傳導(dǎo)抗擾度測量不確定度評定

巨歡，徐曉

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司，陜西 西安 710119）

引言

傳導(dǎo)抗擾度測量是電磁兼容測試中極為重要的一項(xiàng)測試內(nèi)容，用來評估電子設(shè)備的抗擾度指標(biāo)。由于其測試是多次重復(fù)的試驗(yàn)過程，測試本身就具有很多的不確定性。這就很容易對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定性和可靠性提出質(zhì)疑，怎樣提高和保證測試結(jié)果的可信度，即測試系統(tǒng)及測試結(jié)果的不確定度分析，也是電磁兼容測試中的重要研究內(nèi)容。

在一個完整的測試過程中，引起測量不確定度的因素有很多，測量系統(tǒng)不只限于測量儀器和測量設(shè)備，還包括測量操作程序、人員、環(huán)境及軟件等要素的綜合。本文結(jié)合我公司電磁兼容實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備和測量條件，對傳導(dǎo)抗擾度—BCI法的測量不確定度進(jìn)行系統(tǒng)的分析，以達(dá)到為用戶提供

1 測量配置和方法

按照標(biāo)準(zhǔn) ISO 11452-4:2011中規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行測量，傳導(dǎo)抗擾—BCI法的測試系統(tǒng)布置圖如圖1所示，其測量頻率范圍為 1MHz～400MHz，在半電波暗室中進(jìn)行。在測量前需對系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖1 測試系統(tǒng)布置框圖

圖2 預(yù)校準(zhǔn)系統(tǒng)布置框圖

2 建立數(shù)學(xué)模型

預(yù)校準(zhǔn)過程的數(shù)學(xué)模型為：

測量過程的數(shù)學(xué)模型為：

MIC：最大感應(yīng)電流，dBμA

SA：功率探頭讀數(shù)，dBμA

MC：校準(zhǔn)夾具插入損耗，dB

CC：監(jiān)測探頭轉(zhuǎn)移阻抗，dB

δMT：20dB衰減器的修正值，dB

δLC1：電纜1衰減的修正值，dB

δLC2：電纜2衰減的修正值，dB

δM1：校準(zhǔn)夾具到電纜間失配誤差的修正值，dB

δM2：監(jiān)測探頭到電纜間失配誤差的修正值，dB

δM：功率探頭到電纜間失配誤差的修正值，dB

RC：電流可接受窗口，dB

3 測量結(jié)果的不確定度分量的評定

3.1 功率探頭引入的不確定度u(SA)

功率探頭讀數(shù)引入的不確定度主要由其校準(zhǔn)因子帶來，不確定度由校準(zhǔn)報告可獲得U=0.27dB，服從正態(tài)分布（k=2），其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.2 校準(zhǔn)夾具引入的不確定度u(MC)

校準(zhǔn)夾具插入損耗引入的不確定度由其校準(zhǔn)報告獲得U=0.20dB，服從正態(tài)分布（k=2），其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.3 監(jiān)測探頭引入的不確定度u(CC)

監(jiān)測探頭轉(zhuǎn)移阻抗引入的不確定度由其校準(zhǔn)報告獲得U=1.0dB，服從正態(tài)分布（k=2），其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.4 衰減器引入的不確定度u(MT)

20dB衰減器修正值的不確定度由其校準(zhǔn)報告獲得U=0.45dB，服從正態(tài)分布（k=2），其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.5 電纜引入的不確定度 u(δLC1)和 u(δLC2)

電纜衰減修正值的不確定度由制造廠商獲得U=0.25dB，服從正態(tài)分布（k=2）, 其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

3.6 校準(zhǔn)夾具到電纜間失配誤差引入的不確定度u(δM1)

3.7 監(jiān)測探頭到電纜間失配誤差引入的不確定度u(δM2)

3.8 功率探頭到電纜間失配誤差引入的不確定度u(δM)

3.9 電流可接受窗口引入的不確定度u(RC)

通常是設(shè)定參數(shù)，即允許軟件接收的感應(yīng)電流的波動值，U=+0.3/-0dB，服從矩形分布，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度：

4 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度評定

預(yù)校準(zhǔn)過程的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算如下：

測試過程的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度計算如下：

5 擴(kuò)展不確定度

取包含因子 k=2，其置信概率近似為 95%，1MHz～400MHz傳導(dǎo)抗擾-BCI法預(yù)校準(zhǔn)過程的擴(kuò)展不確度為：

測量過程的擴(kuò)展不確定度為：

6 測量應(yīng)用

根據(jù)測量不確定度及標(biāo)準(zhǔn)限值電流值，可估算出考慮測量不確定度后提高了的測試電流。取UIC=1.26dB，即相對擴(kuò)展不確定度Ur=16%，規(guī)定限值為100mA時測試電流應(yīng)該為100mA（1+16%）=116mA。

表1

對于標(biāo)準(zhǔn)中常見的各等級限值電流，給出一個考慮了不確定度后提高的限值電流，如表1所示。

7 結(jié)論

本文結(jié)合電磁兼容測試系統(tǒng)，對傳導(dǎo)抗擾度—BCI法的測量不確定度進(jìn)行了推導(dǎo)，有助于對測量結(jié)果的判定。同時可以看出測量不確定度的必要性，因此電磁兼容設(shè)備要定期計量檢定，實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常進(jìn)行自我校驗(yàn)，提高測量系統(tǒng)的有效性。

[1] JJF 1059.1-2012,測量不確定度評定與表示.

[2] CNAS-GL07:2006,電磁干擾測量中不確定度的評定指南.

[3] ISO 11452-4:2011《Road vehicles-Component test methods for elec-trical disturbances from narrowband radiated electromagnetic ene-rgy-Part 4: Bulk current injection(BCI)》.

[4] CISPR16-2-4:2011,Specification for radio disturbance and immunity measuring apparatus and methods-Part 4-2:Uncertainties,statistics and limit modeling–Measurement instrumentation uncertainty.