汽車零部件的輻射發(fā)射-ALSE 法能力驗(yàn)證研究

張寧，陳宇軍，郭錦添，王珊珊，邵華東，邱添權(quán)

（威凱檢測(cè)技術(shù)有限公司，廣州 510663）

引言

能力驗(yàn)證[1]是按照預(yù)先設(shè)定的準(zhǔn)則，利用實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾獠抠|(zhì)量評(píng)價(jià)活動(dòng)，根據(jù)自身需求尋求并參加能力驗(yàn)證是實(shí)驗(yàn)室的責(zé)任和義務(wù)。

汽車零部件的輻射發(fā)射試驗(yàn)-ALSE 法作為汽車零部件電磁兼容常規(guī)測(cè)試項(xiàng)目之一，影響測(cè)試結(jié)果的因素較多。本文以策劃實(shí)施汽車零部件的輻射發(fā)射試驗(yàn)-ALSE法能力驗(yàn)證為例，從樣品制備、樣品驗(yàn)證、方案實(shí)施、結(jié)果統(tǒng)計(jì)等相關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行探討，希望對(duì)提升實(shí)驗(yàn)室整體水平有所幫助。

1 能力驗(yàn)證方案策劃

1.1 樣品制備

1.1.1 技術(shù)參數(shù)

本能力驗(yàn)證樣品必須滿足：

1）信號(hào)發(fā)射頻率范圍（30～1 000）MHz，特征發(fā)射頻率間隔10 MHz；

2）頻率穩(wěn)定度＜50 PPM；

3）根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求以雙錐和對(duì)數(shù)周期天線測(cè)試，接收機(jī)接收信號(hào)，信號(hào)大小介于（30～90）dBμV/m，信號(hào)穩(wěn)定度＜±3 dB；

4）供電方式為鋰電池供電，樣品充電電源為220 V / 50 Hz；

5）具有外接全向天線。

1.1.2 工作原理

汽車零部件輻射發(fā)射信號(hào)發(fā)生器采用電池供電，產(chǎn)生步距頻率的所有諧波通過(guò)頂部的天線發(fā)射參考信號(hào)。其輸出電平是固定的，變化很小，為汽車零部件輻射發(fā)射試驗(yàn)提供穩(wěn)定的參考信號(hào)。

1.1.3 設(shè)計(jì)方案

能力驗(yàn)證樣品結(jié)構(gòu)要求：

1）樣品方便安裝、運(yùn)輸、攜帶；

2）具備器具正常工作指示燈，能及時(shí)指示工作異常；

3）特制信號(hào)發(fā)生器內(nèi)部各電子元件的穩(wěn)定性好，能保證特制信號(hào)發(fā)生器在長(zhǎng)期使用及頻繁運(yùn)輸后的輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。

能力驗(yàn)證物品加工過(guò)程控制要求：

1）具備器具正常工作指示燈，不易脫落，能及時(shí)指示工作異常；

2）采用密封膠將信號(hào)發(fā)生器密封完好，不被輕易拆開；

3）電子元器件經(jīng)過(guò)初步篩選后，由同批次生產(chǎn)加工制成。

1.1.3 樣品外觀

樣品外觀圖見(jiàn)圖1。

圖1 樣品外觀圖

1.2 試驗(yàn)要求

1.2.1 依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

本次試驗(yàn)依據(jù)GB/T 18655-2018[2]《車輛、船和內(nèi)燃機(jī) 無(wú)線電騷擾特性 用于保護(hù)車載接收機(jī)的限值和測(cè)量方法》、CISPR 25：2021[3]Vehicles, boats and internal combustion engines-Radio disturbance characteristics-Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers。

1.2.2 試驗(yàn)步驟

1）試驗(yàn)環(huán)境應(yīng)保持在溫度（23±5）℃，相對(duì)濕度（20 ～ 80）%范圍內(nèi)；

2）樣品直接放置在（900±10）mm 的測(cè)試桌面的接地銅板上，并距離測(cè)試桌邊緣（100±10）mm。樣品印有“CVC 威凱”的參考面正對(duì)天線，并且到天線相位中心的距離為（1 000±10 ）mm，接收天線正對(duì)樣品發(fā)射天線，接收天線的高度（1 000±10 ）mm；

3）雙錐天線設(shè)置為垂直極化，樣品連接“長(zhǎng)天線”，打開樣品電源開關(guān)，指示燈點(diǎn)亮，熱機(jī)3 min 以上。熱機(jī)完成后，對(duì)頻率范圍（30～200）MHz 進(jìn)行測(cè)量，記錄特征頻率50 MHz 和150 MHz 在（±200 kHz）范圍內(nèi)的最大峰值；

4）對(duì)數(shù)周期天線設(shè)置為垂直極化，樣品連接“短天線”，打開樣品電源開關(guān)，指示燈點(diǎn)亮，對(duì)頻率范圍（200～1 000）MHz 進(jìn)行測(cè)量，記錄特征頻率230 MHz 和750 MHz 在 (±200 kHz)范圍內(nèi)的最大峰值；

1.3 均勻性和穩(wěn)定性判定

能力驗(yàn)證提供者應(yīng)確保能力驗(yàn)證樣品具有足夠均勻性和穩(wěn)定性，適合能力驗(yàn)證計(jì)劃的目的。能力驗(yàn)證提供者應(yīng)使用適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)能力驗(yàn)證樣品的均勻性和穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，確保其不會(huì)對(duì)能力評(píng)定造成不利影響。

1.3.1 抽樣方式

均勻性抽樣方式：對(duì)能力驗(yàn)證樣品進(jìn)行全檢；

穩(wěn)定性抽樣方式：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。

1.3.2 評(píng)價(jià)方法

均勻性評(píng)價(jià)方式：①樣品發(fā)出前利用單因子方差分析法；②樣品回收后利用Ss ≤0.3σpt準(zhǔn)則。

穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方式：①樣品發(fā)出前利用t 檢驗(yàn)法；②樣品流轉(zhuǎn)期間利用t 檢驗(yàn)法；③樣品回收后利用準(zhǔn)則法。

1.3.3 評(píng)定分析結(jié)果

1.3.3.1 均勻性評(píng)定分析結(jié)果

均勻性評(píng)定分析結(jié)果如表1。

表1 均勻性評(píng)定分析結(jié)果(單位：dBμV/m)

從表1 知，發(fā)樣前能力驗(yàn)證樣品滿足單因子方差分析法，樣品回收后能力驗(yàn)證樣品滿足Ss ≤0.3σpt準(zhǔn)則，因此能力驗(yàn)證樣品是均勻的。

1.3.3.2 穩(wěn)定評(píng)定分析結(jié)果

穩(wěn)定性評(píng)定分析結(jié)果如表2～4。

表2 樣品發(fā)出前穩(wěn)定性評(píng)定分析結(jié)果(單位：dBμV/m)

表3 樣品流轉(zhuǎn)期間穩(wěn)定性評(píng)定分析結(jié)果(單位：dBμV/m)

表4 樣品回收后穩(wěn)定性評(píng)定分析結(jié)果(單位：dBμV/m)

從表2 可知：能力驗(yàn)證樣品滿足計(jì)算的t 統(tǒng)計(jì)量小于tα（10）臨界值，表明在顯著性水平α=0.05 時(shí)，樣品發(fā)出前特性滿足穩(wěn)定性要求。

從表3 可知：能力驗(yàn)證樣品滿足計(jì)算的t 統(tǒng)計(jì)量小于tα（10）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。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

依據(jù)CNAS-GL002：2018[4]《能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評(píng)價(jià)指南》，使用算法A 對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以參加實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)健平均值 x*作為指定值，以穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)差s*作為能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)差。

按照Z(yǔ) 比分?jǐn)?shù)的判定原則進(jìn)行判定。

式中：

x—參加者結(jié)果；

xpt—指定值；

σpt—能力評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)差。

|Z|≤2 為滿意結(jié)果；2 ＜|Z|＜3 為有問(wèn)題結(jié)果；|Z|≥3 為不滿意的結(jié)果。

本次能力驗(yàn)證選取參加實(shí)驗(yàn)室報(bào)出的特征頻率50 MHz （±200 kHz）、150 MHz （±200 kHz）、230 MHz （±200 kHz）和750 MHz （±200 kHz）電場(chǎng)強(qiáng)度的最大峰值作為本次計(jì)劃評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)圖2。

2 原因分析及技術(shù)建議

2.1 測(cè)試設(shè)備

測(cè)試設(shè)備是輻射發(fā)射試驗(yàn)-ALSE 法測(cè)試結(jié)果的關(guān)鍵因素之一。

為了確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，首先要確保接收天線、預(yù)置放大器和線纜的校準(zhǔn)系數(shù)是準(zhǔn)確的。這意味著需要對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行精確的校準(zhǔn)，以確保它們能夠準(zhǔn)確測(cè)量和放大測(cè)試信號(hào)。只有當(dāng)這些設(shè)備的校準(zhǔn)系數(shù)準(zhǔn)確無(wú)誤時(shí)，我們才能獲得準(zhǔn)確可靠的測(cè)試結(jié)果。因此，在進(jìn)行輻射發(fā)射試驗(yàn)之前，必須對(duì)這些測(cè)試設(shè)備進(jìn)行細(xì)致的校準(zhǔn)工作。

除了確保接收天線、預(yù)置放大器和線纜的校準(zhǔn)系數(shù)準(zhǔn)確外，還需保證各個(gè)設(shè)備與線纜之間的連接狀態(tài)良好。如果連接不良或松動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致信號(hào)損失或干擾，從而影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在進(jìn)行測(cè)試之前，務(wù)必檢查并確保設(shè)備與線纜的連接穩(wěn)固可靠。

另外，在測(cè)試之前進(jìn)行設(shè)備自校也是非常必要的。通過(guò)設(shè)備自?？梢源_保測(cè)試設(shè)備本身的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，自校的目的是檢查和調(diào)整設(shè)備的內(nèi)部參數(shù)，以消除可能存在的誤差或漂移，這樣可以提高測(cè)試的可靠性，并確保測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確無(wú)誤。

2.2 背景環(huán)境

該測(cè)試對(duì)于電磁環(huán)境較敏感，環(huán)境背景噪聲將可能對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。

GB/T 18655-2018 的附錄J 提供了測(cè)試場(chǎng)地的驗(yàn)證步驟和方法，建議實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)定期對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行確認(rèn)，形成程序性文件，對(duì)場(chǎng)地背景環(huán)境長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，以降低場(chǎng)地背景環(huán)境帶來(lái)的測(cè)試差異。

2.3 試驗(yàn)布置

根據(jù)輻射發(fā)射試驗(yàn)-ALSE 法的測(cè)試原理，其測(cè)試結(jié)果受樣品擺放位置、樣品與天線的距離、天線的高度等的影響。

GB/T 18655-2018 的6.5 章節(jié)對(duì)測(cè)試中的樣品布置給出了明確要求，參加實(shí)驗(yàn)室應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)指導(dǎo)書的要求進(jìn)行試驗(yàn)布置，避免由于測(cè)試布置造成測(cè)試數(shù)據(jù)的偏移。

3 結(jié)論

本文結(jié)合汽車零部件的輻射發(fā)射試驗(yàn)-ALSE 法能力驗(yàn)證計(jì)劃，分析實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)產(chǎn)生差異的原因，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室在試驗(yàn)過(guò)程可能會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題提出技術(shù)建議，識(shí)別實(shí)驗(yàn)室間存在的差異，提高實(shí)驗(yàn)室間檢測(cè)數(shù)據(jù)的復(fù)現(xiàn)性和一致性，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)能力和互認(rèn)度的提升，達(dá)到了本次能力驗(yàn)證的預(yù)期效果。

實(shí)施能力驗(yàn)證計(jì)劃不僅可以提高檢測(cè)機(jī)構(gòu)的技術(shù)水平和能力，同時(shí)也可以促進(jìn)行業(yè)的發(fā)展。通過(guò)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和質(zhì)量提升，整個(gè)汽車零部件檢測(cè)領(lǐng)域可以更加健康和可持續(xù)地發(fā)展，進(jìn)而能夠提高汽車零部件檢測(cè)的可信度和可靠性。對(duì)于消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，他們可以更加信任經(jīng)過(guò)能力驗(yàn)證的檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供的檢測(cè)結(jié)果，從而增加他們對(duì)汽車安全的信心，達(dá)成良性的循環(huán)。