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電磁兼容-要求和實驗檢測

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發(fā)布時間：2025-08-05 03:10:07 更新時間：2025-08-04 03:10:07

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

電磁兼容（EMC）檢測：核心要求與實驗方法概述

電磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）是現(xiàn)代電子電氣產(chǎn)品設(shè)計和認證的核心要求之一，它關(guān)乎產(chǎn)品在復(fù)雜電磁環(huán)境中的可靠運行，以及產(chǎn)品自身產(chǎn)生的電磁騷擾是否會影響其他設(shè)備的正常工作。EMC檢測旨在評估設(shè)備或系統(tǒng)在其預(yù)定電磁環(huán)境中按設(shè)計要求運行的能力，同時不會對該環(huán)境中的其他設(shè)備引入不可接受的電磁騷擾。這不僅關(guān)系到設(shè)備的性能和穩(wěn)定性，更是保障公共電磁頻譜資源、防止電磁污染、滿足全球市場準入法規(guī)的強制性要求。一個成功的EMC評價體系，需要明確其核心檢測要求，并依托專業(yè)的檢測儀器、標準化的實驗方法和嚴格的檢測標準來實施。

核心檢測項目

EMC檢測通常分為兩大核心方向：

1. 電磁騷擾 (EMI - Electromagnetic Interference)： 評估被測設(shè)備（EUT）向外界環(huán)境發(fā)射的電磁能量是否超過規(guī)定的限值，避免對其他設(shè)備造成干擾。主要項目包括：
- 傳導(dǎo)騷擾 (Conducted Emission)：測量EUT通過電源線、信號線等導(dǎo)線向外傳導(dǎo)的騷擾電壓或電流。
- 輻射騷擾 (Radiated Emission)：測量EUT通過空間向外輻射的電磁場強度。
- 諧波電流 (Harmonic Current)：評估EUT工作時注入電網(wǎng)的諧波電流大小。
- 電壓閃爍與波動 (Flicker and Voltage Fluctuation)：評估EUT引起的電網(wǎng)電壓變化對連接在同一電網(wǎng)的照明設(shè)備（如白熾燈）產(chǎn)生閃爍的影響。

2. 電磁抗擾度 (EMS - Electromagnetic Susceptibility)： 評估EUT在受到外部電磁騷擾時，其性能是否能維持在可接受的水平。主要項目包括：
- 靜電放電抗擾度 (ESD)：模擬人體或物體靜電放電對EUT的影響。
- 射頻電磁場輻射抗擾度 (RS)：評估EUT抵抗空間射頻電磁場干擾的能力。
- 電快速瞬變脈沖群抗擾度 (EFT/Burst)：模擬電網(wǎng)中開關(guān)動作（如繼電器通斷）產(chǎn)生的快速瞬變騷擾。
- 浪涌 (抗擾度) (Surge)：模擬雷擊或大功率設(shè)備切換引起的能量較高的瞬態(tài)過電壓/過電流。
- 射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度 (CS)：評估EUT抵抗通過電纜引入的射頻騷擾的能力。
- 電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度 (Dips and Interruptions)：模擬電網(wǎng)中發(fā)生的電壓跌落、短時中斷等供電異常情況。
- 工頻磁場抗擾度 (PFMF)：評估EUT在附近工頻（50/60Hz）大電流設(shè)備產(chǎn)生的磁場下的性能。

關(guān)鍵檢測儀器

執(zhí)行精確的EMC檢測依賴于一系列專業(yè)的儀器和設(shè)備：

1. 電磁干擾(EMI)測量儀器：
- EMI接收機 (EMI Receiver)：核心設(shè)備，用于精確測量傳導(dǎo)騷擾和輻射騷擾的騷擾電平。具備峰值、準峰值、平均值檢波器，嚴格遵循CISPR 16標準要求。
- 頻譜分析儀 (Spectrum Analyzer)：用于快速掃描和定位騷擾源，結(jié)合預(yù)選器和預(yù)放可作為準EMI接收機使用（需校準和確認符合標準）。
- 線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) (LISN)：置于電源與被測設(shè)備之間，為傳導(dǎo)騷擾測量提供標準的電源阻抗，并隔離電網(wǎng)背景噪聲。
- 電流探頭 (Current Probe)：用于非接觸式測量電源線或信號線上的騷擾電流。
- 天線 (Antennas)：用于輻射騷擾測量，類型包括雙錐天線、對數(shù)周期天線、喇叭天線、環(huán)天線等，覆蓋不同頻段。
- 吸收鉗 (Absorbing Clamp)：主要用于30-300MHz頻段，評估連接到EUT的引線（如電源線）作為輻射源的騷擾能力。

2. 電磁抗擾度(EMS)測試設(shè)備：
- 靜電放電發(fā)生器 (ESD Generator)：產(chǎn)生標準規(guī)定的靜電放電波形。
- 射頻信號發(fā)生器 (RF Signal Generator)：產(chǎn)生所需頻率和調(diào)制方式的連續(xù)波信號。
- 功率放大器 (Power Amplifier)：放大射頻信號發(fā)生器的輸出功率，以滿足抗擾度測試所需的場強或電壓/電流水平。
- 場強探頭 (Field Probe)：用于校準和監(jiān)測輻射抗擾度測試中的電磁場強度。
- 耦合/去耦網(wǎng)絡(luò) (CDN - Coupling/Decoupling Network)：用于傳導(dǎo)抗擾度測試（如CS），將騷擾信號耦合到被測線纜，同時阻止其進入輔助設(shè)備或供電網(wǎng)絡(luò)。
- 電快速瞬變脈沖群發(fā)生器 (EFT/Burst Generator)：產(chǎn)生標準規(guī)定的快速瞬變脈沖群波形。
- 浪涌發(fā)生器 (Surge Generator)：產(chǎn)生模擬雷擊或開關(guān)切換的浪涌脈沖波形。
- 電壓跌落/中斷發(fā)生器 (Voltage Dips/Interruptions Generator)：模擬電網(wǎng)電壓的跌落、短時中斷和變化。
- 工頻磁場發(fā)生器 (Power Frequency Magnetic Field Generator)：產(chǎn)生可控的工頻磁場。

3. 輔助設(shè)施：
- 電波暗室 (Semi-Anechoic Chamber, SAC / Fully Anechoic Chamber, FAC)：提供受控的、低背景噪聲的環(huán)境，隔離外部干擾，確保輻射發(fā)射和輻射抗擾度測試的準確性（特別是30MHz以上）。屏蔽室是其核心。
- 屏蔽室 (Shielded Room)：提供電磁隔離環(huán)境，用于傳導(dǎo)發(fā)射、傳導(dǎo)抗擾度及部分輻射發(fā)射/抗擾度測試。
- 接地參考平面 (Ground Reference Plane)：作為測試布置的基準，提供低阻抗的接地路徑。
- 測試臺/轉(zhuǎn)臺 (Turntable)：用于輻射發(fā)射測試中旋轉(zhuǎn)EUT，尋找最大騷擾方向。

標準化檢測方法

EMC檢測方法嚴格遵循國際、國家或行業(yè)標準中規(guī)定的要求，確保測試的一致性和結(jié)果的可比性。主要方法步驟包括：

1. 測試布置 (Test Setup)： 嚴格按照標準要求布置被測設(shè)備（EUT）、輔助設(shè)備（AE）、線纜（長度、類型、走線）、接地參考平面、人工電源網(wǎng)絡(luò)（LISN）等。EUT應(yīng)模擬其典型工作狀態(tài)（如最大騷擾模式）。
2. 測試環(huán)境 (Test Environment)： 根據(jù)測試項目選擇在屏蔽室、電波暗室或開闊場（OATS）進行。背景噪聲必須低于限值一定余量（通常6dB）。
3. 儀器校準與設(shè)置 (Calibration & Settings)： 所有測試儀器（接收機、信號源、功率放大器、探頭等）需定期校準。接收機需設(shè)置正確的頻率范圍、分辨率帶寬（RBW）、視頻帶寬（VBW）、檢波器（峰值Peak、準峰值QP、平均值A(chǔ)V）、掃描速度、駐留時間等，符合標準規(guī)定。
4. 測量執(zhí)行 (Measurement Execution)：
- 發(fā)射測試： 掃描規(guī)定頻段，記錄EUT產(chǎn)生的騷擾信號電平（如傳導(dǎo)騷擾電壓/電流、輻射騷擾場強），并與標準限值線比較。尋找最大騷擾點（通常需要旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺、升降天線、掃描EUT工作模式）。
- 抗擾度測試： 按標準規(guī)定的嚴酷度等級（如測試電平、持續(xù)時間、重復(fù)次數(shù)）施加騷擾信號，同時監(jiān)測EUT的關(guān)鍵性能是否出現(xiàn)性能降低或功能喪失（根據(jù)產(chǎn)品標準或制造商定義的性能判據(jù)Class A/B/C）。
5. 性能判據(jù) (Performance Criteria)： 抗擾度測試中評估EUT是否合格的關(guān)鍵。通常分為：
- 判據(jù)A： 正常性能范圍內(nèi)，無功能或性能降低。
- 判據(jù)B： 功能或性能暫時降低或喪失，但能自行恢復(fù)。
- 判據(jù)C： 功能或性能暫時降低或喪失，