電磁兼容測量系統(tǒng)溯源性研究

黃碩

成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 四川成都 610091

電磁兼容主要研究電磁干擾和抗干擾的問題。即怎樣使在同一電磁環(huán)境下工作的各種電子電氣的器件、電路、設(shè)備或系統(tǒng)，都能正常工作，互不干擾，達(dá)到兼容狀態(tài)。構(gòu)成干擾三要素有：騷擾源、耦合途徑、敏感設(shè)備。任何電子電氣設(shè)備都可能是騷擾源，也可能是敏感設(shè)備；騷擾源也包括雷電、靜電等自然干擾源；設(shè)備越敏感，抗擾度越差。

1 電磁兼容測量系統(tǒng)

電磁兼容測量系統(tǒng)主要是指為執(zhí)行電磁兼容試驗(yàn)任務(wù)組合起來的全套測試設(shè)備及其它設(shè)備。電磁兼容測量系統(tǒng)（EMC測量系統(tǒng)）可分為EMI測量系統(tǒng)和EMS測量系統(tǒng)。EMC測試貫穿在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、使用和維護(hù)的整個(gè)周期，對評價(jià)產(chǎn)品是否達(dá)到電磁兼容性指標(biāo)非常重要。電磁兼容測試按目的分為診斷測試和達(dá)標(biāo)測試。診斷測試的目的是調(diào)查產(chǎn)生電磁兼容問題的原因，確定產(chǎn)生干擾和受干擾的部位，復(fù)現(xiàn)干擾現(xiàn)象，從而為采取抑制措施提供依據(jù)和目標(biāo)。達(dá)標(biāo)測試是按照電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方法對設(shè)備進(jìn)行測試，評估其是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)提出的極限和要求[1]。產(chǎn)品在定型和進(jìn)入市場之前必須進(jìn)行達(dá)標(biāo)測試。

1.1 EMI 測量系統(tǒng)

EMI測量系統(tǒng)可分為傳導(dǎo)發(fā)射測量及輻射發(fā)射測量，其中傳導(dǎo)發(fā)射測量根據(jù)干擾的性質(zhì)不同，可分為干擾電流測量、干擾電壓測量及尖峰干擾信號測量。干擾電流測量是測量被測件沿電源線向電網(wǎng)發(fā)射的干擾電流，測量采用電流探頭作為傳感器，由接收機(jī)接收，通過電流探頭的轉(zhuǎn)換因子將接收到的電壓轉(zhuǎn)換為電流，得到不同頻率上的干擾電流幅度。所需儀器設(shè)備：阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、電流探頭、接收機(jī)。干擾電壓測量是測量被測件沿電源線向電網(wǎng)發(fā)射的干擾電壓，通過阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)上的干擾測量端口，接收機(jī)接收來自電源線上的干擾電壓。通過穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換因子將接收到的電壓轉(zhuǎn)換為線上的實(shí)際干擾電壓值，得到不同頻率干擾電壓的幅頻曲線。所需儀器設(shè)備：阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、衰減器、接收機(jī)。通過定向耦合器的耦合段測量大功率發(fā)射天線端口的傳導(dǎo)發(fā)射，所需儀器設(shè)備：阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、定向耦合器、抑制網(wǎng)絡(luò)、頻譜儀、模擬負(fù)載。尖峰干擾信號的測量是測量設(shè)備在電源線上產(chǎn)生的尖峰干擾。所需儀器設(shè)備：阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、示波器（需要一定帶寬的示波器捕捉和測量）。

1.2 EMS 測量系統(tǒng)

EMS測量系統(tǒng)可分為傳導(dǎo)敏感度測量及輻射敏感度測量，其中傳導(dǎo)敏感度測量中干擾信號的類型有連續(xù)波電壓干擾、原態(tài)尖峰干擾、阻尼正弦瞬變干擾及脈沖干擾等。干擾注入方式因測量頻段和測量對象不同而不同，更具注入方式不同，測量分為變壓器注入法、電流探頭注入法、三端網(wǎng)絡(luò)注入法。變壓器注入法的測試對象是電源線，所需儀器設(shè)備：信號源（連續(xù)波、尖峰、阻尼正弦、脈沖）、功率放大器、耦合變壓器、示波器、阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、10μF電容。電流探頭注入法的測試對象是互連線，所需儀器設(shè)備：信號源（連續(xù)波、阻尼正弦、脈沖）、注入電流探頭、示波器、阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、10μF電容。三端網(wǎng)絡(luò)注入法的測試對象是天線端子，所需儀器設(shè)備：信號源（連續(xù)波帶調(diào)制）、三端網(wǎng)絡(luò)、輸出監(jiān)測。

EMS測量系統(tǒng)可分為傳導(dǎo)敏感度測量及輻射敏感度測量，其中輻射敏感度測量的干擾場強(qiáng)有磁場、電場和瞬變電磁場三種。所需儀器設(shè)備：信號發(fā)生器、功率放大器、發(fā)射天線、場強(qiáng)探頭、功率吸收鉗、功率監(jiān)測設(shè)備等。

1.3 溯源性研究

溯源性或計(jì)量的結(jié)果具有溯源性的證據(jù)或證明文件，通常應(yīng)是如下幾種之一。①所用的計(jì)量器具或測量標(biāo)準(zhǔn)每一臺都應(yīng)具有由有資格的計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)定期檢定或校準(zhǔn)的證書，這種檢定證書或校準(zhǔn)證書能證明所用的測量標(biāo)準(zhǔn)具有適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)確度，并在有效期內(nèi)受控。②溯源到本領(lǐng)域國際公認(rèn)的測量標(biāo)準(zhǔn)的證明文件。③溯源到適當(dāng)?shù)挠凶C標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的證明文件。④溯源到經(jīng)多方協(xié)商同意，并在文件中規(guī)定的協(xié)議測量標(biāo)準(zhǔn)的證明文件。⑤參加校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室間的比對或能力測試，溯源到比對結(jié)果平均值的證明文件。⑥用比例測量法或其他公認(rèn)的方法來驗(yàn)證的證明文件。上述各種溯源性證明文件，以符要求的檢定證書或校準(zhǔn)證書最為有效和有力。這是在可以通過檢定或校準(zhǔn)來證明溯源性的情況必須具有的證明文件，即國內(nèi)具有適當(dāng)準(zhǔn)確度的測量標(biāo)準(zhǔn)和國家測量標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)不具備相應(yīng)的國家測量標(biāo)準(zhǔn)，或國家測量標(biāo)準(zhǔn)不能滿足溯源要求時(shí)，可采用其他幾種證明文件之一，可以是報(bào)告，也可以是證書，以其證明溯源性保證[2]。

2 計(jì)量特性

電磁兼容測量系統(tǒng)所用的測量接收機(jī)是一種按試驗(yàn)要求專門設(shè)計(jì)的接收機(jī)，用于測量各種電磁干擾電壓、電流或場強(qiáng)。由于測量對象是微弱的連續(xù)波信號，或者是幅度很大的脈沖信號，因此要求測量接收機(jī)本身噪聲極小，靈敏度很高，檢波器的動(dòng)態(tài)范圍大，前級電路過載能力強(qiáng)，而且在整個(gè)測量頻段內(nèi)測量精度能滿足±2dB的要求。為達(dá)到具有高靈敏度測量功能，接收機(jī)采用超外差接收機(jī)形式。依據(jù)JJF1144-2006《電磁騷擾測量接收機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》，其計(jì)量特性包含：頻率讀數(shù)、電平指示、整機(jī)通頻帶、脈沖響應(yīng)、中頻抑制比、鏡頻抑制比、線性指示、射頻輸入端口電壓駐波比。電磁兼容測量系統(tǒng)所用的測量天線是把高頻電磁能量通過各種形狀的金屬導(dǎo)體向空間輻射出去的裝置，同樣，天線亦把空間的電磁能量轉(zhuǎn)化為高頻能量收集起來[3]。

溯源要求：電磁兼容測量系統(tǒng)所用測量設(shè)備校準(zhǔn)所使用的規(guī)范均為國家、行業(yè)規(guī)范，且均可以從以下機(jī)構(gòu)中選擇相應(yīng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行溯源：①中國計(jì)量科學(xué)研究院；②獲得CNAS認(rèn)可的機(jī)構(gòu)，并在其認(rèn)可范圍內(nèi)提供的校準(zhǔn)服務(wù)；③國防科技工業(yè)一級、二級計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)，并在其授權(quán)范圍內(nèi)提供的溯源服務(wù)。

3 結(jié)語

本文通過對電磁兼容測量系統(tǒng)的溯源性研究，梳理出了電磁兼容測量系統(tǒng)主要測量設(shè)備的計(jì)量特性，并通過相關(guān)文件證明了其測量結(jié)果的溯源，確保電磁兼容測量設(shè)備的計(jì)量特性滿足測量過程的計(jì)量要求，確保測量設(shè)備的性能滿足電磁兼容試驗(yàn)的要求。