào)弱、接收信號(hào)失真等。最終，選擇波形不失真對(duì)應(yīng)匝數(shù)的線圈作為接收線圈。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，所選接收線圈在性能上顯著優(yōu)于進(jìn)口的ISO11452-8標(biāo)準(zhǔn)中的接收線圈。

3）信號(hào)采樣與處理。交流電壓信號(hào)采樣采用芯片進(jìn)行RMS采樣及DC轉(zhuǎn)化，在信號(hào)輸入前進(jìn)行濾波，防止有效交流信號(hào)被噪聲淹沒(méi)。采用電路處理單元的金屬屏蔽結(jié)構(gòu)和采樣線圈的非屏蔽結(jié)構(gòu)，采樣線圈與電路處理單元通過(guò)雙絞線連接，大幅降低大強(qiáng)度磁場(chǎng)信號(hào)對(duì)電路處理單元的影響，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

4）試驗(yàn)分析方法。當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度發(fā)生變化時(shí)，裝置輸出的直流電壓也會(huì)相應(yīng)改變。傳統(tǒng)的磁場(chǎng)抗擾度測(cè)試中，被測(cè)樣品只能進(jìn)行定性試驗(yàn)，無(wú)法進(jìn)行定量分析。本項(xiàng)目采用定性測(cè)量方法，更便于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和結(jié)果判定。

1.2 試驗(yàn)要求

根據(jù)ISO11452-8：2015及GB/T33014.8—2020的要求，特制的磁場(chǎng)抗擾法試驗(yàn)?zāi)芰︱?yàn)證用樣品，以考核試驗(yàn)室人員按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測(cè)試的能力，滿足能力驗(yàn)證需求。試驗(yàn)步驟闡述如下。

1）試驗(yàn)環(huán)境設(shè)定：試驗(yàn)環(huán)境溫度 23^°C±5^°C ，相對(duì)濕度保持在 20%～80% 范圍內(nèi)，供電電壓DC（ 13.5V± 0.5V）。

2）試驗(yàn)前標(biāo)定：試驗(yàn)前，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T33014.8—2020試驗(yàn)等級(jí)I（ 300A/m 、 300A/m 人 3A/m 7 3A/m ）的規(guī)定，分別對(duì)應(yīng)特征頻率 0.015kHz 、 1kHz 、 10kHz 、150kHz ，使用未調(diào)制的正弦波進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定的容差建議為 0%～2% 。

3）試驗(yàn)布置：使用提供的電源線束連接主機(jī)模塊和采樣模塊接收線圈，端口詳情見(jiàn)圖2和圖3。將輻射環(huán)放置在采樣模塊的X面（上表面），使輻射環(huán)與采樣模塊上表面繪制的同心圓重疊，試驗(yàn)布置如圖4所示。

4）試驗(yàn)操作： ① 打開(kāi)主機(jī)模塊電源開(kāi)關(guān)，數(shù)字萬(wàn)用表調(diào)到DC擋位； ② 運(yùn)行測(cè)試軟件，在每一頻點(diǎn)，DUT的暴露時(shí)間為10s，在施加標(biāo)定的磁場(chǎng)電平時(shí)記錄數(shù)字萬(wàn)用表的讀值。

2 均勻性和穩(wěn)定性檢驗(yàn)

2.1 均勻性驗(yàn)證

在能力驗(yàn)證樣品發(fā)放給參加者之前，對(duì)所有樣品進(jìn)行全檢，每個(gè)樣品按照重復(fù)性測(cè)試條件測(cè)試兩次。采用“單因子方差分析法”對(duì)樣品均勻性進(jìn)行評(píng)定4，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1可知， F0.05（3，4） ，能力驗(yàn)證樣品滿足單因子方差分析準(zhǔn)則，表明樣品具有均勻性。

能力驗(yàn)證樣品回收后，采用 S_s?0.3σ_pt 準(zhǔn)則對(duì)樣品均勻性進(jìn)行評(píng)定，評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可知，能力驗(yàn)證樣品滿足 S_s?0.3σ_pt 準(zhǔn)則，樣品依然保持均勻性。

2.2 穩(wěn)定性驗(yàn)證

樣品發(fā)出前，通過(guò)隨機(jī)抽樣的方式抽取3個(gè)樣品作為穩(wěn)定性檢驗(yàn)樣品，對(duì)樣品進(jìn)行環(huán)境試驗(yàn)后[5]，每個(gè)樣品按照重復(fù)性測(cè)試條件測(cè)試兩次。樣品流轉(zhuǎn)期間，通過(guò)簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的方式抽取3個(gè)樣品作為穩(wěn)定性檢驗(yàn)樣品，每個(gè)樣品按照重復(fù)性測(cè)試條件測(cè)試兩次。樣品回收后，同樣通過(guò)簡(jiǎn)單隨機(jī)抽樣的方式抽取3個(gè)樣品作為穩(wěn)定性檢驗(yàn)樣品，每個(gè)樣品按照重復(fù)性測(cè)試條件測(cè)試兩次。

樣品發(fā)出前，采用t檢驗(yàn)法對(duì)樣品穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)定。樣品流轉(zhuǎn)期間，采用t檢驗(yàn)法對(duì)樣品穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)定。樣品回收后，采用 準(zhǔn)則法對(duì)樣品穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)定。

樣品的穩(wěn)定性評(píng)定分析結(jié)果數(shù)據(jù)見(jiàn)表3＼～表5。

由表3可知：能力驗(yàn)證樣品滿足計(jì)算的 Ψ_t 統(tǒng)計(jì)量 小于 t_α（12） 臨界值，表明在顯著性水平 α=0.05 時(shí)，發(fā) 出前樣品特性滿足穩(wěn)定性要求。

由表4可知，能力驗(yàn)證樣品計(jì)算的 Φ_t 統(tǒng)計(jì)量小于t_α（12） 臨界值，表明在顯著性水平 α=0.05 時(shí)，樣品流轉(zhuǎn)期間特性滿足穩(wěn)定性要求。

注： Π_x^- 為均勻性評(píng)定數(shù)據(jù)的平均值， Π_y^- 為回收后穩(wěn)定性評(píng)定數(shù)據(jù)的平均值， σ_pt 是本次能力驗(yàn)證計(jì)劃中的能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)差。

由表5可知，能力驗(yàn)證樣品都滿足 0.3σ_pt 準(zhǔn)則，樣品回收后特性滿足穩(wěn)定性要求。綜上所述，能力驗(yàn)證樣品特性滿足穩(wěn)定性要求。

3能力驗(yàn)證技術(shù)分析及建議

3.1 技術(shù)分析

試驗(yàn)設(shè)備是影響磁場(chǎng)抗擾法試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵因素，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)符合程度、精度和穩(wěn)定性，直接決定了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，GB/T33014.8—2020章節(jié)6對(duì)試驗(yàn)設(shè)備提出了明確要求，而章節(jié)7對(duì)以下內(nèi)容也作出了明確的要求。

1）試驗(yàn)區(qū)域要求：試驗(yàn)區(qū)域應(yīng)具備能夠容納所有試驗(yàn)設(shè)備的合適空間尺寸，并且應(yīng)避免受到任何可能影響試驗(yàn)結(jié)果的干擾。2）試驗(yàn)布置要求：試驗(yàn)線束和DUT應(yīng)放置在非導(dǎo)電的、低磁導(dǎo)率的非鐵磁性支撐物（如木桌）上。3）設(shè)備校準(zhǔn)要求：試驗(yàn)前，應(yīng)根據(jù)指導(dǎo)書要求進(jìn)行校準(zhǔn)，確保磁場(chǎng)發(fā)生器（輻射環(huán)）施加的規(guī)定磁場(chǎng)電平滿足GB/T33014.8—2020試驗(yàn)等級(jí)II（ 300A/m 、300A/m 、 3A/m 、 3A/m ）的要求。

3.2 技術(shù)建議

1）設(shè)備選擇與校準(zhǔn)：應(yīng)選擇滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，并定期對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)或期間核查。GB/T33014.8—2020章節(jié)6.2.1要求輻射環(huán)參數(shù)應(yīng)滿足直徑 120mm ，匝數(shù)20，導(dǎo)線直徑近似為2.0mm 。試驗(yàn)使用的磁場(chǎng)發(fā)生器（輻射環(huán)）、任意波形發(fā)生器、音頻放大器等設(shè)備的技術(shù)要求和計(jì)量要求，應(yīng)滿足CNSA-CL01-A008：2023中的規(guī)定。

2）試驗(yàn)過(guò)程控制：應(yīng)按照GB/T33014.8—2020的要求進(jìn)行試驗(yàn)布置，測(cè)試過(guò)程中應(yīng)避免受到任何可能影響試驗(yàn)結(jié)果的干擾。試驗(yàn)前，參加試驗(yàn)室應(yīng)嚴(yán)格按照指導(dǎo)書要求，避免因校準(zhǔn)誤差影響測(cè)試結(jié)果。建議試驗(yàn)室嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)強(qiáng)校準(zhǔn)方法及試驗(yàn)布置方法，開(kāi)展能力驗(yàn)證比對(duì)或期間核查。

4結(jié)論

本文圍繞道路車輛電子電氣部件磁場(chǎng)抗擾度試驗(yàn)?zāi)芰︱?yàn)證展開(kāi)研究，成功識(shí)別出數(shù)據(jù)異常的試驗(yàn)室，提高了試驗(yàn)室間數(shù)據(jù)的再現(xiàn)性和互認(rèn)度，推動(dòng)了試驗(yàn)室間技術(shù)能力的提升。

對(duì)于結(jié)果不滿意的參加試驗(yàn)室，可通過(guò)本項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)自身存在的問(wèn)題，并采取有效措施進(jìn)行整改，確保今后日常檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，進(jìn)而促進(jìn)檢測(cè)技術(shù)和品質(zhì)控制水平的提高。

參考文獻(xiàn)

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（編輯凌波）