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摘要：電磁兼容測試是衡量產品電磁兼容性能的一種重要手段。進行電磁兼容測試，要依照相關標準，綜合考慮測試樣件的狀態，注重測試期間的細節，才能保證測試結果的正確性和可重復性。本文通過儀表的自由場測試和鼓風機的傳導發射測試說明細節對測試結果的決定性影響。 引言 隨著汽車電子產品在新車型開發和汽車性能改進過程中使用比例的逐年上升[1,2]，汽車的電子化程度已成為衡量現代汽車水平的重要標志。為了發現和避免電子產品之間的電磁兼容性問題，幾乎所有國家和地區都規定汽車電子產品在裝車前要進行電磁兼容(EMC)測試。 EMC測試又分為自由場、大電流注入、傳導發射、輻射發射、靜電放電等測試項目。每一個EMC測試項目都包括測量儀器、試驗場所和測試方法。測量儀器和試驗場地由測試項目決定，測試方法以各類EMC標準和規范為依據，并以標準規定的極限值作為判據。 應該指出的是電磁兼容測試并不僅僅是根據標準的規定進行的簡單操作。同樣的測量儀器、場地和測試步驟，不同的人操作得出的結果可能大相徑庭，這主要取決于操作人員對測試標準的理解和測試現場的布置等因素。在電磁兼容測試中，細節在很大程度上會影響測試結果。 1 測試案例 本文給出兩個測試案例，都是由于細節不同，導致測試結果完全相反。 1.1 儀表 - 自由場測試 某型號儀表按照GMW 3097：2012[3]標準進行自由場測試(對應標準3.4.2 RI ，Anechoic Chamber章節，測試頻段為400MHz-1GHz，輻射場強度為100V/m，天線極化方向為垂直極化)。 測試步驟為： (1)場強校準，利用場強探頭校準400MHz-1GHz頻段天線垂直極化時的輻射場強度100V/m。 (2)進行測試現場布置，并將儀表調整為工作狀態后，關閉暗室門。 (3)利用替代法進行CW調制模式下的自由場測試，通過監控設備觀察儀表在測試期間的功能狀態。 測試期間，儀表功能被輻射場嚴重干擾，出現黑屏的現象。然而，同一樣件在第二天進行重復測試時，儀表卻沒有任何被干擾的現象。對比兩次測試，樣件在測試前工作狀態均正常，現場布置和測試方法都符合GMW 3097：2012的要求，但測試結果卻截然不同。 進一步研究兩次測試的細節，發現在進行第一次測試時，為了更清晰的監控儀表界面的狀態，現場布置完成后又將儀表正面向右輕微傾斜，與桌面邊沿成15°角(正對墻角的攝像頭)，而第二次測試時，儀表與桌面基本平行。將樣件恢復15°傾斜，重復進行自由場測試，儀表界面再次出現黑屏的現象，與第一次測試的結果相符。 1.2 鼓風機-傳導發射測試 對某型號鼓風機按照GB 18655：2010[4]標準6.2節來自零部件/模塊的傳導發射——電壓法進行傳導發射測試。鼓風機供電電源為蓄電池，電源線和地線長度截取為25cm(GB 18655：2010標準中要求樣件到人工網絡連接口的長度為20~40cm)。 測試步驟為： (1)按照標準進行現場布置，然后斷開鼓風機供電電源負極與人工網絡之間的連接，測試地線背景噪聲。為了保證測試結果的可信度，背景噪聲應至少比電磁干擾測試的限值低6dB。 (2)連接供電電源，鼓風機工作，掃描電源線傳導發射噪聲，傳導發射噪聲低于限值要求，則測試通過。 (3)交換兩個人工網絡的50Ω負載與設備測試線的位置，重復步驟(2)，測量地線背景噪聲和傳導噪聲。 在測試期間，測試設置和測試步驟都遵循了GB 18655：2010的要求，但分析測試結果時，發現電源線傳導噪聲的峰值在30MHz-40MHz部分頻點接近GB 18655：2010的等級3的限值要求，在34.6MHz峰值達到50.4dBμV，距離18655：2010的等級3在本頻段的限值52dBμV只有1.6dBμV。而地線傳導噪聲的峰值卻遠遠低于傳導噪聲的峰值限值。在32.6MHz峰值達到34.6dBμV，距離限值有17.4dBμV。與電源線傳導噪聲的測試結果差距很大，如圖3所示。 為了驗證是否存在鼓風機內部信號發射時間大于駐留時間等因素導致電源線傳導噪聲峰值測試結果不準確，對電源線傳導發射噪聲進行重復測試，結果峰值數據居然隨測試次數增加逐漸下降。對測試現場進行干擾排查，發現鼓風機風速下降。而鼓風機風速下降是由蓄電池電量降低引起的。 一般汽車用鼓風機的功率在80W-100W左右，但當轉速保持在最大時，其功率甚至可以達到200W左右，電流可到15A左右。在測試前蓄電池的初始電壓為12.2V，試運行10分鐘，測試期間大約運行了大約20分鐘。鼓風機能量消耗，導致測量蓄電池電壓下降，現場排查時蓄電池電壓已經降至8.7V。 更換電壓為12.7V的蓄電池，重新進行電源線傳導噪聲測試，與電池電壓降低時的測試結果進行對比： 在蓄電池電量充足時，電源線傳導噪聲峰值在30-40MHz有五個頻點超出了GB 18655：2010等級3的限值要求，測試未通過。在蓄電池電量不足時，電源線傳導噪聲峰值和平均值均低于GB 18655：2010等級3的限值要求，測試通過。在蓄電池電量充足與電量不足兩種狀態下，電源線傳導噪聲測試的結果截然相反。 2 結論 測試環境、現場布置和樣件功能狀態對電磁兼容測試的結果都會產生影響。雖然電磁兼容測試標準對相關信息都進行了定義，但是在進行電磁兼容測試時，還是必須綜合考慮測試樣件的現狀，要善于發現測試期間可能遇到的問題，并且能用科學的解決問題，從而不斷地積累經驗，保證測試結果的準確性。 參考文獻： [1] 汪衛東.國外汽車電子技術的發展與國內汽車電子產品市場現狀及預測[J].內燃機，2004,4 [2] 陳天殷.汽車電子技術的現狀與展望[J].內燃機，2012(12) [3] GM. GMW 3097 General Specification for Electrical/Electronic Components and Subsystems, Electromagnetic Compatibility，2012 [4] GB. GB18655-車輛、船和內燃機-無線電騷擾特性-用于保護車載接收機的限值和測量方法，2010 |
