電磁兼容一般指電氣及電子設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài),即要求在同一電磁環(huán)境中的上述各種設(shè)備都能正常工作又互不干擾,達(dá)到“兼容”狀態(tài)?,F(xiàn)在電磁兼容科技工作者又進(jìn)一步探討電磁環(huán)境對人類及生物的影響,學(xué)科范圍已不僅限于設(shè)備與設(shè)備間的問題,而進(jìn)一步涉及到人類本身,因此某些國內(nèi)外學(xué)者也把電磁兼容學(xué)科稱作環(huán)境電磁學(xué)。由于試驗技術(shù)是電磁兼容學(xué)科中的一項重要支撐技術(shù),本文將就此內(nèi)容作些扼要介紹。
一、電磁兼容試驗技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展需求
我國運(yùn)用電磁兼容試驗技術(shù),多起始于60年代前后,當(dāng)時試驗室條件簡陋,測量設(shè)備多半是國內(nèi)自行研制的簡易測量設(shè)備,測量手段也比較落后。1966年船舶工業(yè)先行一步,制訂了自己的行業(yè)測量標(biāo)準(zhǔn)JB-854-66《船用電氣設(shè)備工業(yè)無線電干擾端子電壓測量方法及允許值》。
改革開放后,國際交往增多,國際先進(jìn)的電子測量設(shè)備大量涌進(jìn)中國市場。國內(nèi)一些重要科研單位、大型生產(chǎn)廠家及某些高校先后興建電磁兼容試驗室,引進(jìn)了成套的測量設(shè)備。
眾所周知,電磁兼容領(lǐng)域與其它專業(yè)相比,要更多地依賴于測量,而且電磁兼容測量對試驗條件的要求又很嚴(yán)格。因此,隨著國際電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用與轉(zhuǎn)化,我國高標(biāo)準(zhǔn)的試驗室陸續(xù)建成,專業(yè)技術(shù)隊伍不斷擴(kuò)充壯大,這為電磁兼容試驗技術(shù)的發(fā)展帶來了機(jī)遇和條件保證。
歐共體頒布89/336EEC文件以后,電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的法律效力已被社會認(rèn)可。我國政府部門對此作出反映,出臺一系列舉措,如:國家出入境檢驗檢疫局和對外貿(mào)易經(jīng)濟(jì)合作部聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于六種進(jìn)口產(chǎn)品實(shí)施電磁兼容強(qiáng)制檢測的通知》,規(guī)定從1999年1月1日起對個人計算機(jī)、顯示器、打印機(jī)、開關(guān)電源、電視機(jī)、音響設(shè)備實(shí)施強(qiáng)制性檢測,從2000年1月1日起必須獲得國家出入境檢驗檢疫局簽發(fā)的進(jìn)口商品安全質(zhì)量認(rèn)可證書,并加貼安全認(rèn)證標(biāo)志后方能進(jìn)口銷售。
這些舉措顯然都要依賴于測試驗證,在客觀上推動了電磁兼容試驗技術(shù)的發(fā)展。特別是2001年12月11日起我國已成為WTO的正式成員,電氣、電子產(chǎn)品的國際貿(mào)易將會更加頻繁,大至大型電機(jī),小至電動玩具,都要進(jìn)行電磁兼容測試,電磁兼容試驗的市場需求已不言而喻。
此外,國際形勢的現(xiàn)狀也無法回避外層空間的軍事化以及空間與地面聯(lián)合作戰(zhàn)大型軍事活動的發(fā)生。這就要求軍用系統(tǒng)、武器裝備滿足更加苛刻的電磁兼容指標(biāo)。軍事產(chǎn)品的電磁兼容測試需求同樣廣泛迫切。
二、電磁兼容試驗室自動化測試?yán)^續(xù)穩(wěn)步發(fā)展
目前的電磁兼容試驗室大都以軍標(biāo)或民標(biāo)為主,彼此適當(dāng)兼顧,安裝的測試設(shè)備與試驗室很好配套。這種試驗室可完成規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范測試,測試結(jié)果可指明受試件是否滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求,如果超標(biāo),則可給出超標(biāo)的頻點(diǎn)及超標(biāo)量值;對于抗干擾性能檢測,則給出受試件的實(shí)際抗擾性電平,亦即敏感度閾值。
這種測試是產(chǎn)品驗收的最終檢測手段,無論是新產(chǎn)品定型、產(chǎn)品上市流通,還是軍品總裝前的產(chǎn)品交付驗收都是必不可少的。
這類試驗室大多能夠根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)作全自動化檢測,消除系統(tǒng)測試誤差,從而得到精確的測試結(jié)果。
三、電磁兼容試驗室認(rèn)證工作納入規(guī)范化管理
由于電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)已被賦予法律效力,則電磁兼容測試結(jié)果的公正性與正確性就顯得十分重要,它關(guān)系到一項設(shè)計能否被認(rèn)可,一個產(chǎn)品能否成為合格產(chǎn)品,關(guān)系到企業(yè)的命運(yùn)。
如何保證同一產(chǎn)品在不同試驗室測試結(jié)果的一致性呢?誰來保證試驗室測試的公正性呢?這些工作正在納入規(guī)范化管理之中。
1999年曾由國防口主辦過一次試驗室比對工作,最近又在籌備新一輪的比對工作,參加對比的試驗室在有關(guān)部門組織下參照(ISO/IEC系列導(dǎo)則43-1984 E)實(shí)驗室能力測試的設(shè)計及實(shí)施》,對同一被測試設(shè)備進(jìn)行約定測試項目的測試。測試方法及測試要求均在比對文件中給出。最后由組織單位按規(guī)定對測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。這對電磁兼容測量中量值的統(tǒng)一將起到重要作用。
為了保證電磁兼容測試結(jié)果的公正性,首先要有一個在電磁兼容領(lǐng)域中具有杰出才能和豐富經(jīng)歷的權(quán)威組織作為認(rèn)證機(jī)構(gòu)。在確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求得到滿足后,認(rèn)證機(jī)構(gòu)有權(quán)頒發(fā)合格證書。認(rèn)證機(jī)構(gòu)按照標(biāo)準(zhǔn)EN 450001/1990.5《測試試驗室操作的通用標(biāo)準(zhǔn)》授權(quán)和控制試驗室,使其具有合法身份,檢查它的公正性、獨(dú)立性、誠實(shí)性、技術(shù)能量及質(zhì)量管理體系。
目前我國對電磁兼容試驗室的認(rèn)證工作已經(jīng)開始,也出臺了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。各試驗室已按標(biāo)準(zhǔn)要求加強(qiáng)試驗室管理。一些直接引進(jìn)的試驗室已拿到承制方申請的歐共體“CE”標(biāo)記的認(rèn)可證書。
四、EMI診斷在研發(fā)工作中發(fā)揮重要作用
EMI診斷,即EMC預(yù)測試。EMC預(yù)測試的特點(diǎn)是在產(chǎn)品開發(fā)初期能夠及早地發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題,它不需要苛刻的試驗條件,也回避了購置昂貴測試設(shè)備的困難,因此它有強(qiáng)大的生命力。它在整個產(chǎn)品的研制生產(chǎn)中仍是重要的測試手段,可及時檢驗產(chǎn)品的EMC設(shè)計是否合理,所采取的EMI抑制措施是否奏效,使設(shè)計人員盡快了解要進(jìn)一步抑制干擾需從哪些環(huán)節(jié)入手。
五、EMC測試與產(chǎn)品功能測試同步進(jìn)行
EMC設(shè)計應(yīng)與產(chǎn)品電性能設(shè)計同步進(jìn)行、綜合考慮,這已被設(shè)計師隊伍接受。一般產(chǎn)品的EMC測試在產(chǎn)品功能測試(即電性能)指標(biāo)達(dá)標(biāo)后進(jìn)行。
在未來的測試技術(shù)發(fā)展中,EMC測試有與產(chǎn)品的功能測試融為一體的可能。如當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)部通信計量中心引進(jìn)的手機(jī)等專用信息產(chǎn)品的EMC測試試驗室和測試設(shè)備就是在手機(jī)正常工作狀態(tài)下檢測相關(guān)的EMC指標(biāo)。
隨著電子儀器的進(jìn)步,內(nèi)裝自檢技術(shù)的應(yīng)用,測試技術(shù)正向多媒體化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。未來的電子產(chǎn)品檢測將是全方位、全自動化的測試。
六、一些新型測試室的介紹
近十年,人們逐漸推廣使用混響室進(jìn)行電磁兼容試驗?;祉懯沂且粋€由金屬墻壁構(gòu)成的試驗室,一般在測試室的天花板上裝設(shè)一個大漿形狀的攪拌器。將待測設(shè)備(EUT)放在室內(nèi),當(dāng)攪拌器旋轉(zhuǎn)時,使待測設(shè)備暴露于電磁場中。待測設(shè)備在場中的平均響應(yīng)可通過響應(yīng)對攪拌器旋轉(zhuǎn)一周的時間周期進(jìn)行積分來求得?;祉懯业慕饘賶Ρ谌菰S在室內(nèi)建成一個強(qiáng)場。待測設(shè)備暴露于由數(shù)個不同的極化組成的強(qiáng)場電平中。
在傳統(tǒng)的電磁敏感度試驗中,試驗應(yīng)在完全給定而不能任意選擇的環(huán)境下進(jìn)行,如在橫電磁波小室或電波暗室中進(jìn)行。在這種限定的環(huán)境下,場的極化與分布不隨時間改變,因為這些方法的工作原理是建立在一個單一優(yōu)勢模基礎(chǔ)上?;祉懯覄t沒有給出一個限定性的場,但卻提供了一個空間均勻的電磁環(huán)境,即室內(nèi)各處能量密度均勻,各向同性,各方向能流相同而極化是任意的,亦即所有波間的相位與極化是任意的。只要室內(nèi)有大量本征模(在某一固定頻率以上會出現(xiàn)這種情況)就可達(dá)到上述要求。此外,簡并情況(即在某頻率下有多少模重合)與波形間隔是重要參量?;祉懯业闹饕獌?yōu)點(diǎn)是在該室內(nèi)用一個適當(dāng)?shù)墓β试淳陀锌赡芙⒁粋€強(qiáng)場,因此需要很高的品質(zhì)因數(shù)Q。
最近,國外又在推廣5米法電波暗室。與10米法電波暗室相比,這種暗室占用的空間要小得多,因而成本會大大下降。人們正在研究如何將5米法測試結(jié)果等效成10米法的結(jié)果,這一研究工作在國內(nèi)外受到廣泛關(guān)注,進(jìn)展較快,預(yù)計在近期將會取得滿意的成果。
此外,人們還提出另一種屏蔽小室———WTEM小室,其結(jié)構(gòu)是半個TEM小室,但采用線陣結(jié)構(gòu)而非板塊結(jié)構(gòu),它與TEM小室相比并沒有實(shí)質(zhì)性的改變,但這種結(jié)構(gòu)在改善電磁場的均勻性、降低本身的耦合與提高單模帶寬方面比TEM小室更容易實(shí)現(xiàn)。
由此可見,屏蔽測量技術(shù)今后還會有較大的發(fā)展。以此為推動力,相應(yīng)的理論研究和應(yīng)用研究及其開發(fā)工作都將會受到更多的重視。