EMC測量方法介紹

1、電磁兼容測量方法和測量設(shè)備介紹一 根本概念二電磁兼容根本測量方法和測量標準三電磁干擾診斷典型方法舉例四EMC測量需要的儀器設(shè)備一根本概念什么叫電磁干擾 什么叫電磁兼容EMC電磁干擾必須同時具備的三個條件：a. 干擾源一一能產(chǎn)生電磁干擾的元器件；b. 接收器一一對干擾敏感的元器件和電路；電磁干擾傳播途徑分為兩種：“傳導(dǎo)和“輻射.電磁發(fā)射電磁騷擾：是指從一個電磁源發(fā)散出的電磁能量,它包括兩種形式：a. 輻射發(fā)射一一是指通過空間傳播的有用或無用的電磁能量；b. 傳導(dǎo)發(fā)射一一是指沿導(dǎo)線如電源線、限制線或互連線傳輸?shù)碾姶拍芰?電磁敏感度電磁抗擾性：設(shè)備暴露在電磁輻射下所呈現(xiàn)的不希望有的響應(yīng)程度,它也分為

2、兩種形式：a. 輻射敏感度一一對造成設(shè)備降級的輻射干擾的度量；b. 傳導(dǎo)敏感度一一當引起設(shè)備不希望有的響應(yīng)或造成其性能降低時,對電源線、限制線或信號線上干擾信號的電流或電壓的度量.EMC測量分為：認IE測量和診斷測量EMC認IE測量需要的條件：1 .測量依據(jù)的標準和標準；2 .測量設(shè)備；3 .測量場地.EMC診斷測量需要的條件：1 .測量設(shè)備2 . 一般實驗室或屏敝室二電磁兼容根本測量方法一EMC測量標準介紹：電磁兼容測量工程很多,軍標分得比擬細,所以依軍標152A為例,同時結(jié)合幾個常用的民用標準來講一下根本的測量內(nèi)容和測量方法.不管軍標還是民標根本測量方法是相同或類似的.一臺設(shè)備的EMCM從

3、四個方面進行測量：輻射發(fā)射、輻射敏感度、傳導(dǎo)發(fā)射、傳導(dǎo)敏感度.軍標GJB152A是軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求和測量方法.它的測量工程按照英文字母和數(shù)字混合編號命名的：Cconduct 一傳導(dǎo),Eemission 一發(fā)射,Rradiat 一輻射,Ssusceptibility敏感度CE 傳導(dǎo)發(fā)射 CS 傳導(dǎo)敏感度 RE 輻射發(fā)射RS輻射敏感度a.傳導(dǎo)發(fā)射測量CECE101 25Hz10kHz 電源線傳導(dǎo)發(fā)射CE102 10kHz10MHz 電源線傳導(dǎo)發(fā)射CE106 10kHz40GHz 天線端子傳導(dǎo)發(fā)射CE107電源線尖峰信號時域傳導(dǎo)發(fā)射b.輻射發(fā)射測量RERE101 25Hz 100

4、kHz 磁場輻射發(fā)射RE102 10kHz 18GHz 電場輻射發(fā)射RE103 10kHz 40GHz天線諧波和亂真輸出輻射發(fā)射c.傳導(dǎo)敏感度測量CS傳導(dǎo)敏感度測量可分為3類9項：有關(guān)電源線、互連線信號線、限制線傳導(dǎo)敏感度測量：CS101 25Hz50kHz 電源線傳導(dǎo)敏感度CS106電源線尖峰信號傳導(dǎo)敏感度CS114 10kHz400MHz 電纜束注入傳導(dǎo)敏感度CS115電纜束注入脈沖鼓勵傳導(dǎo)敏感度CS116 10kHz100MHz 電纜和電源線阻尼正弦瞬變傳導(dǎo)敏感度有關(guān)接收機和調(diào)諧放大器的傳導(dǎo)敏感度測量：CS103 15kHz10GHz 天線端子互調(diào)傳導(dǎo)敏感度CS104 25Hz20GHz

5、天線端子無用信號抑制傳導(dǎo)敏感度CS105 25Hz20GHz天線端子交調(diào)傳導(dǎo)敏感度有關(guān)殼體(如飛機、潛艇和儀器設(shè)備等殼體)傳導(dǎo)敏感度測量：CS109 50Hz100kHz殼體電流傳導(dǎo)敏感度d.輻射敏感度測量(RS)RS101 25Hz100kHz磁場輻射敏感度RS103 10kHz40GHz 電場輻射敏感度RS105瞬變電磁場輻射敏感度(2)信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法(GB9254)主要測量內(nèi)容：a. 電源端子和電信端口的傳導(dǎo)騷擾限值和測量方法b. 輻射騷擾和測量方法(3)信息技術(shù)設(shè)備抗擾度白根底系列標準(GB/T17626-1998)主要測量內(nèi)容該標準包括以下分標準：GB/ 抗擾

6、度試驗總論(IEC61000-4-1 )GB/ 靜電放電抗擾度試驗(IEC61000-4-2 )GB/ 射頻電磁場抗擾度試驗(IEC61000-4-3 )GB/電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(IEC61000-4-4 )GB/ 浪涌(沖擊)抗擾度試驗(IEC61000-4-5 )GB/ 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度(IEC61000-4-6 )GB/供電系統(tǒng)及相連設(shè)備的諧波、諧間波的測量和測量儀器導(dǎo)那么(IEC61000-4-7 )GB/ 工頻磁場抗擾度試驗(IEC61000-4-8 )GB/ 脈沖磁場抗擾度試驗(IEC61000-4-9 )GB/阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(IEC61000-4-10

7、)GB/電壓跌落、短期中斷和電壓漸變抗擾度試驗(IEC61000-4-11 )GB/振蕩波抗擾度試驗(IEC61000-4-12 )為減少技術(shù)貿(mào)易壁壘,增強各國間貿(mào)易往來,國際上各大標準組織之間增強協(xié)調(diào)與合作,有許多標準趨于一致,如：IEC CISPR標準外國國家或區(qū)域性標準我國家標準CISPR22EN55022, FCC PART15 VDE0878GB9254-98GB17625-98GB/GB4343-95IEC61000-3-2EN61000-3-2IEC61000-4-4EN61000-4-4CISPR14EN55014二EMCI量方法:1電磁輻射發(fā)射測量系統(tǒng)RE電磁騷擾或輻射騷擾輻

8、射發(fā)射測量目的：是測量被測設(shè)備輻射的電磁能量是否超過標準要求,以便限制設(shè)備和系統(tǒng)輻射的電磁能量.其典型測量框圖如下圖.例如：GJB152A 10kHz 18GHz電場輻射發(fā)射測量RE102、GB9254輻射騷擾測量.卜屏蔽暗室測試室 限制室酎44和 * * 4 AAA * * * * *巾*上 AK 打印機為消除環(huán)境電磁干擾的影響,測量應(yīng)在屏蔽暗室內(nèi)進行.被測件 EUT與接收天線之間的距離R和天線高度,對于不同的標準有不同的要求：如軍標GJB152A被測件離地高1m,其R=1m接收天線距地面高,測試中需改變接收天線 極化和EUT方向.國標GB9254被測件離地高,其R可分為3nl 10n 30

9、m等不同的距離,且接收天線要能在14m的高度上下移動和改變極化,而且被測件需在轉(zhuǎn)臺上旋轉(zhuǎn).另外用TEMB GTEM輸室也能作輻射發(fā)射測量.2電磁輻射敏感度測量系統(tǒng)RS電磁抗擾度電磁輻射敏感度測量目的：考核被測設(shè)備受空間電磁波能量影響的程度.按標準要求對被測 件施加一定強度的場強,觀察被測設(shè)備工作是否正常.作這條需要產(chǎn)生一個一定強度的電磁 環(huán)境,產(chǎn)生電磁場的方法有以下幾種：1） .用發(fā)射天線產(chǎn)生場強* tTT V + + t+ + T T + t'屏蔽暗室測試室限制室敏感監(jiān)視設(shè)備2).用GTEM專輸室產(chǎn)生場強3) .用混響室產(chǎn)生場強4) .用亥姆霍茲線圈產(chǎn)生磁場場強計磁場敏感度測量系統(tǒng)一

10、一亥姆霍茲線圈計算公式：B = 20r 1n8.99in 10 7(T)2 3/2r2 r2£2式中i一一流過線圈中的電流,單位為 A;r一一線圈半徑,單位為現(xiàn)n一一單個線圈的匝數(shù).5) .用感應(yīng)線圈產(chǎn)生磁場例如：GB/T17626-8工頻磁場抗擾度試驗(IEC61000-4-8 )GB/脈沖磁場抗擾度試驗(IEC61000-4-9 )GB/阻尼振蕩磁場抗擾度試驗(IEC61000-4-10 )接地平板圖 用于小型被測件試驗的感應(yīng)線圈圖 用于機柜試驗的感應(yīng)線圈3傳導(dǎo)發(fā)射測量系統(tǒng)(CE)(傳導(dǎo)騷擾)傳導(dǎo)發(fā)射測量目的：是測量被測設(shè)備工作時,從電源線、信號線和互連線上耦合出來的干擾 信號,

11、測量這些能量是否超過標準要求的界限值,從而保證在公共電網(wǎng)上工作的其他設(shè)備免 受干擾.根據(jù)干擾頻率的不同,有以下幾種測量方法：1).用電流卡鉗(電流探頭)測量傳導(dǎo)發(fā)射例如：GJB152A中CE101 f =25Hz10kHz 傳導(dǎo)發(fā)射測量電流卡鉗電源用電流卡鉗測量傳導(dǎo)發(fā)射2.用電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)LISN測量傳導(dǎo)發(fā)射例如：GJB152A中 CE102 f=10kHz10MHz 和 GB9254中 f=150kHz30MHz 傳導(dǎo)發(fā)射測量.電源3.用功率吸收鉗測量傳導(dǎo)發(fā)射例如：GB4343-1995 “家用和類似用途電動、電熱器具、電開工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值"CISP

12、R14干擾功率測量方法 f=30MHz300MHz4傳導(dǎo)敏感度測量系統(tǒng)CS傳導(dǎo)敏感度測量目的：是在被測設(shè)備的電源線、互連線信號線、限制線、天線輸入端及設(shè)備殼體上根據(jù)標準要求注入規(guī)定的干擾信號,考核被測件對干擾信號的承受水平.觀察 被測件工作可能出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象.例如性能降低、元器件損壞或功能故障等.除軍用設(shè)備外, 現(xiàn)在民用的防盜、報警、放火等平安設(shè)備也要求進行敏感度測量.傳導(dǎo)敏感度測量有以下幾 種測量方法.1） .通過變壓器注入干擾信號例如：GJB152A中CS101傳導(dǎo)敏感度測量圖通過變壓器注入干擾信號進行敏感度測量2） .用網(wǎng)絡(luò)注入干擾信號(1) GB/信息技術(shù)設(shè)備注入電快速瞬變脈沖群抗擾性

13、試驗耦合/去耦合網(wǎng)絡(luò),試驗框圖.(2) GB/信息技術(shù)設(shè)備浪涌(沖擊)抗擾度試驗耦合/去耦合網(wǎng)絡(luò),試驗框圖.LN接地浪涌信號'4 /KM發(fā)生命EUTC(3) 作干擾信號互調(diào)、交調(diào)、無用信號的測量用的三端口網(wǎng)絡(luò)有關(guān)接收機和調(diào)諧放大器要求作的工程.如通信接收機、無線電接收機、雷達接收機、聲學(xué)接收機、電子對抗等需作傳導(dǎo)敏感度測量.例如：GJB152A中CS103 15kHz10GHz天線端子互調(diào)傳導(dǎo)敏感度CS104 25Hz20GHz天線端子無用信號抑制傳導(dǎo)敏感度CS105 25Hz20GHz天線端子交調(diào)傳導(dǎo)敏感度(4) 用注入卡鉗注入例如GJB152A CS114 10kHz400MHz電

14、纜束注入傳導(dǎo)敏感度CS115電纜束注入脈沖鼓勵傳導(dǎo)敏感度CS116 10kHz100MHz電纜和電源線阻尼正弦瞬變傳導(dǎo)敏感度50mm 50mm(5) 直接注入(1)將尖峰信號直接加到直流電源線上.例如：GJB152A中CS106電源線尖峰信號敏感度測量.DC(2)對含有低頻靈敏接收機的金屬殼體(如飛機、導(dǎo)彈和潛艇)進行傳導(dǎo)敏感度試驗.例如:GJB152A中CS109 50Hz100kHz殼體電流傳導(dǎo)敏感度.輸入DC電源AC輸入|圖 CS109 50Hz100kHz 殼體電流傳導(dǎo)敏感度c.靜電放電ESD抗擾性試驗靜電放電抗擾性試驗有接觸放電和間接放電兩種.標準要求靜電放電僅施加于操作人員 正常使

15、用被測設(shè)備時可能接觸的點和外表上,在預(yù)選點上至少施加十次放電,且每次放電間 隔至少1秒.直接放電是將放電針直接接觸被測設(shè)備放電,其干擾機理是放電電流直接流過電路,對電路 造成干擾.間接放電是放電針不直接與被測設(shè)備接觸,而是用對耦合板接觸放電的方式進行模擬.其干 擾機理是間接放電產(chǎn)生的電磁場對電路造成干擾.對臺式設(shè)備試驗布置如下圖：垂直耦合板放電槍垂直間接放電圖 臺式設(shè)備靜電放電抗擾性試驗布置家用電器GB4343和信息技術(shù)設(shè)備 GB盾B要求作靜電放電抗擾度試驗.三電磁干擾診斷典型方法舉例(1)診斷電磁泄漏屏蔽是電磁兼容設(shè)計的重要手段,屏蔽體一般是用焊接、挪接和用螺釘加上壓條、導(dǎo)電 襯墊等方法將金

16、屬板組合起來,這必然形成一些縫隙,假設(shè)焊接不好、壓條和襯墊不適宜、襯 墊老化、連接板之間銹蝕、螺釘間距太大等都能造成縫隙泄漏.用探頭可檢查屏蔽盒、屏蔽 機箱、屏蔽電纜和接插件等縫隙的泄漏,將探頭沿著屏蔽體縫隙移動可找出泄漏最大的位置. 穿過屏蔽體的輸入/輸出線,必須通過壁板濾波器,由于接地噪聲和雜散電容的電場耦合,在 濾波器殼體上會感應(yīng)出共模電流,如果濾波器殼體與屏蔽體接觸不好,那么此共模電流在屏蔽 體外會產(chǎn)生輻射,用探頭可檢查其泄漏.(2)尋找輻射大的干擾源用近場探頭診斷來自元器件、印制電路板、集成電路、以及類似的電磁干擾源的輻射發(fā) 射,測出的電磁干擾信號可以顯示在頻譜儀或示波器的顯示屏上.

17、用探頭來尋找干擾大的信 號、自激信號、尖峰干擾、高次諧波等,可判斷干擾信號的位置,找出產(chǎn)生干擾大的元器件.PCB(3)改良電磁兼容認證測量不合格的產(chǎn)品對電磁兼容測量不合格的產(chǎn)品可以用診斷探頭找出超標的原因,由于近場測量結(jié)果的變化與遠場測量結(jié)果的變化之間存在著一一相關(guān)的關(guān)系,假設(shè)近場測量變化10dB,那么遠場測量也近似變化10dB.這對改良經(jīng)電磁兼容認證測量不合格的產(chǎn)品非常有用.例如,假設(shè)產(chǎn)品的輻射 發(fā)射測量結(jié)果超出極限值 10dB,那么電路重新設(shè)計或改良以后,用在產(chǎn)品改良前相同的近場 測量方法,測量值至少要比原先的測量值減少10dB才能通過.(4)敏感元器件的診斷敏感度是電子產(chǎn)品對電磁兼容的另

18、一個要求.可以用探頭做為一個點輻射源來判斷敏感 的部位和元器件.將適當強度的等幅或調(diào)幅、點頻或掃頻信號源饋入探頭,鼓勵探頭產(chǎn)生一 個電磁場,把該探頭置于需要測量敏感性的位置,觀測被測件的參數(shù)變化來確定敏感的元器 件.PCB(5)用電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)預(yù)測電源線上的干擾信號電流(6)用電流卡鉗預(yù)測電源線上的干擾電源EUT(7)用阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)和共模/差模別離網(wǎng)絡(luò)測量共模信號和差模信號220V8近場測量可作為生產(chǎn)線上檢測的一項任務(wù),以限制產(chǎn)品的EMC旨標.四EMC測量需要的儀器設(shè)備電磁兼容EMC測量包括電磁干擾EMI和電磁敏感度EMS測量.EMI測量需要的設(shè)備：1接收機：場強計、頻譜儀2傳感器：電磁場探頭、接收天線、電流探頭、電壓探頭和功率吸收鉗等,3測量附件：電源阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、10 F穿心電容、隔離變壓器和信號源等.EMSIU量需要的設(shè)備：1接收機：場強計、頻譜儀、場強監(jiān)視器2產(chǎn)生電磁場的設(shè)備：各種信號發(fā)生器和功率放大器信號源如連續(xù)波信號發(fā)生器、靜電放電信號發(fā)生器、電快速瞬變脈沖群信號發(fā)生器、浪涌