EMC测量方法介绍

1、电磁兼容测量方法和测量设备介绍一 根本概念二电磁兼容根本测量方法和测量标准三电磁干扰诊断典型方法举例四EMC测量需要的仪器设备一根本概念什么叫电磁干扰 什么叫电磁兼容EMC电磁干扰必须同时具备的三个条件：a. 干扰源一一能产生电磁干扰的元器件；b. 接收器一一对干扰敏感的元器件和电路；电磁干扰传播途径分为两种：“传导和“辐射.电磁发射电磁骚扰：是指从一个电磁源发散出的电磁能量,它包括两种形式：a. 辐射发射一一是指通过空间传播的有用或无用的电磁能量；b. 传导发射一一是指沿导线如电源线、限制线或互连线传输的电磁能量.电磁敏感度电磁抗扰性：设备暴露在电磁辐射下所呈现的不希望有的响应程度,它也分为

2、两种形式：a. 辐射敏感度一一对造成设备降级的辐射干扰的度量；b. 传导敏感度一一当引起设备不希望有的响应或造成其性能降低时,对电源线、限制线或信号线上干扰信号的电流或电压的度量.EMC测量分为：认IE测量和诊断测量EMC认IE测量需要的条件：1 .测量依据的标准和标准；2 .测量设备；3 .测量场地.EMC诊断测量需要的条件：1 .测量设备2 . 一般实验室或屏敝室二电磁兼容根本测量方法一EMC测量标准介绍：电磁兼容测量工程很多,军标分得比拟细,所以依军标152A为例,同时结合几个常用的民用标准来讲一下根本的测量内容和测量方法.不管军标还是民标根本测量方法是相同或类似的.一台设备的EMCM从

3、四个方面进行测量：辐射发射、辐射敏感度、传导发射、传导敏感度.军标GJB152A是军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求和测量方法.它的测量工程按照英文字母和数字混合编号命名的：Cconduct 一传导,Eemission 一发射,Rradiat 一辐射,Ssusceptibility敏感度CE 传导发射 CS 传导敏感度 RE 辐射发射RS辐射敏感度a.传导发射测量CECE101 25Hz10kHz 电源线传导发射CE102 10kHz10MHz 电源线传导发射CE106 10kHz40GHz 天线端子传导发射CE107电源线尖峰信号时域传导发射b.辐射发射测量RERE101 25Hz 100

4、kHz 磁场辐射发射RE102 10kHz 18GHz 电场辐射发射RE103 10kHz 40GHz天线谐波和乱真输出辐射发射c.传导敏感度测量CS传导敏感度测量可分为3类9项：有关电源线、互连线信号线、限制线传导敏感度测量：CS101 25Hz50kHz 电源线传导敏感度CS106电源线尖峰信号传导敏感度CS114 10kHz400MHz 电缆束注入传导敏感度CS115电缆束注入脉冲鼓励传导敏感度CS116 10kHz100MHz 电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度有关接收机和调谐放大器的传导敏感度测量：CS103 15kHz10GHz 天线端子互调传导敏感度CS104 25Hz20GHz

5、天线端子无用信号抑制传导敏感度CS105 25Hz20GHz天线端子交调传导敏感度有关壳体(如飞机、潜艇和仪器设备等壳体)传导敏感度测量：CS109 50Hz100kHz壳体电流传导敏感度d.辐射敏感度测量(RS)RS101 25Hz100kHz磁场辐射敏感度RS103 10kHz40GHz 电场辐射敏感度RS105瞬变电磁场辐射敏感度(2)信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法(GB9254)主要测量内容：a. 电源端子和电信端口的传导骚扰限值和测量方法b. 辐射骚扰和测量方法(3)信息技术设备抗扰度白根底系列标准(GB/T17626-1998)主要测量内容该标准包括以下分标准：GB/ 抗扰

6、度试验总论(IEC61000-4-1 )GB/ 静电放电抗扰度试验(IEC61000-4-2 )GB/ 射频电磁场抗扰度试验(IEC61000-4-3 )GB/电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(IEC61000-4-4 )GB/ 浪涌(冲击)抗扰度试验(IEC61000-4-5 )GB/ 射频场感应的传导骚扰抗扰度(IEC61000-4-6 )GB/供电系统及相连设备的谐波、谐间波的测量和测量仪器导那么(IEC61000-4-7 )GB/ 工频磁场抗扰度试验(IEC61000-4-8 )GB/ 脉冲磁场抗扰度试验(IEC61000-4-9 )GB/阻尼振荡磁场抗扰度试验(IEC61000-4-10

7、)GB/电压跌落、短期中断和电压渐变抗扰度试验(IEC61000-4-11 )GB/振荡波抗扰度试验(IEC61000-4-12 )为减少技术贸易壁垒,增强各国间贸易往来,国际上各大标准组织之间增强协调与合作,有许多标准趋于一致,如：IEC CISPR标准外国国家或区域性标准我国家标准CISPR22EN55022, FCC PART15 VDE0878GB9254-98GB17625-98GB/GB4343-95IEC61000-3-2EN61000-3-2IEC61000-4-4EN61000-4-4CISPR14EN55014二EMCI量方法:1电磁辐射发射测量系统RE电磁骚扰或辐射骚扰辐

8、射发射测量目的：是测量被测设备辐射的电磁能量是否超过标准要求,以便限制设备和系统辐射的电磁能量.其典型测量框图如下图.例如：GJB152A 10kHz 18GHz电场辐射发射测量RE102、GB9254辐射骚扰测量.卜屏蔽暗室测试室 限制室酎44和 * * 4 AAA * * * * *巾*上 AK 打印机为消除环境电磁干扰的影响,测量应在屏蔽暗室内进行.被测件 EUT与接收天线之间的距离R和天线高度,对于不同的标准有不同的要求：如军标GJB152A被测件离地高1m,其R=1m接收天线距地面高,测试中需改变接收天线 极化和EUT方向.国标GB9254被测件离地高,其R可分为3nl 10n 30

9、m等不同的距离,且接收天线要能在14m的高度上下移动和改变极化,而且被测件需在转台上旋转.另外用TEMB GTEM输室也能作辐射发射测量.2电磁辐射敏感度测量系统RS电磁抗扰度电磁辐射敏感度测量目的：考核被测设备受空间电磁波能量影响的程度.按标准要求对被测 件施加一定强度的场强,观察被测设备工作是否正常.作这条需要产生一个一定强度的电磁 环境,产生电磁场的方法有以下几种：1） .用发射天线产生场强* tTT V + + t+ + T T + t'屏蔽暗室测试室限制室敏感监视设备2).用GTEM专输室产生场强3) .用混响室产生场强4) .用亥姆霍兹线圈产生磁场场强计磁场敏感度测量系统一

10、一亥姆霍兹线圈计算公式：B = 20r 1n8.99in 10 7(T)2 3/2r2 r2£2式中i一一流过线圈中的电流,单位为 A;r一一线圈半径,单位为现n一一单个线圈的匝数.5) .用感应线圈产生磁场例如：GB/T17626-8工频磁场抗扰度试验(IEC61000-4-8 )GB/脉冲磁场抗扰度试验(IEC61000-4-9 )GB/阻尼振荡磁场抗扰度试验(IEC61000-4-10 )接地平板图 用于小型被测件试验的感应线圈图 用于机柜试验的感应线圈3传导发射测量系统(CE)(传导骚扰)传导发射测量目的：是测量被测设备工作时,从电源线、信号线和互连线上耦合出来的干扰 信号,

11、测量这些能量是否超过标准要求的界限值,从而保证在公共电网上工作的其他设备免 受干扰.根据干扰频率的不同,有以下几种测量方法：1).用电流卡钳(电流探头)测量传导发射例如：GJB152A中CE101 f =25Hz10kHz 传导发射测量电流卡钳电源用电流卡钳测量传导发射2.用电源阻抗稳定网络LISN测量传导发射例如：GJB152A中 CE102 f=10kHz10MHz 和 GB9254中 f=150kHz30MHz 传导发射测量.电源3.用功率吸收钳测量传导发射例如：GB4343-1995 “家用和类似用途电动、电热器具、电开工具以及类似电器无线电干扰特性测量方法和允许值"CISP

12、R14干扰功率测量方法 f=30MHz300MHz4传导敏感度测量系统CS传导敏感度测量目的：是在被测设备的电源线、互连线信号线、限制线、天线输入端及设备壳体上根据标准要求注入规定的干扰信号,考核被测件对干扰信号的承受水平.观察 被测件工作可能出现的异常现象.例如性能降低、元器件损坏或功能故障等.除军用设备外, 现在民用的防盗、报警、放火等平安设备也要求进行敏感度测量.传导敏感度测量有以下几 种测量方法.1） .通过变压器注入干扰信号例如：GJB152A中CS101传导敏感度测量图通过变压器注入干扰信号进行敏感度测量2） .用网络注入干扰信号(1) GB/信息技术设备注入电快速瞬变脉冲群抗扰性

13、试验耦合/去耦合网络,试验框图.(2) GB/信息技术设备浪涌(冲击)抗扰度试验耦合/去耦合网络,试验框图.LN接地浪涌信号'4 /KM发生命EUTC(3) 作干扰信号互调、交调、无用信号的测量用的三端口网络有关接收机和调谐放大器要求作的工程.如通信接收机、无线电接收机、雷达接收机、声学接收机、电子对抗等需作传导敏感度测量.例如：GJB152A中CS103 15kHz10GHz天线端子互调传导敏感度CS104 25Hz20GHz天线端子无用信号抑制传导敏感度CS105 25Hz20GHz天线端子交调传导敏感度(4) 用注入卡钳注入例如GJB152A CS114 10kHz400MHz电

14、缆束注入传导敏感度CS115电缆束注入脉冲鼓励传导敏感度CS116 10kHz100MHz电缆和电源线阻尼正弦瞬变传导敏感度50mm 50mm(5) 直接注入(1)将尖峰信号直接加到直流电源线上.例如：GJB152A中CS106电源线尖峰信号敏感度测量.DC(2)对含有低频灵敏接收机的金属壳体(如飞机、导弹和潜艇)进行传导敏感度试验.例如:GJB152A中CS109 50Hz100kHz壳体电流传导敏感度.输入DC电源AC输入|图 CS109 50Hz100kHz 壳体电流传导敏感度c.静电放电ESD抗扰性试验静电放电抗扰性试验有接触放电和间接放电两种.标准要求静电放电仅施加于操作人员 正常使

15、用被测设备时可能接触的点和外表上,在预选点上至少施加十次放电,且每次放电间 隔至少1秒.直接放电是将放电针直接接触被测设备放电,其干扰机理是放电电流直接流过电路,对电路 造成干扰.间接放电是放电针不直接与被测设备接触,而是用对耦合板接触放电的方式进行模拟.其干 扰机理是间接放电产生的电磁场对电路造成干扰.对台式设备试验布置如下图：垂直耦合板放电枪垂直间接放电图 台式设备静电放电抗扰性试验布置家用电器GB4343和信息技术设备 GB盾B要求作静电放电抗扰度试验.三电磁干扰诊断典型方法举例(1)诊断电磁泄漏屏蔽是电磁兼容设计的重要手段,屏蔽体一般是用焊接、挪接和用螺钉加上压条、导电 衬垫等方法将金

16、属板组合起来,这必然形成一些缝隙,假设焊接不好、压条和衬垫不适宜、衬 垫老化、连接板之间锈蚀、螺钉间距太大等都能造成缝隙泄漏.用探头可检查屏蔽盒、屏蔽 机箱、屏蔽电缆和接插件等缝隙的泄漏,将探头沿着屏蔽体缝隙移动可找出泄漏最大的位置. 穿过屏蔽体的输入/输出线,必须通过壁板滤波器,由于接地噪声和杂散电容的电场耦合,在 滤波器壳体上会感应出共模电流,如果滤波器壳体与屏蔽体接触不好,那么此共模电流在屏蔽 体外会产生辐射,用探头可检查其泄漏.(2)寻找辐射大的干扰源用近场探头诊断来自元器件、印制电路板、集成电路、以及类似的电磁干扰源的辐射发 射,测出的电磁干扰信号可以显示在频谱仪或示波器的显示屏上.

17、用探头来寻找干扰大的信 号、自激信号、尖峰干扰、高次谐波等,可判断干扰信号的位置,找出产生干扰大的元器件.PCB(3)改良电磁兼容认证测量不合格的产品对电磁兼容测量不合格的产品可以用诊断探头找出超标的原因,由于近场测量结果的变化与远场测量结果的变化之间存在着一一相关的关系,假设近场测量变化10dB,那么远场测量也近似变化10dB.这对改良经电磁兼容认证测量不合格的产品非常有用.例如,假设产品的辐射 发射测量结果超出极限值 10dB,那么电路重新设计或改良以后,用在产品改良前相同的近场 测量方法,测量值至少要比原先的测量值减少10dB才能通过.(4)敏感元器件的诊断敏感度是电子产品对电磁兼容的另

18、一个要求.可以用探头做为一个点辐射源来判断敏感 的部位和元器件.将适当强度的等幅或调幅、点频或扫频信号源馈入探头,鼓励探头产生一 个电磁场,把该探头置于需要测量敏感性的位置,观测被测件的参数变化来确定敏感的元器 件.PCB(5)用电源阻抗稳定网络预测电源线上的干扰信号电流(6)用电流卡钳预测电源线上的干扰电源EUT(7)用阻抗稳定网络和共模/差模别离网络测量共模信号和差模信号220V8近场测量可作为生产线上检测的一项任务,以限制产品的EMC旨标.四EMC测量需要的仪器设备电磁兼容EMC测量包括电磁干扰EMI和电磁敏感度EMS测量.EMI测量需要的设备：1接收机：场强计、频谱仪2传感器：电磁场探头、接收天线、电流探头、电压探头和功率吸收钳等,3测量附件：电源阻抗稳定网络、10 F穿心电容、隔离变压器和信号源等.EMSIU量需要的设备：1接收机：场强计、频谱仪、场强监视器2产生电磁场的设备：各种信号发生器和功率放大器信号源如连续波信号发生器、静电放电信号发生器、电快速瞬变脉冲群信号发生器、浪涌