電磁兼容實(shí)驗(yàn)室都需要配置哪些儀器

CNAS認(rèn)可咨詢 2018-11-22

產(chǎn)品必須符合EMC(電磁兼容)要求，歐洲規(guī)定：銷售違反電磁兼容法令(89/336/EEC)的產(chǎn)品將面臨高額罰款，因此，商家越來越重視產(chǎn)品的電磁兼容性問題，為了降低成本，要根據(jù)公司需求和規(guī)模的不同，組建一個EMC實(shí)驗(yàn)室，本文介紹建設(shè)公司內(nèi)部EMC測試設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)和方法。

組建一個電磁兼容實(shí)驗(yàn)室的小需求取決于公司的需要和財務(wù)狀況。通常，公司將力求節(jié)省經(jīng)費(fèi)(在設(shè)備和人力資源兩方面)，并盡量降低風(fēng)險。但有一點(diǎn)必須明白，世界上不會有“低成本、低風(fēng)險和低EMC技術(shù)”這樣的好事。工程師必須掌握高度的技巧，才可能設(shè)計(jì)出具有相當(dāng)性能的低成本設(shè)備。精度越低的產(chǎn)品，其風(fēng)險也會越高。

 

在組建一個公司內(nèi)部EMC實(shí)驗(yàn)室時，無論其規(guī)模大小如何，都必須遵從一些起碼的指導(dǎo)原則。首先，建成EMC實(shí)驗(yàn)室的房間或地方必須潔凈，沒有無關(guān)物品，完全專用于EMC測量。只要條件許可， 需要一個由金屬制成并可靠連接大地的地參考平面;如果條件不允許(如房間不在 層)，至少應(yīng)該接保護(hù)地系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的所有金屬物體必須可靠接地或予以。電源系統(tǒng)必須“凈化”(在電源進(jìn)入EMC實(shí)驗(yàn)室之前的某處正確接入線濾波器)。

 

EMC測試設(shè)備的配置

 

1)傳導(dǎo)發(fā)射測試---需要一臺頻譜分析儀(或EMI接收器)、電纜和LISN(線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，手工制作或外購)，如果可能的話，還應(yīng)該有一個屏蔽房間(起碼有一個屏蔽帳篷)和一張距地面80cm的絕緣桌。

 

2)輻射發(fā)射測試---需要同樣的頻譜分析儀或EMI接收器、一副天線、電纜和OATS(開放區(qū)域測試場地或(半)電波暗室);為測量干擾功率而制作或外購的吸收鉗。

 

 

3)諧波測試(與閃爍測試)---如果要進(jìn)行完全兼容測試，則需要專用設(shè)備(專用諧波分析儀);但如果僅為評估的話，一臺便攜式諧波分析儀甚至一臺能進(jìn)行FFT評估的示波器就足夠了。

 

4)ESD(靜電釋放)抗擾度測試---只有ESD槍才能可靠評估該項(xiàng)測試的結(jié)果。

 

5)輻射電磁場抗擾度測試---需要與輻射發(fā)射測試類似的設(shè)備，此外還需要號發(fā)生器、放大器、衰減器、場強(qiáng)儀，可能還需要一臺計(jì)算機(jī)。

 

 

6)傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試---需要的設(shè)備與1)和5)類似，另外再加上CND(異種耦合解耦網(wǎng)絡(luò))，但不需要天線。

 

7)電快速瞬變(EFT/Burst)抗擾度測試。

 

8)浪涌抗擾度測試。

 

9)電源頻率磁場抗擾度測試。

 

10)電壓驟降、短時中斷與電壓變化抗擾度測試。

 

從7)到10)的 四項(xiàng)測試需要專用設(shè)備，這些設(shè)備可從多個廠商買到。

 

值得注意的是，測量設(shè)備的制造商和經(jīng)銷商通常提供執(zhí)行不同測試的包裝和(或)全套裝置，以及有關(guān)如何按照 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行這些測試的指導(dǎo)甚至培訓(xùn)。請向近的當(dāng)?shù)劁N售代表查詢設(shè)備的性能和功用。大部分情況下，設(shè)備都有根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需求預(yù)設(shè)的測試程序，請首先閱讀說明手冊。

 

內(nèi)部預(yù)兼容測試

 

預(yù)兼容測試并無定義，但起碼我們有理由假定測試必須在盡可能接近標(biāo)準(zhǔn)要求的條件下進(jìn)行。

 

1)傳導(dǎo)發(fā)射的測試

 

多年來，電子產(chǎn)品制造商遇到的困難的問題可能就是在傳導(dǎo)發(fā)射方面，因此本文首先就此進(jìn)行討論。

 

這個裝置是根據(jù)CISPR22(EN55022)組建的，而且使用的設(shè)備必須符合CISPR16-1的要求。該裝置主要包括：EUT(被測設(shè)備)，如果它是臺式的，必須安放在一個距地面80cm高的絕緣桌上;輔助設(shè)備(外設(shè))，按正常使用方式連接，未使用的輸入和輸出必須正確端接，多余的電纜必須截短，或繞成直徑30~40cm的一卷。

 

2）頻譜分析儀(或EMI接收器)

 

在0.15~30MHz的頻率范圍內(nèi)必須具有9kHz的分辨率帶寬(RBW)。測量過程在CISPR16-1和產(chǎn)品規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中有詳細(xì)描述，如果正確執(zhí)行，其結(jié)果與第三方實(shí)驗(yàn)室的測試將

 

3)諧波和閃爍測試

 

諧波和閃爍測試沒有環(huán)境方面的要求。只需將EUT連接到諧波分析儀的電源入口，并根據(jù)廠商的說明和標(biāo)準(zhǔn)的要求執(zhí)行測試即可。同樣，測試設(shè)備將包含一些已有的設(shè)置，但工程師必須確保這些測試設(shè)置符合自己產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)要求。如果評估時使用其他方法(如便攜式電源諧波分析儀)，請仔細(xì)閱讀標(biāo)準(zhǔn)要求，然后再評估測量結(jié)果。

 

4)ESD抗擾度測試

 

ESD抗擾度測試對于大型設(shè)備可能并不是很重要。但在今天這個各種產(chǎn)品普遍小型化的時代，ESD測試已成為大部分設(shè)備的“關(guān)鍵”EMC測試之一，例如對便攜式計(jì)算器、MP3和MD播放器、USB存儲棒、音頻設(shè)備等等。

 

EUT仍然安放在一張絕緣桌上，位于HCP(水平耦合平面，由一種金屬傳導(dǎo)材料制成)上，并通過一個絕緣抗靜電襯墊與其隔離。VCP(垂直耦合平面)和HCP分別連接到地參考平面，每個連接端各使用一只470kΩ的電阻。對于EUT的每個側(cè)面和VCP、HCP，以及EUT上每個用手能觸摸到的金屬表面，分別使用鋒利 進(jìn)行接觸放電(直接放電)，通常每個極性5次。對于機(jī)箱的所有塑料部分，則利用圓形 進(jìn)行空氣放電(間接放電)。

 

5)輻射電磁場抗擾度的測試

 

輻射電磁場抗擾度的測試裝置與輻射發(fā)射測試非常類似，但是在這項(xiàng)測試中，號發(fā)生器和功率放大器將饋送給天線，以便在EUT附近產(chǎn)生“均勻電磁場”(±6dB)(在頻率范圍80~1000VSPACE=12HSPACE=12ALT="磁場探針、電場探針和一根管腳探針的實(shí)例。">MHz、AM、1kHz、80%調(diào)制深度下為3V/m或10V/m)。需要注意的是，不同產(chǎn)品的頻率范圍也不相同。

 

6)傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試

 

傳導(dǎo)騷擾抗擾度測試的目的是在EUT端口輸入建立3V電平(有效值，150kHz~230MHz、AM、1kHz、80%調(diào)制深度)。號發(fā)生器和功率放大器必須提供足夠的功率，以便CDN能將號耦合到被測線。由于測試項(xiàng)目3)、7)、8)、9)、10)使用的是高度專業(yè)化的設(shè)備，如果實(shí)驗(yàn)室中有這些設(shè)備，工程師無需太多操作，只要正確連接EUT就可以了，重要的任務(wù)是監(jiān)控EUT的工作方式。

 

如何進(jìn)行近場測試

 

本文前面的介紹部分講過，近場測試非常適合產(chǎn)品開發(fā)階段。在這個階段，標(biāo)準(zhǔn)測試方法或許能給出的結(jié)果，但卻無法顯示問題的來源所在。在挑選元件時，有些控制器芯片的輻射要比其他芯片低40dB，或具有更高的抗擾度。即使在產(chǎn)品開發(fā)完成，執(zhí)行兼容測試未通過之后，標(biāo)準(zhǔn)測試方法也幾乎無法給出有關(guān)問題來源的任何息。在印制板一級，工程師們使用近場測試探針進(jìn)行測量，也可能使用缺陷檢測器等。

 

然而另一方面也必須了解，近場測試探針(幾乎)不能給出有關(guān)設(shè)備傳導(dǎo)或輻射水平的任何息，其誤差為20～40dB。但近場測試探針可以保證一點(diǎn)：每次使用時，其測量結(jié)果總要好于前述的各種測量。為了通過近場測試探針大致了解產(chǎn)品是否能通過EMC測試，需要在已經(jīng)確知結(jié)果的樣品上進(jìn)行多次嘗試。

 

一些磁場探針、電場探針和一根管腳探針的例子。它們的優(yōu)點(diǎn)是容易制作，外購也相當(dāng)便宜。它們都使用50Ω的電纜，并連接到一臺(廉價的)頻譜分析儀。

 

近場探針用來拾取電磁場的全部兩個分量。雖然市場上有一些非常靈敏的電磁場場強(qiáng)儀，但電磁場的近場場強(qiáng)并不太容易測量。它們無法給出輻射噪聲頻率成分的任何息，但可以方便地指出“問題分量”。近場探針在連接到頻譜分析儀時，還可給出頻率成分息。

 

磁場探針提供一個與磁射頻(RF)場強(qiáng)成比例的輸出電壓。利用這個探針很容易找到電路的射頻源。不過，磁場的場強(qiáng)隨距離迅速變化(成三次方關(guān)系)。另外，探針的方向至關(guān)重要，因?yàn)榇艌龇较蛞欢ㄊ谴怪庇诖怒h(huán)路的。前面已經(jīng)指出，探針將不會給出太多的量化息，但對于某個元件(IC、開關(guān)三極管等)，隨著探針距離元件越來越近，探針的電壓輸出也將增大。

 

即使周圍有許多元件，通過研究原理圖，設(shè)計(jì)者也可以很容易地辨認(rèn)出噪聲源。如果工程師決定更換元件，他將很容易測量出更換后的結(jié)果，這使得在開始時就選擇可靠的元件成為可能。VSPACE=12HSPACE=12ALT="圖4(a)和(b)：磁場探針、電場探針和一根管腳探針的實(shí)例。

 

管腳探針允許直接在IC管腳或PCB的細(xì)導(dǎo)線上鑒別噪聲電壓。還能方便地判斷濾波器的效果，盡管只是一種定性的判斷。管腳探針可以在濾波器的前、后分別進(jìn)行接觸測量，并觀察其效果情況。但工程師必須正確估計(jì)接觸電容，并選擇電容較小的探針(不大于10pF)。

 

電場探針可拾取共模電壓和需要的號。共模電壓是輻射電壓的一個重要來源。此外，磁場探針無法拾取電場?？梢宰C明，使用全部三種探針是有益和省時的。

 

本文介紹了擁有公司內(nèi)部EMC測試設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)?？傮w而言，除了設(shè)備成本、占用空間，以及可能的人員培訓(xùn)這些投入之外，擁有EMC能力并沒有什么不利。無論如何，EMC技術(shù)在產(chǎn)品開發(fā)中必不可少，公司必須以某種方式進(jìn)行這方面的投資(如依靠第三方咨詢公司的服務(wù))，忽視它的代價將是高昂的

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13. 申請的化學(xué)領(lǐng)域的授權(quán)簽字人如都達(dá)不到CL10要求怎么辦?是否可以了其化學(xué)技術(shù)能力，但沒有化學(xué)領(lǐng)域的授權(quán)簽字人?
答：如果實(shí)驗(yàn)室某個領(lǐng)域沒有符合要求的授權(quán)簽字人，則該領(lǐng)域的能力不予認(rèn)可。
14. CNAS-CL10:20125.2.1條款要求實(shí)驗(yàn)室從事化學(xué)檢測的人員具有化學(xué)或相關(guān)專業(yè)?？埔陨系膶W(xué)歷，或者具有10年以上化學(xué)檢測工作經(jīng)歷,該條款在某些實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)檢測人員的工作年限會達(dá)不到，能否有個比例，使沒有相關(guān)專業(yè)專科以上學(xué)歷而從事化學(xué)檢測的人員，通過學(xué)習(xí)、培訓(xùn)取得上崗證，在工作中學(xué)習(xí)積累工作經(jīng)驗(yàn)和工作年限。如評審中出現(xiàn)該不符合項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)室除招有資質(zhì)的人員難于整改。如招不到符合條件的人員，該不符合項(xiàng)關(guān)閉不了，評審組難于限制化學(xué)檢測能力。
答：此條款是強(qiáng)制性要求，比例是。對于人員不能滿足要求，或相關(guān)不符合項(xiàng)不能在規(guī)定時間內(nèi)完成整改的，則相應(yīng)項(xiàng)目不予認(rèn)可。此類不符合項(xiàng)的整改驗(yàn)收，應(yīng)安排現(xiàn)場跟蹤驗(yàn)證，包括安排現(xiàn)場試驗(yàn)。
15. CNAS-CL10：2012 于2012年6月11日發(fā)布，2013年1月1日實(shí)施。在2013年1月1日前，評審時發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室未按照CNAS要求進(jìn)行自查，和實(shí)驗(yàn)室的做法不符合新的應(yīng)用說明要求，應(yīng)如何處理。
答：①現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室沒有進(jìn)行自查的，評審組應(yīng)提醒實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自查。②如果評審依據(jù)是舊版文件，即使實(shí)驗(yàn)室沒有按照新版文件操作，評審組也不能開不符合項(xiàng)，只能是提醒實(shí)驗(yàn)室。
16. 化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)按CL10要求是要按計(jì)劃進(jìn)行核查。但在CL01中只要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件允許，應(yīng)進(jìn)行…,按哪個要求進(jìn)行評定。
答：應(yīng)執(zhí)行CL10文件，因?yàn)閼?yīng)用說明文件是對通用認(rèn)可準(zhǔn)則(CL01)要求的明確和細(xì)化，允許其要求高于通用認(rèn)可準(zhǔn)則。
17. CL10對技術(shù)負(fù)責(zé)人的要求，在司法鑒定機(jī)構(gòu)中，如公安司法鑒定機(jī)構(gòu)中其角色是要求理化室技術(shù)負(fù)責(zé)人，還是機(jī)構(gòu)的技術(shù)負(fù)責(zé)人之一?
答：是認(rèn)可實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)管理層中的1人，如果理化室只是司法鑒定機(jī)構(gòu)中的1個部門，則應(yīng)是機(jī)構(gòu)的技術(shù)負(fù)責(zé)人之一。
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