電磁兼容測(cè)試儀器的校準(zhǔn)

1、1 型的測(cè)試儀器，例如高頻信號(hào)發(fā)生器、衰減器、功率放大器等，另外還包括了多種專用的測(cè)試儀器和測(cè)試場(chǎng)地，如靜電放電試驗(yàn)發(fā)生器、EMI接收機(jī)、電波暗室等。這些專用測(cè)試儀器和測(cè)試場(chǎng)地的校準(zhǔn)方法在一些標(biāo)準(zhǔn)性的文件中有敘述，有些則沒(méi)有明確的提及，以下主要介紹這些專用測(cè)試儀器和場(chǎng)地的校準(zhǔn)方法。2 靜電放電抗干擾試驗(yàn) (Electrostatic Discharge ImmunityTest)標(biāo)準(zhǔn)討論當(dāng)電力和電子設(shè)備遭受直接來(lái)自操作者和鄰近物體的靜電放電時(shí)的抗干擾要求和試驗(yàn)方法。靜電放電(簡(jiǎn)稱 ESD)發(fā)生器是試驗(yàn)設(shè)備中最主要的部分，主要校準(zhǔn)的參數(shù)是放電電流波形和開(kāi)路電壓。ESD發(fā)生器的放電電流波形見(jiàn)圖 。

2、為了校準(zhǔn) ESD發(fā)生器，必須利用試驗(yàn)時(shí)的放電回路來(lái)驗(yàn)證表1所示的特性。圖 1 ESD發(fā)生器的放電電流波形放電的上升在 30ns時(shí)的電 在 60ns時(shí)的電流(30%A)2346822.5300.710.71121668表 1 ESD波形參數(shù)在 IEC 61000-4-2中，推薦使用了法拉第籠和標(biāo)準(zhǔn) 靶來(lái)校準(zhǔn)ESD發(fā)生器的放電電流波形。特制的銅靶面2電阻應(yīng)有1GHz帶寬，至少1GHz帶寬的示波器進(jìn)行測(cè)量（圖圖 2 ESD發(fā)生器放電電流校準(zhǔn)ESD發(fā)生器的輸出電壓的指示值是發(fā)生器儲(chǔ)能電容兩端的充電電壓，但并不是所有的 ESD 發(fā)生器都能夠很容易地從儲(chǔ)能電容兩端接ESD放電電阻的阻值為（50100）M，

3、因此要求高壓測(cè)量線路的輸入阻抗足夠高，否則必須修正測(cè)量結(jié)果。3 電快速脈沖群(簡(jiǎn)稱EFT/B)發(fā)生器用于電快速脈沖群試驗(yàn)，用繼電器觸頭彈跳等）中各種類型的瞬變擾動(dòng)的抗擾性。試驗(yàn)中用到的主要設(shè)備包括 EFT/B發(fā)生器、交直流主電源端口的耦合去耦網(wǎng)絡(luò)和容性耦合夾。國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)電快速瞬變脈沖群發(fā)生器的主要廠家包括HaefelySchaffnerKeytekNoiseKen、EM 、Sanki等。其主要的技術(shù)指標(biāo)為單脈沖電壓峰值在 50 負(fù)載下為10%，在1000 負(fù)載下為20% 50 /1000負(fù)載下為5ns30%；持續(xù)時(shí)間在50 下為50ns30%，在1000 負(fù)載下為35ns150ns；脈沖重復(fù)頻

4、率 5kHz20%和 100kHz20%；脈沖群周期為 15ms20%(脈沖重復(fù)頻率為 5kHz 時(shí))，脈沖群周期為0.75ms20%(脈沖重復(fù)頻率為100kHz時(shí))。校準(zhǔn)EFT/B發(fā)生器時(shí)，發(fā)生器的輸出通過(guò)一個(gè)專用衰減器（圖3）連接至示波器上，示波器的帶寬至少為400MHz，對(duì)一個(gè)脈沖群內(nèi)的脈沖上升時(shí)間、脈沖持續(xù)時(shí)間和脈沖的重復(fù)頻率圖 3 50 、1000 衰減器進(jìn)行校準(zhǔn)（圖EFT/B發(fā)生器示波器衰減器圖 4 EFT/B發(fā)生器的校準(zhǔn)EFT/B發(fā)生器的源阻抗為50，過(guò)去IEC只要求在50負(fù)載條件下校準(zhǔn) EFT/B發(fā)生器的輸出波形。但由于實(shí)際應(yīng)用中的電子產(chǎn)品往往不具有 的輸入阻抗，因此從 200

5、4年 7月 1日起，IEC要求校準(zhǔn)EFT/B發(fā)生器的輸出波形應(yīng)分別在50 和1000 兩種負(fù)載條件下進(jìn)行。IEC61000-4-4中關(guān)于耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的要求規(guī)定:在耦合網(wǎng)絡(luò)輸出端測(cè)得的波形要與發(fā)生器輸出端測(cè)得的波形一樣符合規(guī)定的要求。因此也需要在耦合去耦網(wǎng)絡(luò)的輸出端校準(zhǔn) EFT/B發(fā)生器的輸出波形。圖 5 EFT/B發(fā)生器輸出波形4 電浪涌發(fā)生器（Surge）用于沖擊抗干擾試驗(yàn),其目的是評(píng)估設(shè)備遭受由操作和雷擊瞬變電壓引起的單向沖擊時(shí)的性能。1.2/50 s8/20 CCITT10/700 s）發(fā)生器、振蕩波發(fā)生器或其它波形發(fā)生器和耦合/生器波形的參數(shù)定義。IEC60-1波頭時(shí) 半峰時(shí)IEC4

6、69-1上升時(shí)間 持續(xù)時(shí)間間 s (10%90%) s (50%50%) s定義1注：現(xiàn)行 IEC 1.2/50 s 和 8/20 s 通常按 IEC60-1 定義，其它IEC 推薦按 IEC469-1 定義的波形，如上所示。表 2 綜合波發(fā)生器波形參數(shù)校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器的特性時(shí)，發(fā)生器的輸出應(yīng)該與足夠帶寬和電壓電流容量的測(cè)量系統(tǒng)相連。如圖6 和圖7 所示，在開(kāi)路條件下電壓輸出經(jīng)高壓衰減棒連接到示波器；在短路條件下通過(guò)電流探頭連接到示波器。圖 6 開(kāi)路電壓的校準(zhǔn)電流探頭圖 7 短路電流的校準(zhǔn)在校準(zhǔn)開(kāi)路電壓時(shí)，有時(shí)電浪涌發(fā)生器輸出的負(fù)端會(huì)有電壓輸出，此時(shí)可以使用兩個(gè)高壓探頭進(jìn)行差分測(cè)量；校準(zhǔn)短路電

7、流時(shí)，由點(diǎn)要緊密，以減小接觸電阻。讀數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意所測(cè)試脈沖波形參數(shù)的定義。例如測(cè)試1.2/50波形，其定義的波前時(shí)間為1.25T ，10%90%這與普通的脈沖上升時(shí)間有區(qū)別。5 相位控制電路組成。發(fā)生器的校準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)下列要求進(jìn)行： 100%和 40%有效值輸出電壓應(yīng)符合所選擇的運(yùn)行電壓的百分比，如230V和 110V。 負(fù)載能力：100%輸出 16A 時(shí)，電壓變化不超過(guò) 5%；輸出23A 時(shí)，電壓變化不超過(guò) 7%；40%輸出時(shí)，電壓變化不超過(guò)10%70%和40%輸出試驗(yàn)下，持續(xù)時(shí)間不應(yīng)超過(guò)5s。 沖擊電流驅(qū)動(dòng)能力、開(kāi)關(guān)特性等。+-N圖 8 輸出電壓的校準(zhǔn)輸出電壓準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)可以用滿足準(zhǔn)確度要求

8、的電壓表直接測(cè)量（圖70%和 40%點(diǎn)的發(fā)生器可以設(shè)定發(fā)生器為暫降模式，設(shè)定暫降時(shí)間為 50 個(gè)周期或更長(zhǎng)，在發(fā)生器的暫降時(shí)間內(nèi)測(cè)量輸出電壓。負(fù)載能力校準(zhǔn)以開(kāi)路狀態(tài)下的電壓為參考值進(jìn)行計(jì)算。沖擊電流驅(qū)動(dòng)能力的校準(zhǔn)需要一個(gè)由 1700F 的無(wú)電荷的電容器和一個(gè)合適的整流器串聯(lián)組成的負(fù)載（圖 9的 0切換到 100，在 90和 270相角下進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)電流探頭的電壓電流比，計(jì)算峰值電流。電流探頭圖 9 沖擊電流驅(qū)動(dòng)能力的校準(zhǔn)6 磁場(chǎng)發(fā)生器主要用于驗(yàn)證設(shè)備在工頻、脈沖、阻尼磁場(chǎng)作用時(shí)的抗擾性，它由電流發(fā)生器、磁場(chǎng)產(chǎn)生線圈和一些輔助設(shè)備所組成。我們主要校準(zhǔn)其輸出電流特性和感應(yīng)線圈的線圈因數(shù)。涌發(fā)生器

9、，它的校準(zhǔn)方法前面已有介紹。校準(zhǔn)工頻磁場(chǎng)發(fā)生器，由于電流（圖10電壓表或示波器電流傳感電壓表或示波器電流發(fā)生器圖 10 磁場(chǎng)發(fā)生器電流校準(zhǔn)對(duì)感應(yīng)線圈線圈因數(shù)的校準(zhǔn)應(yīng)在其工作條件下進(jìn)行（無(wú) EUT 的 EUT 尺寸正確的感應(yīng)線圈，要置于離實(shí)驗(yàn)室墻壁和任何磁性材料最小 1m 的位置，采用絕緣支撐，并連接于試驗(yàn)發(fā)生器上。選擇合適的磁場(chǎng)傳感器，置于感應(yīng)線圈的中心位置，在適7 諧波測(cè)試儀器的主要測(cè)試功能包括功率分析儀功能、諧波電流、諧波電壓等。諧波測(cè)試儀器主要包括諧波分析儀（獨(dú)立儀器）和含諧波測(cè)試功能的交流電源。根據(jù)IEC61000-3-2EN61000-3-2及其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波測(cè)試的16A以下的儀器

10、的諧波電流進(jìn)行 40 次以內(nèi)的諧波電流的分析。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，諧波測(cè)試儀器的準(zhǔn)確度應(yīng)“優(yōu)于0.2%的額定電流或5%讀數(shù)之較大者”。50Hz60Hz）的諧波分析儀，諧波電壓和電流的校準(zhǔn)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)交流電源（如Fluke6100A）來(lái)校準(zhǔn)（圖11者是基波頻率較高（400Hz+標(biāo)準(zhǔn)諧波分析儀來(lái)校準(zhǔn)（圖12標(biāo)準(zhǔn)交流電源諧波分析儀圖 11 諧波分析儀校準(zhǔn)諧波分析儀標(biāo)準(zhǔn)諧波分析儀圖 12 諧波分析儀電壓校準(zhǔn)8 EMI接收機(jī)）是用于測(cè)量微弱的連續(xù)波信輸入衰減器、校準(zhǔn)信號(hào)源、射頻放大器、混頻器、本機(jī)振蕩器、中頻放大器、檢波器、輸出指示等部分組成，它的測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大、靈敏度高，最主要的性能特點(diǎn)就是脈沖響應(yīng)特性和

11、多種檢波方式。在 CISPR16、國(guó)標(biāo) GB/T 6113.1-1995無(wú)線電干擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備規(guī)范中對(duì)EMI壓測(cè)量準(zhǔn)確度、衰減器、中頻帶寬、脈沖響應(yīng)等是EMI接收機(jī)校準(zhǔn)中3 13和圖 14分別是正弦波電壓測(cè)量準(zhǔn)確度和脈沖響應(yīng)的校準(zhǔn)簡(jiǎn)圖。表 3 電磁騷擾測(cè)量接收機(jī)脈沖響應(yīng)3001000MH+9.01.0+14.01.5552+13.02.0+20.52.0+26.02.+26.02.0*000+28.52.0*+31.52.0*在 1EMI接收機(jī)脈沖信號(hào)發(fā)生器EMI接收機(jī)功率計(jì)圖 13 正弦波電壓準(zhǔn)確度校準(zhǔn)圖 14 脈沖響應(yīng)的校準(zhǔn)9 電波暗室（Anechoic chamnber）是進(jìn)行電磁兼

12、容性試驗(yàn)的主要的暗室，半電波暗室是除了地面外的其他五個(gè)面貼有吸波材料的暗室。電波暗室主要校準(zhǔn)項(xiàng)目是歸一化場(chǎng)地衰減和場(chǎng)均勻性。 歸一化場(chǎng)地衰減：頻率 30MHz1000MHz，測(cè)得值與標(biāo)準(zhǔn)值之差小于4dB。 場(chǎng)地均勻性：在規(guī)定的 16點(diǎn)測(cè)試平面內(nèi)，剔除 4個(gè)點(diǎn)，剩余 12個(gè)點(diǎn)中最大和最小的差值小于6dB。于“測(cè)試空間”的中間和前、后、左、右（距中心0.75m）五個(gè)不同(垂直極化時(shí)1m和1.5m 1m和2m)14衰減校準(zhǔn)。場(chǎng)地衰減NSA 的測(cè)量值A(chǔ) 可按下式計(jì)算：NA =U-U -AF-AFNaTRU 電纜不接天線用直通直接相連時(shí)接收機(jī)的讀數(shù)， V;aU 電纜連接接收和發(fā)射天線時(shí)接收機(jī)的讀數(shù)，dB

13、 V;AF 發(fā)射天線系數(shù)，dB;TAF 接收天線系數(shù)，dB;R場(chǎng)均勻性的校準(zhǔn)在空的暗室中進(jìn)行，發(fā)射天線的放置位置應(yīng)能使5m1.5m的校正域處于發(fā)射場(chǎng)的主瓣寬度之內(nèi)。場(chǎng)傳感器與場(chǎng)發(fā)射天線之間的距離至少為1m，EUT 與天線之間的距離最好為3m（指雙錐形天線的中心或?qū)?shù)周期天線的頂端到圖 15 場(chǎng)校準(zhǔn)均勻域尺寸EUT 16個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)之間的距離是0.5 米，最低點(diǎn)離地面的高度為0.8米（如圖15率放大器放大的信號(hào)通過(guò)發(fā)射天線在這個(gè)測(cè)試平面產(chǎn)生規(guī)定的場(chǎng)強(qiáng)(3V/m10V/m)值最接近的12個(gè)值，剔除另外412個(gè)值中，最大和最小的差值小于6dB，就認(rèn)為測(cè)試平面是均勻的。發(fā)射天線分別在水平極化和垂直極化

14、兩種極化方式進(jìn)行校準(zhǔn)。 吸收式功率鉗 吸收鉗是用于電磁泄漏（干擾）測(cè)量的主要配套設(shè)備之一，可301000MHz頻率范圍內(nèi)來(lái)自電纜線的輻射。它由三線的阻抗穩(wěn)定器、吸收套筒。吸收鉗可以沿著受試引線B 移動(dòng)。吸收鉗的主要校準(zhǔn)參數(shù)是吸收衰減（17dBGB/T6113-1995給出了吸收鉗校準(zhǔn)布置圖，如圖16 所示。圖 16 吸收鉗校準(zhǔn)布置圖W 吸收鉗的頻率工作范圍是 30MHz1000MHz，在校準(zhǔn)中吸收鉗要在 6 就是吸收鉗的吸收衰減量。人工電源網(wǎng)絡(luò)在 EMC的多項(xiàng)測(cè)試中都使用了人工電源網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱 LISN夠在射頻范圍內(nèi)向受試設(shè)備端子與參考地或端子之間提供穩(wěn)定的阻備的干擾電壓耦合到測(cè)量接收機(jī)輸入端。人工電源網(wǎng)絡(luò)有多種類型，如 50 /50 、50/50 H及 50 /50 等，它的主要校準(zhǔn)參數(shù)是阻抗和衰減。人工電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗是指干擾輸出端接 50負(fù)載阻抗時(shí)在設(shè)備衰減。校準(zhǔn)圖如圖17和圖18所示，其中衰減的校準(zhǔn)采用三通法，以減小測(cè)量誤差。RF50圖 17 人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗校準(zhǔn)10dB10dBPort 2RF圖 18 人工電源網(wǎng)絡(luò)衰減校準(zhǔn) 耦合去耦網(wǎng)絡(luò)(CDN)應(yīng)用于射頻傳導(dǎo)抗擾試驗(yàn)，其特性通過(guò)從EUT處看去的共模阻抗 Zce 表現(xiàn)出來(lái)。校準(zhǔn)時(shí)，耦合去耦網(wǎng)絡(luò)和阻抗參有面的投影幾何尺寸超出 0.2m。網(wǎng)絡(luò)分析儀應(yīng)使用 50參考阻抗，網(wǎng)絡(luò)分析儀在阻抗參考平面內(nèi)（用開(kāi)路、短路和 50 負(fù)載）