實驗3電磁兼容?傳導(dǎo)干擾測試科學(xué)技術(shù)的發(fā)展使越來越多的電器和電子設(shè)備進(jìn)入社會各個角落，電子技術(shù)滲透到各個方面。電器和電子設(shè)備的密度急劇增加，設(shè)備的發(fā)射功率越來越大，無線電頻譜日益擁擠，致使有限空間的電磁環(huán)境日趨惡化，尤其是電子設(shè)備的高頻化、數(shù)字化、干擾信號的能量密度增大，空間人為的電磁能量每年增長7%——14%，使的電磁污染問題日益突出。因此，電磁兼容性問題的解決尤為關(guān)鍵。一、實驗?zāi)康?、了解電磁兼容在電路和設(shè)備設(shè)計中的意義和重要性2、掌握傳導(dǎo)干擾的原理及測試方法3、熟練使用EMC300A電磁兼容?傳導(dǎo)干擾測試系統(tǒng)二、實驗原理電磁兼容是一種能力，它在其電磁環(huán)境中能完成它的功能，而不致在其環(huán)境中產(chǎn)生不能容忍的干擾。它所涉及到的技術(shù)領(lǐng)域和服務(wù)對象幾乎包括了所有的用電或電磁設(shè)備（IEC語）。電磁兼容的英文簡稱為EMC。EMC是從過去的“電磁干擾”發(fā)展起來的，至20世紀(jì)20年代，電磁兼容技術(shù)有了較為系統(tǒng)的發(fā)展。EMC技術(shù)包括電磁干擾和電磁敏感度。電磁干擾（EMI）是指電磁干擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)的性能下降。電磁敏感度（EMS）是指在電磁干擾下，設(shè)備或系統(tǒng)性能出現(xiàn)下降的情況。形成電磁干擾一般具備以下三個基本要素：（1）干擾源，（2）耦合途徑，（3）敏感設(shè)備。電網(wǎng)中的干擾源很多，像交流電機(jī)、電焊機(jī)、變壓器的存在，輸電線路間的干擾等。這些干擾源的存在將會導(dǎo)致噪聲、諧波、浪涌的產(chǎn)生，嚴(yán)重干擾正常的電信號。耦合途徑主要有公共導(dǎo)線、設(shè)備間電容、相鄰導(dǎo)線的互感等。電磁兼容?傳導(dǎo)干擾的測試主要是測量電器電源端子的干擾電壓，一般用三種數(shù)據(jù)表示：峰值、準(zhǔn)峰值、平均值，它們含義如下：峰值：周期內(nèi)干擾脈沖的最大值，僅與脈沖幅值有關(guān)，與重復(fù)頻率無關(guān)；準(zhǔn)峰值：具有規(guī)定時間常數(shù)的檢測值，它不但與脈沖的幅度有關(guān)，還與脈沖重復(fù)頻率有關(guān)；國際標(biāo)準(zhǔn)對該檢測器的時間常數(shù)作的規(guī)定：充電時間常數(shù)：1ms放電時間常數(shù)：160msA頻率高B頻率低A頻率高B頻率低圖1不同頻率輸入時的準(zhǔn)峰值檢波輸出平均值：周期內(nèi)干擾脈沖的平均大小，它主要依賴脈沖的重復(fù)頻率。電磁干擾常表現(xiàn)為共模和差模電壓和電流分量的形式，其定義可看圖2，從圖可見，在網(wǎng)端測得的共模（uc,IC）和差模分量（ud,Id）分別定義為

U二U-U

d12nU+U二U-U

d12nU+UU=—12-c2d2及I=I+Ic12（b）EMI源的高頻替代電路（R^負(fù)載）從圖可見，差模電流分量在電源相線和中線中流通，因此，差模電壓分量可以在相線中測量。而共模電流分量分別從相線和中線流向“地”，圖2（b）是EMI噪聲源的等效電路，其中Zc等效為接地部分及電路之間的分布電容的容抗。從圖可見，共模EMI電流、電壓與EMI噪聲源電壓Uc，電網(wǎng)的阻抗和Z（b）EMI源的高頻替代電路（R^負(fù)載）圖2差模和共模電壓和電流分量在電氣工程中，信號幅度測量的基本測量單位通常是功率，這在無線電技術(shù)領(lǐng)域已廣為采納。為了便于討論寬功率范圍的測量問題，常采用分貝（dB）這種表達(dá)系統(tǒng)，通常，參照功率為瓦（W）。當(dāng)把功率電平變換到dB系統(tǒng)時，計量單位則用dBW表示。它們之間的變換關(guān)系為：P二10lgPdBW式中，P為測量得到的功率，單位為瓦(W)。在許多測量場合，例如，信號發(fā)生器輸出校正，接收機(jī)靈敏度、傳送損失等，用毫瓦mW(簡寫為m)作為參考功率更為方便，這時，在dBm表示，它們之間的變換關(guān)系如下式所示：0dB二0dB二1mW二-30dBWmWmP二P+30(dBm)(dBW)在EMC測量中，很少用功率作為參考單位，而常常用電壓作為參考單位，為此，以上表達(dá)式可以表示為R式中，U為電壓，單位為伏特(V)；R為被測電壓兩端的電阻值Q,單位為,代入上面各式可得：P=10lg(U2)(dBW)RP二10lg(U2)+30(dBm)R兩個網(wǎng)絡(luò)或一個網(wǎng)絡(luò)的電壓比Ku可從功率比％獲得:U2—1—”PRU2RK=―1-=1—=12pPU2U2R2221R2TOC\o"1-5"\h\zPURK二101g(才)二10lg(十)2+10lg(-2)2p(dB)PUR221如果R]=R2=R，則可得K二10lg(*)2二20lg(*)U(dB)UU22式中，u2為參考電壓，取為1V,則可得U二20lgUmdBVm在EMC測量中，1UV常用作參考電壓，可得lyV二10-6V二OdBpV二-120dBVU二U+120m(dBpV)m(dBV)知道dBm和dBUV,必須變換到工程實際中，可以利用上面各式得到下列變換方程式：

P二U—120—10lg(R)+30dBm(dBpV)二U—90—10lg(R)+30dBpy在EMC測量技術(shù)中最常采用的R的數(shù)值(R=50Q),可得P二U—107dBm(dBpV)在頻譜測量中，振幅密度函數(shù)來表征寬帶相干信號，其頻譜常用伏/赫茲(V/Hz)為表征單位，它又稱為寬帶單位。而在EMC測量中，則用卩V/MHz作為計量單位較為合適，它們之間的變換關(guān)系為：A(dBpV/MHz)二A+240A(dBpV/MHz)(dBV/Hz)測得的寬帶相干信號的電壓是測量寬帶的函數(shù)?？蓽y得的電壓的準(zhǔn)確數(shù)值可UfUfc+B/2A(f)df=A*Bmcfc—B/2式中，B為測量寬度，fc為測量帶寬的中心頻率，A(f)為振幅密度函數(shù)，它為頻率的函數(shù)，Ac為頻率fc處對應(yīng)的振幅密度值。將該關(guān)系轉(zhuǎn)換成dB系統(tǒng)，可測量電壓Um(這里看成是窄帶單位)與寬帶單位之間的關(guān)系，可用下式轉(zhuǎn)換：U二Am(dB^VU二Am(dB^V)(dB^V/MHz)(MHz)在測量中測量寬帶為9kHz，取B=10kHz，可測量的噪聲電壓可用振幅密度函數(shù)表示為：U二A—40m(dB^V)(dB^V/MHz)在無線電電子通信設(shè)備的干擾現(xiàn)象中，電磁干擾效應(yīng)不僅跟脈沖的幅值有關(guān)，還與脈沖的重復(fù)頻率有關(guān)。也就是說，即使干擾脈沖的幅值較大，但出現(xiàn)的頻率很低時，其干擾能力也是有限的；反之，干擾脈沖重復(fù)頻率較高，而幅值很小，那它的干擾能力較小。簡而言之，衡量干擾脈沖的干擾效應(yīng)，既要考慮脈沖的幅值，又要考慮脈沖的重復(fù)頻率。因此，在電磁兼容、傳導(dǎo)干擾測試中以采用準(zhǔn)峰值檢測為宜。但是，實際測試時，峰值總是比準(zhǔn)峰值略大，所以，用峰值測試，以留有余量。三、干擾電壓的測量方法干擾電壓的測量應(yīng)按相關(guān)設(shè)備用圖3的布置在照明設(shè)備的電源端子測量。人工網(wǎng)絡(luò)(V型網(wǎng)絡(luò)的)輸出端子與a-b端子應(yīng)相距0.8(1±20%)m,并用一根0.8m長的三芯軟纜中的兩根動力線連接。如果照明設(shè)備含有一個調(diào)光控制器或有一個外部裝置調(diào)光，那么在電源端測量干擾電壓的方法如下：應(yīng)在充分發(fā)光輸出時，在9kHz?30MHz的整個頻率范圍內(nèi)進(jìn)行初步測量或搜尋。另外，在下列頻率和整個頻率范圍內(nèi)初步測量時發(fā)現(xiàn)最大干擾的頻率處，應(yīng)調(diào)節(jié)控制器的設(shè)置，以達(dá)到最大負(fù)載時的最大干擾。9kHz、50kHz、100kHz、160kHz、240kHz、550kHz、1MHz、1.4MHz、2MHz、3.5MHz、6MHz、10MHz、22MHz、30MHz。AMD---50Q/50MH+5Q人工電源網(wǎng)絡(luò)M---射頻毫伏表或測量接收機(jī)LM---燈具a-b---電源端子c-d---控制端子（如果有的話）E---接地端子圖3測量布置當(dāng)用準(zhǔn)峰值檢波器的接收機(jī)測量的限值符合用平均值檢波器測量的限值時，就認(rèn)為實驗裝置符合了兩個限值，且不必用平均值檢波器進(jìn)行測量。當(dāng)照明設(shè)備中裝有多個燈時，所有的燈應(yīng)同時工作。當(dāng)可能以不同方位把燈插入到照明設(shè)備中，應(yīng)對所有的各種情況進(jìn)行測量，并以最大值與有關(guān)的限值比較。在裝有啟動器的熒光燈具中，連接啟動器的同一接線端子采取兩種可能的測量位置進(jìn)行連接。照明設(shè)備是金屬，并帶有一個接地端子，端子應(yīng)連接到V型網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)接地上。照明設(shè)備中具有一個接地端子，但是制造廠說明該設(shè)備不需接地，它應(yīng)測量兩次：一次和接地端連接，一次不連接，在兩種情況下照明設(shè)備都應(yīng)滿足要求。照明設(shè)備是金屬或塑料的（或二者組合一體），沒有接地端子，應(yīng)對稱安裝一塊尺寸至少為2mx2m的金屬板上方0.4m處，該板應(yīng)連接到V型網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)接地上。如果在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行測量，可以距離屏蔽室的其中一壁0.4m，照明設(shè)備的基座應(yīng)與屏蔽室的基準(zhǔn)壁平行放置，并與該壁的屏蔽室外殼表面至少0.8m。四、測量儀器的系統(tǒng)組成及使用測試儀器由3個隔離變壓器、計算機(jī)、打印機(jī)、測試主機(jī)、模擬電源網(wǎng)絡(luò)組成。系統(tǒng)布置如圖4所示。模擬電源網(wǎng)絡(luò)的作用：在被測設(shè)備和供電電源之間起高頻隔離作用，避免來自電網(wǎng)的干擾進(jìn)入被測回路，影響測量結(jié)果；模擬實際的電網(wǎng)阻抗，為被測設(shè)備的電源端子之間提供規(guī)定的阻抗，并使測量條件統(tǒng)一化。計算機(jī)的作用：運算、處理數(shù)據(jù)、顯示圖象及測量結(jié)果、打印輸出。圖4圖4測試系統(tǒng)布置圖測試主機(jī)的作用：對干擾信號進(jìn)行接收、放大處理、A/D轉(zhuǎn)換。測試主機(jī)的功能及指標(biāo)。測量峰值和準(zhǔn)峰值9kHz~150kHz:9kHz~150kHz:150kHz~30MHz:2.掃描帶寬9kHz~150kHz:20dBpV?130dBpVlOdBpV?90dBpV200Hz150kHz?30MHz:頻率掃描步長9kHz?150kHz:150kHz?30MHz:測試時間9kHz?150kHz:150kHz?30MHz:測量準(zhǔn)確度實驗操作步驟：9kHz100Hz、200Hz、400Hz可選擇5kHz、10kHz、20kHz可選擇50mS、100mS、200mS可設(shè)置5mS、10mS、20mS可設(shè)置±1.8dBpV按測試系統(tǒng)布置圖連接所有儀器設(shè)備。暫時把連接模擬網(wǎng)絡(luò)與測試主機(jī)的同軸電纜取下，先獨立試驗?zāi)M網(wǎng)絡(luò)檢查接地線是否正常，金屬板應(yīng)與大地可靠連接。接上被測設(shè)備，給被測設(shè)備上電，打開開關(guān)，被測設(shè)備正常工作。如果一切正常，則斷開電源，把模擬網(wǎng)絡(luò)與測試主機(jī)連接起來。用通訊線把測試主機(jī)和計算機(jī)連接起來，而者至少保證0.8m距離。打開計算機(jī)電源，按“軟件操作”使用軟件，操作測試。注意事項：1.開機(jī)預(yù)熱5分鐘；金屬板基準(zhǔn)必須與大地可靠連接；每次測試完，必需把連接模擬網(wǎng)絡(luò)與主機(jī)的同軸電纜取下，下次測量前再予以連接。

五、軟件的使用點擊開始，逐級進(jìn)入，運行EMC,出現(xiàn)以下畫面:軟件使用所涉及的菜單和圖標(biāo)如下:丈件E設(shè)置二測試I數(shù)據(jù)項目R&a臨卅I備*常險a?圖標(biāo)各圖標(biāo)的含義從左至右分別為：打開保存的數(shù)據(jù)文件一一保存測試的數(shù)據(jù)一一測試一一單點測試一一峰值、準(zhǔn)峰值選擇一一查看超標(biāo)數(shù)據(jù)一一中、英文版面切換一一輸入或查看客戶數(shù)據(jù)一一打印測試報告一一退出測試系統(tǒng)?！皽y試”圖標(biāo)在測試過程中，會換成“停止”圖標(biāo)，可停止測試。當(dāng)鼠標(biāo)移到各圖標(biāo)上時，圖標(biāo)的含義會自動給出，點擊圖標(biāo)，執(zhí)行相應(yīng)的功能。?菜單菜單四個大項下具體的命令項如下：1.文件F文件文件E設(shè)詈旦isua&打幵文件QH存文件§SHEPPB退出豈各菜單名反映其含義，鼠標(biāo)點擊，就執(zhí)行相應(yīng)功能。菜單左側(cè)的圖標(biāo)和快捷工具欄上的圖標(biāo)是一致的。2.設(shè)置S設(shè)胃旦測試設(shè)胃旦測試［數(shù)據(jù)瓦添加|刪減頻率歩卡0.009-0.1添加|刪減頻率歩卡0.009-0.1EMHz-rioohzP200Hzr-ioohz測試時聞0.009-0.1EMHzi廠50msP100ms廠200ms壬琴數(shù)設(shè)置費數(shù)設(shè)置5"%中英文選揮旦其中“參數(shù)設(shè)置S”鼠標(biāo)點擊后彈出一對話框，對話框中可以修改合格判據(jù)、掃描、測試時間。對話框如下所示：刃行標(biāo)_測試畫[□Bi?三]廠0.15-30.0MHS0.15-30MHZr5kHz忡10kHzC20kHz0.15-30MHz-ir-5ms10ms廠20ms確認(rèn)|取消|標(biāo)準(zhǔn)在測試圖上是以線段繪成，故標(biāo)準(zhǔn)限值應(yīng)給出每一段的起點頻率和終點頻率及其對應(yīng)的限值。3.測試T數(shù)據(jù)項目克?{j測試］片單點測試a串口選擇巳點擊菜單“測試T”命令項，測試系統(tǒng)就開始測試。如果測試主機(jī)未連接或主機(jī)未上電，將會彈出一對話框，提示測試系統(tǒng)未做好工作準(zhǔn)備，然后測試取消。開始測試后，“測試T”會改成“停止測試S”，測試過程中，操作該命令項，即終止測試。點擊“單點測試D”命令項，可以進(jìn)行特定頻率點測試，并可以打印。若打印機(jī)未接上，進(jìn)行打印操作，計算機(jī)將有數(shù)十秒的不響應(yīng)任何操作的現(xiàn)象，然后恢復(fù)正常。數(shù)據(jù)項目D備嵯值準(zhǔn)辱值切換￡4超標(biāo)數(shù)據(jù)Q曲測試報告參數(shù)E定點數(shù)據(jù)每次數(shù)據(jù)測試完，如果想查看超過限值的數(shù)據(jù)情況，點擊“超標(biāo)數(shù)據(jù)O”項,您將能看到超標(biāo)數(shù)據(jù)的情況，如果需要還可以打印。如果沒有超標(biāo)數(shù)據(jù)，將不能