电磁兼容测量系统溯源性研究

时间：2024-04-25

黄硕

成都飞机工业（集团）有限责任公司四川成都 610091

电磁兼容主要研究电磁干扰和抗干扰的问题。即怎样使在同一电磁环境下工作的各种电子电气的器件、电路、设备或系统，都能正常工作，互不干扰，达到兼容状态。构成干扰三要素有：骚扰源、耦合途径、敏感设备。任何电子电气设备都可能是骚扰源，也可能是敏感设备；骚扰源也包括雷电、静电等自然干扰源；设备越敏感，抗扰度越差。

1 电磁兼容测量系统

电磁兼容测量系统主要是指为执行电磁兼容试验任务组合起来的全套测试设备及其它设备。电磁兼容测量系统（EMC测量系统）可分为EMI测量系统和EMS测量系统。EMC测试贯穿在产品的设计、开发、生产、使用和维护的整个周期，对评价产品是否达到电磁兼容性指标非常重要。电磁兼容测试按目的分为诊断测试和达标测试。诊断测试的目的是调查产生电磁兼容问题的原因，确定产生干扰和受干扰的部位，复现干扰现象，从而为采取抑制措施提供依据和目标。达标测试是按照电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试，评估其是否达到标准提出的极限和要求[1]。产品在定型和进入市场之前必须进行达标测试。

1.1 EMI 测量系统

EMI测量系统可分为传导发射测量及辐射发射测量，其中传导发射测量根据干扰的性质不同，可分为干扰电流测量、干扰电压测量及尖峰干扰信号测量。干扰电流测量是测量被测件沿电源线向电网发射的干扰电流，测量采用电流探头作为传感器，由接收机接收，通过电流探头的转换因子将接收到的电压转换为电流，得到不同频率上的干扰电流幅度。所需仪器设备：阻抗稳定网络、电流探头、接收机。干扰电压测量是测量被测件沿电源线向电网发射的干扰电压，通过阻抗稳定网络上的干扰测量端口，接收机接收来自电源线上的干扰电压。通过稳定网络的转换因子将接收到的电压转换为线上的实际干扰电压值，得到不同频率干扰电压的幅频曲线。所需仪器设备：阻抗稳定网络、衰减器、接收机。通过定向耦合器的耦合段测量大功率发射天线端口的传导发射，所需仪器设备：阻抗稳定网络、定向耦合器、抑制网络、频谱仪、模拟负载。尖峰干扰信号的测量是测量设备在电源线上产生的尖峰干扰。所需仪器设备：阻抗稳定网络、示波器（需要一定带宽的示波器捕捉和测量）。

1.2 EMS 测量系统

EMS测量系统可分为传导敏感度测量及辐射敏感度测量，其中传导敏感度测量中干扰信号的类型有连续波电压干扰、原态尖峰干扰、阻尼正弦瞬变干扰及脉冲干扰等。干扰注入方式因测量频段和测量对象不同而不同，更具注入方式不同，测量分为变压器注入法、电流探头注入法、三端网络注入法。变压器注入法的测试对象是电源线，所需仪器设备：信号源（连续波、尖峰、阻尼正弦、脉冲）、功率放大器、耦合变压器、示波器、阻抗稳定网络、10μF电容。电流探头注入法的测试对象是互连线，所需仪器设备：信号源（连续波、阻尼正弦、脉冲）、注入电流探头、示波器、阻抗稳定网络、10μF电容。三端网络注入法的测试对象是天线端子，所需仪器设备：信号源（连续波带调制）、三端网络、输出监测。

EMS测量系统可分为传导敏感度测量及辐射敏感度测量，其中辐射敏感度测量的干扰场强有磁场、电场和瞬变电磁场三种。所需仪器设备：信号发生器、功率放大器、发射天线、场强探头、功率吸收钳、功率监测设备等。

1.3 溯源性研究

溯源性或计量的结果具有溯源性的证据或证明文件，通常应是如下几种之一。①所用的计量器具或测量标准每一台都应具有由有资格的计量技术机构定期检定或校准的证书，这种检定证书或校准证书能证明所用的测量标准具有适当的准确度，并在有效期内受控。②溯源到本领域国际公认的测量标准的证明文件。③溯源到适当的有证标准物质的证明文件。④溯源到经多方协商同意，并在文件中规定的协议测量标准的证明文件。⑤参加校准实验室间的比对或能力测试，溯源到比对结果平均值的证明文件。⑥用比例测量法或其他公认的方法来验证的证明文件。上述各种溯源性证明文件，以符要求的检定证书或校准证书最为有效和有力。这是在可以通过检定或校准来证明溯源性的情况必须具有的证明文件，即国内具有适当准确度的测量标准和国家测量标准。当不具备相应的国家测量标准，或国家测量标准不能满足溯源要求时，可采用其他几种证明文件之一，可以是报告，也可以是证书，以其证明溯源性保证[2]。

2 计量特性

电磁兼容测量系统所用的测量接收机是一种按试验要求专门设计的接收机，用于测量各种电磁干扰电压、电流或场强。由于测量对象是微弱的连续波信号，或者是幅度很大的脉冲信号，因此要求测量接收机本身噪声极小，灵敏度很高，检波器的动态范围大，前级电路过载能力强，而且在整个测量频段内测量精度能满足±2dB的要求。为达到具有高灵敏度测量功能，接收机采用超外差接收机形式。依据JJF1144-2006《电磁骚扰测量接收机校准规范》，其计量特性包含：频率读数、电平指示、整机通频带、脉冲响应、中频抑制比、镜频抑制比、线性指示、射频输入端口电压驻波比。电磁兼容测量系统所用的测量天线是把高频电磁能量通过各种形状的金属导体向空间辐射出去的装置，同样，天线亦把空间的电磁能量转化为高频能量收集起来[3]。

溯源要求：电磁兼容测量系统所用测量设备校准所使用的规范均为国家、行业规范，且均可以从以下机构中选择相应机构进行溯源：①中国计量科学研究院；②获得CNAS认可的机构，并在其认可范围内提供的校准服务；③国防科技工业一级、二级计量技术机构，并在其授权范围内提供的溯源服务。