電磁兼容,考慮的問題是電子電器產品的對外輻射強度及該產品對外界干擾的抵受能力。而針對產品的電磁兼容檢測,在國內發展也將近30年。隨著電子電器產品的更新換代,電磁兼容檢測,也不斷的在發展進步。
電磁兼容實驗室,根據檢測對象產品,現階段大致分為三類。
第一類,消費類電子電器產品的電磁兼容檢測實驗室。
第二類,軍工,汽車,航空機載,船載電,軌道交通電子電器產品的電磁兼容檢測實驗室。
第三類,無線電通信類產品電磁兼容實驗室。
第一類:
消費類電子電器產品的電磁兼容檢測實驗室,國內百分之八十的實驗室,都是以這種實驗室類型建立。在行業內常說的,3米,5米,10米暗室一般也就是根據這類產品的檢測要求,進行劃分。消費類電子一般指交直流電子電器產品,例如小家電,大家電,燈具,音視頻產品,信息科技類產品,電子玩具等等,在家庭和企業辦公場所能看到的電子電器產品。這些產品的電磁兼容檢測項目一般有:1)空間輻射;2)傳導輻射;3)騷擾功率;4)喀嚦聲輻射;5)諧波發射;6)諧間波;7)電壓波動和閃爍;8)磁場輻射;9)電壓跌落和短時中斷;10)抗雷擊浪涌;11)抗脈沖群干擾;12)射頻輻射抗干擾;13)電流注入抗干擾;14)靜電放電;15)工頻干擾;等等。
長三角,珠三角,現在全國各地發展的工業園,高新區,都離不開消費類電子電器產品的生產企業,這類企業對于增加當地財務稅收收入,解決就業,吸引人才,都起著很關鍵的良性循環作用。因此,這類實驗室的建立,往往是跟當地的企業性質及數量成正比的。然而,針對消費類電子產品的檢測,重點都是在低電壓及安全測試,因此國內外檢測機構在發展電磁兼容的時候,往往是把它放在一個次要的位置上,因此,其發展前景往往是跟隨者的角色。舉例來說,在LED燈發展的這幾年,LED的檢測要求,低電壓安全及光性能安全方面,能效,能耗方面都增加了很多要求,但電磁兼容的要求,基本沒有太大的變化,對于實驗室的業務及技術能力的發展,帶來了一定的困擾。因此,深入準確把握電磁兼容對產品的安全性及人體危害性的影響,才會有可能對整個行業,有更大的推動作用。
第二類:
軍工產品,汽車電子,航空機載電子,船載電子,軌道交通電子,重型機械電子等這些產品的電磁兼容問題,往往是影響到使用安全及人身安全,甚至國家安全的,因此這些產品的電磁兼容檢測項目,比起消費類電子產品,往往嚴格很多,項目也有很多針對性的不同。
軍工產品,分為兩大類,系統級和分系統檢測。系統級別的測試,都是針對軍隊中系統使用的裝備設備,例如雷達系統,監控系統,整條船,整輛車這樣的系統。分系統,一般是指組成系統的部件,簡單來說,一盞燈,一部空調,如果裝備在系統里的時候,就是一個分系統,軍用零部件。
在電磁兼容檢測領域,分系統測試,主要有以下項目:1)CE101 25Hz~10kHz電源線傳導發射;2)CE102 10kHz~10MHz電源線傳導發射;3)CE106 10kHz~40GHz天線端子傳導發射;4)CE107 電源線尖峰信號傳導發射;5)CS103 15Hz~10GHz天線端子互調傳導敏感度;6)CS104 25Hz~20GHz天線端子無用信號抑制傳導敏感度;7)CS105 25Hz~20GHz天線端子交調傳導敏感度;8)CS106 電源線尖峰信號傳導敏感度;9)CS109 50Hz~100kHz殼體電流傳導敏感度;10)CS114 10kHz~400MHz電纜束注入傳導敏感度;11)CS115 電纜束注入脈沖激勵傳導敏感度;12)CS116 10kHz~100MHz電纜和電源線阻尼正弦瞬變傳導敏感度;13)RE101 25Hz~100kHz 磁場輻射發射;14)RE102 10kHz~18GHz 電場輻射發射;15)RE103 10kHz~40GHz 天線諧波和亂真輸出輻射發射;16)RS101 25Hz~100kHz 磁場輻射敏感度;17)RS103 10kHz~40GHz 電場輻射敏感度;18)RS105 瞬變電磁場輻射敏感度;等等。
國內的軍用分系統檢測標準GJB 151/152A,依據美軍標MIL-STD 461,在97年制定發布,但受限于檢測設備制作技術上的缺陷,在該標準中,并不能所有項目都能真正實施。因此,在今后軍標檢測發展歷程路上,對于檢測設備的國有化,是首要考慮解決的問題。
汽車及汽車電子電磁兼容檢測。隨著汽車發展的電子集成化程度越來越高,甚至是電動汽車的出現,電磁兼容的問題在各大車廠中,越顯重要。以往在汽車整車中的電磁兼容檢測中,往往只有整車輻射問題的檢測,但隨著汽車電子化程度的增高,在車內的電磁輻射環境,也將不斷會被人們考慮成為檢測的對象。在汽車中使用的各類電子,是由汽車本身供電系統聯系成的一個整體網絡,因此在這個網絡中使用的每一個電子產品,其本身產生的任何電路影響,都將會影響到網絡里的任何一個其它部件。不管被影響的部件其是否重要,一旦受其它產品干擾,或者受環境中的電磁波影響,汽車行使中產生的變化,帶來的最壞后果,就是車毀人亡。因此,從細節做好,仔細考慮及檢測各種有可能帶來的電磁兼容問題,都是汽車制造商必須承擔的責任。
由于歐美車廠及日系等車廠的發展歷程不一樣,技術特點也不相像,因此各車廠的檢測要求,都不一樣。在汽車制造商的電磁兼容檢測要求中,大致可分為美系,歐系,及日系車廠要求。由于美系的車廠發展較早,其形成的檢測流程也相對成熟,經過嚴格審查要求后認可的第三方實驗室,可為其供應商的各類電子產品的電磁兼容檢測作為技術監督及保障方。歐系的車廠,相對保守一點,也會認可一些第三方實驗室,但其程序及技術要求,沒有像美系那樣開放及成熟。而日系的車廠,基本不會在日本國內以外進行實驗室認可,大部分測試都是必須拿回其國內進行,因此導致其檢測要求比較封閉,其檢測技術發展也相對較慢,有一些80年代制定的要求,在現今階段仍然在用。國內車廠的檢測要求,是這幾年才開始提出,因此檢測要求大都參考歐美系車廠要求,而且這些檢測人員大都是從原歐美車廠檢測系統中的人員組成,因此有著很濃厚的歐美車廠檢測相關類似背景。而國內政府及國外政府對于汽車的電磁兼容檢測要求,往往都只是一些很基本的檢測要求,不足以保證汽車在復雜電磁環境中的安全要求。
以各類汽車制造商對汽車電子部件的要求為例,電磁兼容的檢測項目主要有以下:1)窄帶寬帶輻射強度;2)輻射敏感度;3)瞬態發射;4)各類脈沖抗擾;5)線束注入電流抗擾;等等。
雖然可以去學習其他國家的檢測標準和技術,但受限于本身對汽車制造工藝和核心技術的了解,因此沒有能對不同汽車特點,不同部件檢測的依據,原理有準確的認識和充分的了解,也因此造成了我們國內汽車產業檢測標準法規,以及檢測技術的落后。在今后的發展中,只有在加強汽車核心技術能力的提升外,同時對汽車電子檢測方法的學習,不斷摸索,那么,汽車電子的電磁兼容檢測實驗室才會有真正的發展。
航空機載電子產品的電磁兼容問題,是最為復雜的要求,由于民航通信及飛機行駛安全的最高要求,在飛機上的電磁兼容問題,理應受到最為嚴格的檢測要求。在國際上,主要有兩大航空組織,分別是由航空無線電委員會RTCA和歐洲民用航空設備組織(EUROCAE),針對飛機的各種檢測要求,提出具體的測試方案,而飛機制造公司波音和空客,也相應有其特別的一些要求,來保障其飛機上的電磁環境不會對飛行安全造成影響。
對于飛機電子產品的電磁兼容檢測要求,以RTCA DO-160F為例,主要有以下測試:1)電源輸入變化;2)輻射敏感度;3)磁安全距離;4)直接雷干擾;5)間接雷干擾;等等。
對于機內電磁環境評估要求,以RTCA DO-294C為例,檢測項目甚為復雜。
在飛機上,裝載任何一個電子器件,對整個飛行環境所造成的影響,都是需要謹慎評估的,因此,各國民航管理部門,對于飛機適航檢測,都是嚴格把控的。但由于現行民航載人飛機,大都是進口,對于飛機電子器件改造,更換,而因此帶來的電磁環境變化研究,實際上,在國內還是非常欠缺。
最近某航空公司在其某飛機上計劃投入無線局域網娛樂系統,但限于對該技術的不了解,不熟悉,而作為企業運營的需要,必須盡快實施,因此就找了一群員工帶上平板電腦,模擬了一次飛行,并作為最終檢測結果。
如果是這樣的模式,今后在航空機載產品的檢測發展之路上,將走的非常緩慢。
船,作為最原始和最龐大的載人交通工具,其檢測要求是最為歷史悠久的。很多國家,都會有其相應的船級社,來管理有關船只的各種檢測檢驗。中國船級社,(簡稱CCS)成立于1956年,是中國唯一從事船舶入級檢驗業務的專業機構,通過對船舶和海上設施提供合理和安全可靠的入級標準,以及獨立、公正、誠實的入級與法定服務,為航運、造船、海上開發及相關制造業和保險業服務,為促進和保障人命與財產安全、防止環境污染服務。CCS 是國際船級社協會(IACS)13家正式會員之一,先后兩次擔任IACS 理事會主席。其最高船級符號被倫敦保險商協會納入船級條款,享受保費優惠待遇。CCS目前接受32個國家或地區的政府主管機關授權,為懸掛其旗幟的船舶代行法定檢驗,并被美國海岸警備隊(USCG)及歐盟(EU) 認可,向國際社會展示出資質和能力。其建立的各種檢測要求,基本都參照國際標準要求,電子產品類別中,除了對于磁場特殊的檢測要求以外,主要對各類船用通信設施,例如電子海圖,緊急救援通信系統等等,進行了具體詳細檢測要求。電磁兼容的要求根據船上供電網絡的不同,檢測項目主要有以下:1)磁安全距離;2)雷擊浪涌抗擾;等等。
船,相對飛機,汽車的行使安全要求,有點不同,更多的是考慮對船的導航系統的影響。船用的導航方式有三類,1,電子海圖,類似車用的GPS導航系統;2,電羅經,根據磁羅經的偏差角計算位置;3,磁羅經,根據地區磁場,計算位置的最原始方法。因此,在造船行業中,磁羅經師,對船上磁羅經校準的一個專業人員,是需要長年的航海經驗所積累。而對于船及船載電子的電磁兼容檢測,更為關鍵的一點,就是在對整條船的導航系統,是否會受到影響,而進行研究,檢測。因此,電子產品,分系統的檢測,最終的航海適航檢測,是對整船系統級檢測的準備。而整船級的檢測,所需的船塢,碼頭,及適航,這些不是一般實驗室所能具備,因此,對于船的電磁兼容檢測研究,一直也就僅限于在制造船的企業研究所中。中國需要發展航母,因此對于船的電磁兼容問題,相信也會逐步加強。
通過發展鐵路實現強國富民,是中國人孜孜以求的夢想。孫中山先生在《建國方略》里曾提出建設十萬英里鐵路的設想。可在積弱積貧、內憂外患、備受欺凌的舊中國,這樣的理想只能停留在空想的階段。新中國成立時,全國鐵路只有2.18萬公里,其中一半處于癱瘓狀態,能夠維持通車的只有1.1萬公里,絕大多數中國人都沒見過火車。1978年秋天,鄧小平在日本考察高速鐵路時,感慨地說:“像風一樣快,我們現在很需要跑!”這是一代偉人對鐵路加速發展的期盼,更是對國家騰飛的期盼。當時,國外的高速列車時速已達300公里以上,而我國鐵路旅客列車的平均運行時速只有43公里。今天,高速鐵路已經風行中國。京津、武廣、鄭西等高速鐵路,最高時速可達350公里,堪稱陸地飛行。
高速鐵路技術的原創者是日本、德國、法國。中國瞄準世界高速鐵路最先進技術,通過原始創新、集成創新和引進消化吸收再創新,取得了一系列重大技術創新成果,形成了世界先進水平的高速鐵路技術體系。到目前為止,中國鐵路沒有和任何一家國外公司產生知識產權糾紛,技術正在實現專利化、專利標準化、標準國際化,已經申請專利946項。現在,中國的高鐵技術已可與日、德、法等國媲美。
在蒸汽火車年代,或許不會有電磁兼容的問題困擾著軌道交通電子產品和鐵軌上的火車,但隨著高鐵,地下鐵路等的出現,這種以電力作為主要能源供給的交通工具,其電磁兼容問題已經不得不因為在“723溫州高鐵事故”后,提到一個高度重視的問題上了。
軌道交通通信系統,高鐵調度控制系統,高鐵本身,構成一個復雜的電磁兼容環境,些許的差錯,或許就會導致極大的事故。
在對軌道交通系統的電磁兼容研究方面,我們因為有了核心的軌道交通技術能力,因此在檢測方面,也相應有了自己的理解和正確的方向。隨著中國鐵路總公司的企業化運作,相應的檢測能力及標準,相信也會不斷成熟。而我們看到的是,檢測技術能力伴隨著核心技術力量的同步發展。
第三類:
無線電通信正式出現在十八世紀末,十九世紀初,但隨著無線電通信的使用越來越廣泛,人們對于無線電通信中產生的干擾問題也越來越擔憂。電磁兼容這門學科的產生,就是由于人們在意識到電子產品的工作,會對無線電通信產生干擾,而無線電通信同樣,會對電子產品產生影響。
頻譜資源,屬于有限資源,在某類產品占用了該段通信頻率后,其他產品就不能再進行使用,因此,對于無線電通信產品的使用,及各類無線電產品的頻譜規劃,都是各國政府及軍方強制管理。
對于無線電通信設備,除了規范及檢測其通信頻率,頻譜參數以外,其電磁兼容問題也是逐步在加強研究和學習。美國聯邦通信委員會FCC,對于無線電通信產品的發射頻率及各類頻譜參數要求,都是強制檢測,但對于這類產品的抗擾能力,卻沒有強制規范。而歐盟方面,針對無線電產品,實施的是強制指令R&TTE指令,對于產品的發射及抗擾能力,都制定了相應嚴格的要求。中國方面,無線電產品的使用及登記,都必須是在無線電管理委員會下合法進行。
無線電通信設備,本身存在著有意發射信號,因此,對于這個有意發射信號的檢測,不同于普通電子產品的無意輻射信號。但在檢測設備上,有著可以重復利用的地方,例如電波暗室。但還是會有很多特殊的檢測項目,區別于消費類電子產品的。例如近場人體輻射安全,一般在行業叫電磁波吸收率SAR測試,還有天線波瓣圖測試,射頻一致性測試等等。
國內無線電通信檢測實驗室,一般都會配備電磁兼容實驗室,但一般電磁兼容實驗室,倒不會有無線電通信檢測實驗室。無線電通信電波暗室,除了上述所說的暗室以外,還有專門的射頻測試暗室,天線暗室,微波暗室等等。
無線電通信,在電子科技發展的道路上,越顯重要。例如前述在飛機上的無線娛樂系統,智能城市,智能交通系統,等等。為擺脫線纜的束縛,科技在不斷發展無線電的技術。因此,人們生活中,無線電通信電波的影響也越來越多。而無線電磁波的檢測,除了更加規范頻譜參數以外,更多的是對通信質量,通信特征的研究上。例如,在一套移動通信天饋系統中,信號發生器,線纜,天線系統都沒有問題的情況下,但系統出來的結果就是莫名其妙的不符合要求,分別來檢測的時候,才發現,其中的一個連接器,N-N頭轉接器指標不符合,導致整個無線電發射系統參數下降。因此在無線電通信產品的電磁兼容檢測發展路上,更多的會逐步對各種分立元件,逐步進行新的技術研究和開展。
責任編輯:xj
原文標題:【電磁兼容實驗室】在國內發展之路『探索』
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原文標題:【電磁兼容實驗室】在國內發展之路『探索』
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