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工业和信息化部

“医疗装备产业技术基础公共服务平台”

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零部件分会

 

机械工业仪器仪表综合技术经济研究所测量控制设备及系统实验室

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电磁兼容EMC测试项目及检测标准

发布时间:2023-10-17

电磁兼容EMC测试项目及检测标准,EMC测试,EMI试验,EMS试验,辐射发射试验,传导发射试验,谐波电流试验,第三方测试机构,出具CNAS,CMA检测报告。检测试验找仪综所实验室彭光琼136-9109-3503.
EMI测试项:辐射骚扰电磁场(RE)、骚扰功率(DP)、传导骚扰(CE)、谐波电路(Harmonic)、电压波动及闪烁(Flicker)、瞬态骚扰电源(TDV)
EMS测试:辐射敏感度试验(RS)、工频磁场抗扰度(PMS)、静电放电抗扰度(ESD)、射频场感应的传导骚扰抗扰度测试(CS)、电压暂降,短时中断和电压变化抗扰度测试(DIP)、浪涌(冲击)抗扰度测试(SURGE)、电快速瞬变脉冲群抗扰度测试(EFT/B)、电力线感应/接触(Power induction/contact)
国际标准化组织:国际电工委员为IEC、国际标准华组织ISO、电气电子工程师学会IEEE、欧盟电信标准委员会ETSI、国际无线电通信咨询委员CCIR、国际通讯联盟ITU
国际电工委员会IEC有以下分会进行EMC标准研究:CISPR国际无线电干扰特别委员会、TC77电气设备(包括电网)内电磁兼容技术委员会、TC65工业过程测量和控制、FCC联邦通、VDE德国电气工程师协会、VCCI日本民间干扰
国际标准化:BS英国标准、ABSI美国国家标准、GOSTR俄罗斯政府标准、GB、GB/T中国国家标准
EMC测试结果的评价
A级:实验中技术性能指标正常
B级:试验中性能暂时降低,功能不丧失,实验后能自行恢复
C级:功能允许丧失,但能自恢复,或操作者干预后能恢复
R级:除保护元件外,不允许出现因设备(元件)或软件损坏数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。
    电磁兼容测试分为两大类:一类是电磁干扰度(EMI)测试,测试电子产品系统对其他设备、对电磁空间的干扰发射情况。一类是电磁抗扰度(EMS)测试,测试电子设备抵御空间电磁干扰的能力。
   国家标准中EMI测试项目为2项,军用标准中EMI测试项目为7项,EMS测试项目为10项,军用保证EMS测试项目为12项。列出不同数量测试项目,说明针对不同行业,有着不同要求,这个也好理解。问题是EMC测试有不同标准,各个行业再依据标准进行细化,确定自己满足的等级和要求。
    EMI测试场地有半电波暗室、全电波暗室、开阔场三种。
   
产品相关EMC测试是必须的,产品EMC测试出现相关问题,整改方向:
1.静电抗扰度测试—>屏蔽
2.电快速瞬变脉冲群抗扰度测电源隔离,使用屏蔽双绞线&安装磁环。
3.浪涌(冲击)抗扰度测试安装浪涌抑制器
4.射频场感应的传导骚扰抗扰度测试屏蔽、接地、滤波
5.射频电磁场辐射抗扰度测试导电泡棉将线缆压紧,保持最小的缝隙。
6.传导发射电源隔离、滤波、接地、减小回路面积。
7.辐射发射出现超标屏蔽接地,检查连接,安装磁环,检查模拟设备。
 产品电磁兼容性设计,必须通过整体设计,从电路设计到元器件选型,从PCB制版到样机调试,从电子设备的测试到发布,每一步都要考虑有可能引起的电磁兼容问题,从产品最初规划到最后认证结束,每一步都要融入电磁兼容设计思想,才能真正管控好电磁兼容问题。
分贝(dB)
    分贝(dB)的概念:分贝(Decibel,dB)是电磁兼容中常用的基本单位。是一个纯计数单位,本意是表示两个量的比值大小,没有单位。
    dB就是把一个很大(后面跟一长串0的)或者很小(前面有一长串0的)的数比较简短地表示出来。如(此处以功率为例):
在电子工程领域,放大器增益使用的就是dB(分贝)。放大器输出与输入的比值为放大倍数,单位是“倍”,如10倍放大器,100倍放大器。当改用“分贝”做单位时,放大倍数就称之为增益,这是一个概念的两种称呼。
电学中分贝与放大倍数的转换关系为:
分贝定义时电压(电流)增益和功率增益的公式不同,但我们都知道功率与电压、电流的关系是P=V^2/R =I^2*R。采用这套公式后,两者的增益数值就一样了:
    使用分贝做单位主要有三大好处。
    (1)数值变小,读写方便。电子系统的总放大倍数常常是几千、几万甚至几十万,一架收音机从天线收到的信号至送入喇叭放音输出,一共要放大2万倍左右。用分贝表示先取个对数,数值就小得多。
    (2)运算方便。放大器级联时,总的放大倍数是各级相乘。用分贝做单位时,总增益就是相加。若某功放前级是100倍(20dB),后级是20倍(13dB),那么总功率放大倍数是100×20=2000倍,总增益为20dB+13dB=33dB。
    (3)符合听感,估算方便。人听到声音的响度是与功率的相对增长呈正相关的。例如,当电功率从0.1瓦增长到1.1瓦时,听到的声音就响了很多;而从1瓦增强到2瓦时,响度就差不太多;再从10瓦增强到11瓦时,没有人能听出响度的差别来。如果用功率的绝对值表示都是1瓦,而用增益表示分别为10.4dB,3dB和0.4dB,这就能比较一致地反映出人耳听到的响度差别了。您若注意一下就会发现,Hi-Fi功放上的音量旋钮刻度都是标的分贝,使您改变音量时直观些。
    分贝数值中,-3dB和0dB两个点是必须了解的。-3dB也叫半功率点或截止频率点。这时功率是正常时的一半,电压或电流是正常时的0.707。在电声系统中,±3dB的差别被认为不会影响总特性。所以各种设备指标,如频率范围,输出电平等,不加说明的话都可能有±3dB的出入。0dB表示输出与输入或两个比较信号一样大。分贝是一个相对大小的量,没有绝对的量值。可您在电平表或马路上的噪声计上也能看到多少dB的测出值,这是因为人们给0dB先定了一个基准。例如声级计的0dB是2×10-4μb(微巴),这样马路上的噪声是50dB、60dB就有了绝对的轻响概念。常用的0dB基准有下面几种:
dBFS——以满刻度的量值为0dB,常用于各种特性曲线上;
dBm——在600Ω负载上产生1mW功率(或0.775V电压)为0dBm,常用于交流电平测量仪表上;
dBV——以1伏为0dB;
dBW——以1瓦为0dB。
    一般读出多少dB后,就不用再化为电压、声压等物理量值了,专业人士都能明白。只有在极少数场合才要折合。这时只需代入公式:10A/20(或A/10)×D0计算即可。A为读出的分贝数值,D0为0dB时的基准值,电压、电流或声压用A/20,电功率、声功率或声强则用A/10。
附录:概念辨析:dBm, dBi, dBd, dB, dBc, dBuV
    (1) dBm:dBm是一个考征功率绝对值的值,计算公式为:10lgP(功率值/1mw)。
[例1] 如果发射功率P为1mw,折算为dBm后为0dBm。
[例2] 对于40W的功率,按dBm单位进行折算后的值应为:
10lg(40W/1mw)=10lg(40000)=10lg4+10lg10+10lg1000=46dBm。
dBm是功率单位;
dBm 定义的是 miliwatt。0 dBm = 10log1 mw;
dBw 定义 watt。0 dBw = 10log1 W = 10log1000 mw = 30dBm。
    (2)dBi 和dBd:dBi和dBd是考征增益的值(功率增益),两者都是一个相对值,但参考基准不一样。dBi的参考基准为全方向性天线,dBd的参考基准为偶极子,所以两者略有不同。一般认为,表示同一个增益,用dBi表示出来比用dBd表示出来要大2.15。
[例3]对于一面增益为16dBd的天线,其增益折算成单位为dBi时,则为18.15dBi(一般忽略小数位,为18dBi)。
[例4] 0dBd=2.15dBi。
[例5]GSM900天线增益可以为13dBd(15dBi),GSM1800天线增益可以为15dBd(17dBi)。
    (3)dB:dB是一个表征相对值的值,当考虑甲的功率相比于乙功率大或小多少个dB时,按下面计算公式:10lg(甲功率/乙功率)
[例6]甲功率比乙功率大一倍,那么10lg(甲功率/乙功率)=10lg2=3dB。也就是说,甲的功率比乙的功率大3dB。
[例7] 7/8 英寸GSM900馈线的100米传输损耗约为3.9dB。
[例8] 如果甲的功率为46dBm,乙的功率为40dBm,则可以说,甲比乙大6dB。
[例9] 如果甲天线为12dBd,乙天线为14dBd,可以说甲比乙小2dB。
    (4)dBc:有时也会看到dBc,它也是一个表示功率相对值的单位,与dB的计算方法完全一样。一般来说,dBc是相对于载波(Carrier)功率而言,在许多情况下,用来度量与载波功率的相对值,如用来度量干扰(同频干扰、互调干扰、交调干扰、带外干扰等)以及耦合、杂散等的相对量值。在采用dBc的地方,原则上也可以使用dB替代。
    (5)dBuV:根据功率与电平之间的基本公式V^2=PR,可知dBuV=90+dBm+10log®,R为电阻值。载PHS系统中正确应该是dBm=dBuv-107,因为其天馈阻抗为50欧。
    (6)dBuVemf 和dBuV:emf:electromotive force(电动势)对于一个信号源来讲,dBuVemf是指开路时的端口电压,dBuV是接匹配负载时的端口电压定义为两个功率的比
传导干扰耦合形式:
    共阻抗耦合:由两个回路经公共阻抗耦合而产生,干扰量是电流i,或变化的电流di/dt。
    容性耦合:在干扰源与干扰对称之间存在着耦合的分布电容而产生,干扰量是变化的电场,即变化的电压du/dt。
    感性耦合:在干扰源与干扰对称之间存在着互感而产生,干扰量是变化的磁场,即变化的电流di/dt。
辐射干扰耦合形式:
差模辐射:电流在信号环路中流动产生,PCB主要产生差模辐射(磁场、电感产生磁场)
共模辐射:由于导体的电位高于参考电位产生,线缆主要产生共模辐射(电场、电容产生电场)
电场和磁场
磁场:导体上的电流产生磁场,磁场强度单位:A/m;电流产生磁场,变化的磁场产生电流。
电场:导体之间的电压产生电场,电场强度单位:V/m
    12 波阻抗
    电磁场包括电场和磁场,电场有电场强度,磁场有磁场强度。电磁场中的电场强度和磁场强度的比例并不是固定的,有些电磁场中的电场强些,有些电磁场中的磁场强些。
    我们用电场强度与磁场强度的比值来表征一个电磁场,这个比值叫做波阻抗,用ZW表示。
    波阻抗与辐射源有关系,很好记,辐射源是低阻抗,产生的电磁波也是低阻抗,反之亦然。
    波阻抗还与观测点到辐射源的距离有关,当距离大于波长的1/6时,无论辐射源阻抗是多少,波阻抗都是377欧;我们称与辐射源之间的距离小于1/6波长的范围为近场区,大于1/6波长的更远处为远场区。