電磁兼容實驗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實驗室，本文介紹建設(shè)公司內(nèi)部EMC測試設(shè)備的優(yōu)點、缺點和方法。

組建一個電磁兼容實驗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(在設(shè)備和人力資源兩方面)，并盡量降低風(fēng)險。但有一點必須明白，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實驗室時，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實驗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)。實驗室內(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實驗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)果與第三方實驗室的測試將

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。由于測試項目3)、7)、8)、9)、10)使用的是高度專業(yè)化的設(shè)備，如果實驗室中有這些設(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：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，因為磁場方向一定是垂直于磁環(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)點和缺點?？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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答：持什么做什么標(biāo)準(zhǔn)!即便是國內(nèi)也有很多種，做特種設(shè)備就要有特種設(shè)備監(jiān)督管理部門發(fā)的證，做鋼結(jié)構(gòu)就要有特設(shè)或機(jī)械學(xué)會發(fā)的證，航空海洋都是一樣!水利電力石油等沒有特殊要求時都已并入特種設(shè)備或者叫質(zhì)檢總局的發(fā)證范圍。此條款在CL14中有明確規(guī)定。
64. 組長文審20天不夠，還需要被審機(jī)構(gòu)有修改補(bǔ)充的時間，建議在文審基本合格后在實施現(xiàn)場評審。
答：20天是指組長審查文件，給出審查意見的時間，不包括被評審機(jī)構(gòu)整改的時間。如組長審查文件發(fā)現(xiàn)，存在影響現(xiàn)場評審的問題，需實驗室整改合格后才能進(jìn)入現(xiàn)場評審的，可選擇“暫緩實施現(xiàn)場評審”。如果存在的問題不影響現(xiàn)場評審，可與項目主管溝通后，將問題反饋給被評審機(jī)構(gòu)整改，待現(xiàn)場評審時跟蹤整改情況。
65. 現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)實驗室主要管理人員或場地或內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變更，未向CNAS變更手續(xù)。
答：①管理人員等變更未申請，開不符合項。②場地或環(huán)境設(shè)施變化未申請，則要暫停認(rèn)可資格。
66. 在評審中會出現(xiàn)已經(jīng)修訂變更的標(biāo)準(zhǔn)，而實驗室申請書中未提出更新，如何處理?
答：首先要了解實驗室為什么沒有申請變更，是實驗室標(biāo)準(zhǔn)跟蹤方面出現(xiàn)了問題，還是由于特殊原因?qū)嶒炇倚枰褂米鲝U標(biāo)準(zhǔn)。如果是前者，由應(yīng)開相應(yīng)不符合項，實驗室如果現(xiàn)場提出變更要求，則按WI14-01的相關(guān)規(guī)定處理(6.5.1)。
67. 實驗室直讀光譜等操作指導(dǎo)書“省略”關(guān)鍵環(huán)節(jié)，操作人員不能從指導(dǎo)書中得到全部指導(dǎo)內(nèi)容。
答：①當(dāng)時評審組與實驗室有爭議。②此為不符合，按CNAS-CL01第5.4.1的要求編制的作業(yè)指導(dǎo)書，不應(yīng)“省略”技術(shù)要求。

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8．         現(xiàn)場評審時發(fā)現(xiàn)缺少儀器設(shè)備，是開具不符合項還是取消相應(yīng)參數(shù)（非整個項目）？現(xiàn)場評審缺少檢測設(shè)備，開不符合，關(guān)閉材料提供新買設(shè)備照片和發(fā)票復(fù)印件是否可以？有的實驗室造假。

答：視具體情況而定。如果缺少的是主要設(shè)備，則不予認(rèn)可。如果缺少的是輔助設(shè)備，且在整改期內(nèi)實驗室能夠采購到儀器設(shè)備，并且完成相應(yīng)工作，可以開不符合項，但要現(xiàn)場跟蹤驗證。如果在整改期內(nèi)不能完成上述工作，或整改驗收不合格，則對相應(yīng)參數(shù)不予認(rèn)可。

    缺少設(shè)備的不符合，不能僅靠照片和發(fā)票完成整改驗收，現(xiàn)場跟蹤驗證，需要時，還要考慮安排現(xiàn)場試驗。

9．         持有國外無損檢測機(jī)構(gòu)資格與依據(jù)國內(nèi)檢測方法標(biāo)準(zhǔn)從事非特種行業(yè)無損檢測的確認(rèn)？反之，持有國內(nèi)無損檢測機(jī)構(gòu)資格與依據(jù)國外檢測方法標(biāo)準(zhǔn)從事非特種行業(yè)無損檢測的確認(rèn)？

答：持什么做什么標(biāo)準(zhǔn)！即便是國內(nèi)也有很多種，做特種設(shè)備就要有特種設(shè)備監(jiān)督管理部門發(fā)的證，做鋼結(jié)構(gòu)就要有特設(shè)或機(jī)械學(xué)會發(fā)的證，航空海洋都是一樣！水利電力石油等沒有特殊要求時都已并入特種設(shè)備或者叫質(zhì)檢總局的發(fā)證范圍。此條款在CL14中有明確規(guī)定。

10．    實驗室設(shè)置了一個以上的技術(shù)負(fù)責(zé)人或者質(zhì)量負(fù)責(zé)人，在體系文件中又未明確其職責(zé)，是否可以開不符合？

答：可以開不符合。因為每個技術(shù)負(fù)責(zé)人其負(fù)責(zé)的領(lǐng)域、職責(zé)都會有不同，實驗室應(yīng)明確其職責(zé)。但職責(zé)在哪一層次的文件中規(guī)定，由實驗室自己決定。

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