第7章 電磁兼容標準與測量

1、 第第7章章 電磁兼容標準與測量電磁兼容標準與測量 7.1 電磁兼容標準及強制性產(chǎn)品認證電磁兼容標準及強制性產(chǎn)品認證7.1.1 主要的主要的EMC國際組織及國際組織及EMC標準標準1IEC 國際電工委員會 國際電工委員會（IEC）是各國民間制造商（團體）組成的關(guān)于電氣標準和規(guī)范的國際組織。 包括78個技術(shù)委員會和4個特別委員會及咨詢委員會,其中兩個委員會專門從事電磁兼容標準化工作，即國際無線電干擾特別委員會CISPR和電磁兼容委員會TC-77。 CISPR和TC-77的分工：一般傾向于9kHz以上的EMC問題由CISPR負責，9kHz以下的由TC-77負責。 CISPR有7個分技術(shù)委員會A分會

2、涉及無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備及測量方法；B分會涉及工業(yè)、科學、醫(yī)療射頻設(shè)備的EMC；C分會涉及架空電力線路和高壓設(shè)備的EMC；D分會涉及車輛、機動船和火花點火發(fā)動機驅(qū)動裝置的EMC；E分會涉及收音機和電視接收機及有關(guān)設(shè)備的EMC；F分會涉及家用電器、電動工具及熒光燈和照明裝置的EMC；G分會涉及信息技術(shù)設(shè)備的EMC問題。 2CISPR 國際無線電干擾特別委員會 工作頻率范圍擴展為DC400GHz，實際開展的工作范圍為9kHz18GHz CISPR成立于1934年，最初主要是研究廣播接收、通信等對電氣設(shè)備的干擾問題，之后不斷推進EMC標準化方面的工作。 3TC-77 電磁兼容委員會 TC-77

3、成立于1977年，最初主要關(guān)心低壓電網(wǎng)系統(tǒng)的EMC問題（9kHz以下頻段），后來將其工作范圍擴展至EMC所涉及的整個頻率范圍及所有產(chǎn)品。 IEC6l000電磁兼容性系列標準是TC-77的主要工作。61000-1綜述，包括導論、基本原理、術(shù)語、定義；61000-2環(huán)境，包括環(huán)境的描述、環(huán)境的分類、兼容性電平；61000-3限值，包括發(fā)射限值、抗擾度限值；61000-4試驗和測量技術(shù)；61000-5安裝和調(diào)試導則，包括安裝指南、調(diào)試方法和測試設(shè)備；61000-6通用標準，包括工業(yè)環(huán)境的發(fā)射標準和抗擾度標準。 TC-77下設(shè)3個分技術(shù)委員會，即TC-77/A“連接到低壓供電系統(tǒng)的設(shè)備”，TC-77/

4、B“工業(yè)和其他非公共網(wǎng)絡(luò)及與其相連的設(shè)備”，TC-77/C“關(guān)于高海拔核電磁脈沖問題”。 IEC61000-4系列標準是目前國際上比較完整和系統(tǒng)的抗擾度基礎(chǔ)標準，它包括：61000-4-1電抗擾度試驗總論61000-4-2靜電放電抗擾度試驗61000-4-3射頻電磁場輻射抗擾度試驗61000-4-4電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗61000-4-5沖擊（浪涌）抗擾度試驗61000-4-6射頻場感應(yīng)的傳導騷擾抗擾度試驗61000-4-7供電系統(tǒng)及所連設(shè)備諧波、諧波間的測量和測量儀器61000-4-8工頻磁場抗擾度試驗61000-4-9脈沖磁場抗擾度試驗61000-4-10阻尼振蕩磁場抗擾度試驗6100

5、0-4-11電壓暫降、短時中斷和電壓變化抗擾度試驗61000-4-12振蕩波抗擾度試驗 61000-4-14電壓波動抗擾度試驗61000-4-15閃爍測量儀功能和設(shè)計技術(shù)要求61000-4-16頻率范圍從Hz到150kHz的傳導、檢模干擾抗擾度試驗61000-4-17直流電源輸入端口波動抗擾度試驗61000-4-23高空核電磁脈沖（HEMP）和其它輻射騷擾保護裝置的實驗方法61000-4-24高空核電磁脈沖（HEMP）傳導騷擾保護裝置的實驗方法基礎(chǔ)EMC出版物61000-4-27不平衡度、抗擾度實驗61000-4-28電源頻率變化、抗擾度試驗61000-4-29直流電源輸入端口電壓暫降、短時中

6、斷和電壓變化抗擾度試驗 7.1.2 世界各國的世界各國的EMC標準標準歐洲標準IEC、CISPR標準 美國標準美國電氣電子工程師學會IEEE美國國家標準協(xié)會ANSI編制的有關(guān)標準美國聯(lián)邦通信委員會FCC民用產(chǎn)品的EMC標準軍用標準MIL-STD 7.1.3 我國的我國的EMC標準標準 全國無線電干擾標準化技術(shù)委員會（簡稱全國無干委），掛靠在上海電器科學研究所，對應(yīng)IEC、CISPR開展國內(nèi)EMC標準化工作。目前全國無干委已成立了八個技術(shù)委員會，其中七個分會與CISPR/A、B、C、D、E、F、G分會對應(yīng)，S分會“系統(tǒng)間電磁兼容”則是根據(jù)我國國情成立的。 全國無線電干擾測量方法和統(tǒng)計方法標準化分

7、技術(shù)委員會/中國電子技術(shù)標準化研究所； 全國工業(yè)、科學和醫(yī)療射頻設(shè)備的無線電干擾標準化分技術(shù)委員會/上海電器科學研究所； 全國電力線、高壓設(shè)備和電力牽引系統(tǒng)的無線電干擾標準化分技術(shù)委員會/武漢高壓研究所； 全國機動車輛和內(nèi)燃機的無線電干擾標準化分技術(shù)委員會/中國汽車技術(shù)研究中心； 全國無線電接收機設(shè)備干擾特性標準化分技術(shù)委員會/電子部第三研究所； 全國家用電器、電動工具、照明設(shè)備及類似電器無線電電干擾標準化分技術(shù)委員會/廣州電氣科學研究所； 全國信息技術(shù)設(shè)備干擾標準化分技術(shù)委員會/中國電子技術(shù)標準化研究所； 全國無線電干擾系統(tǒng)與非無線電系統(tǒng)電磁兼容標準化分技術(shù)委員會/郵電部四所。 我國已制定了

8、對應(yīng)CISPR和IEC61000-4等標準的一系列國家標準，以及結(jié)合我國國情一些其它的EMC國家標準，詳見附錄一。 7.1.4 EMC標準體系標準體系 1EMC標準分類 (3)產(chǎn)品類標準 產(chǎn)品類標準是根據(jù)特定產(chǎn)品類別而制定的電磁兼容性能的測試標準。它包含產(chǎn)品電磁騷擾發(fā)射和產(chǎn)品抗擾度要求兩方面的內(nèi)容。 電磁兼容標準由基礎(chǔ)標準，通用標準和產(chǎn)品類標準3個層次構(gòu)成，每個層次都包含發(fā)射和抗擾度兩個方面的標準，通用標準按產(chǎn)品的使用環(huán)境又將產(chǎn)品分為A類和B類。(1)基礎(chǔ)標準 基礎(chǔ)標準不涉及具體的產(chǎn)品，僅就現(xiàn)象、環(huán)境、試驗方法、試驗儀器和基本試驗配置等給出定義及詳細描述。(2)通用標準 通用標準是針對通用的環(huán)

9、境中所有產(chǎn)品提出的一系列電磁兼容性最低要求，包括必須進行的測試項目和必須達到的測試要求。 2EMC測試內(nèi)容 測試內(nèi)容大體包括3方面： (1) 高頻電磁騷擾的發(fā)射測試 0.15MHz30MHz的交流電源線傳導騷擾測試； 0.15MHz30MHz的交流電源線斷續(xù)騷擾測試（僅家用電器產(chǎn)品有此要求）； 0.15MHz30MHz的信號線、控制線、直流電源線傳導騷擾測試； 30MHz1000MHz的輻射騷擾測試（對家用電器和電動工具做30MHz300MHz的輻射騷擾功率測試）。 (2) 低頻電磁騷擾的發(fā)射測試 02kHz的工頻諧波、電壓波動和閃爍測試。 (3) 產(chǎn)品的抗擾度試驗靜電放電試驗；高頻輻射電磁場

10、試驗；電快速瞬變脈沖群試驗；雷擊浪涌試驗；由射頻場感應(yīng)所引起的高頻傳導試驗；電壓跌落試驗；工頻磁場試驗 抗擾度試驗后，試品性能的評定有以下幾種： 情況A：試品在試驗中和試驗后都能正常工作，無性能下降和低于制造商規(guī)定的性能等級現(xiàn)象發(fā)生。 情況B：試品在試驗后可以正常工作，且無性能下降和低于制造商所規(guī)定的性能等級現(xiàn)象發(fā)生。 情況C：允許試品有暫時性的性能降低，只要這種功能是可以通過控制操作、人工復(fù)位，甚至是關(guān)機后恢復(fù)的。 7.1.5 產(chǎn)品的電磁兼容認證產(chǎn)品的電磁兼容認證1國外EMC認證簡介 歐盟頒布的89/336/EMC指令 美國的聯(lián)邦通信委員會制定的FCC法規(guī) 2中國EMC認證簡介 1999年成

11、立了中國電磁兼容認證委員會，由國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局先后頒布的電磁兼容認證管理辦法和“實施電磁兼容認證產(chǎn)品目錄（第一批）” 中國電磁兼容認證委員會是國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局依法授權(quán)的代表國家對產(chǎn)品電磁兼容性進行第三方公正評價的機構(gòu)，由電磁兼容認證管理委員會和電磁兼容認證中心（CEMC）組成。 電磁兼容認證簡要程序： (1) 向CEMC提出書面申請（所含材料包括產(chǎn)品名稱、規(guī)格和型號等）； (2) 經(jīng)CEMC審查，并確認材料齊全后受理認證申請； (3) 簽訂認證合同； (4) CEMC確認檢測機構(gòu)并委托其對所述產(chǎn)品抽樣檢驗； (5) 檢測機構(gòu)將檢驗結(jié)果上報CEMC審核； (6) CEMC對結(jié)果進行評審，并報

12、請中國電磁兼容認證委員會批準； (7) 頒發(fā)認證證書及認證標志。 3中國強制認證 中國強制認證（China Compulsory Certification），簡稱“CCC”認證，是合并了原來的進口商品安全質(zhì)量許可證制度（CCIB認證）、安全認證強制性監(jiān)督管理制度（CCEE認證）和電磁兼容安全認證制度（CEMC認證），對強制性認證產(chǎn)品實施“四個統(tǒng)一”（即統(tǒng)一目錄，統(tǒng)一標準、技術(shù)法規(guī)和合格評定程序，統(tǒng)一標志，統(tǒng)一收費標準）?！癈CC”認證標志是第一批實施強制性產(chǎn)品認證的產(chǎn)品目錄中產(chǎn)品準許其出廠銷售、進口和使用的證明標記。 “3C”認證中部分產(chǎn)品增加了電磁兼容的測試要求。 (1) 家用和類似用途設(shè)

13、備 增加了電磁兼容要求的產(chǎn)品有家用和類似用途設(shè)備，電動工具，音視頻設(shè)備，信息技術(shù)設(shè)備，照明電器。 標準： GB4343-1995家用和類似用途電動、電熱器具、電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值； GB17625.1-1998低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流16A）。 電磁兼容檢測項目：0.15MHz30MHz連續(xù)騷擾電壓（GB4343-1995）；30MHz300MHz連續(xù)騷擾功率（GB4343-1995）；0.15MHz30MHz斷續(xù)騷擾電壓（GB4343-1995）；諧波電流（GB17625.1-1998）。 (2) 電動工具 GB4343-1995家

14、用和類似用途電動、電熱器具、電動工具以及類似電器無線電干擾特性測量方法和允許值； GB17625.1-1998低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流16A）。 電磁兼容檢測項目：連續(xù)騷擾電壓；騷擾功率；諧波電流。 (3) 音視頻設(shè)備 GB13837-1997聲音和電視廣播接收機及有關(guān)設(shè)備無線電干擾特性限值和測量方法； GB17625.1-1998低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流16A）； GB13836-2000電視和聲音信號電纜分配系統(tǒng) 第2部分：設(shè)備的電磁兼容。 電磁兼容檢測項目按上述標準的全部適用項目。 (4) 信息技術(shù)設(shè)備 GB9254信息技術(shù)設(shè)備

15、無線電騷擾限值和測量方法； GB17625.1-1998低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流16A）。 電磁兼容檢測項目：電源端子騷擾電壓；輻射騷擾場強；諧波電流。 (5) 照明設(shè)備 GB17743-1999電氣照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限值和測量方法； GB17625.1-1998低壓電氣及電子設(shè)備發(fā)出的諧波電流限值（設(shè)備每相輸入電流16A）。 電磁兼容檢測項目為標準中適用項目：插入損耗；騷擾電壓；輻射電磁騷擾；諧波電流。 7.2 電磁兼容測量電磁兼容測量7.2.1電磁兼容測量的主要儀器和設(shè)備電磁兼容測量的主要儀器和設(shè)備 EMC測量包括：電磁干擾（EMI）測量和電磁敏

16、感度（EMS）測試。 EMI測量需要的測量及輔助設(shè)備有：EMI測量接收機、線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)、接收天線、電壓探頭、電流探頭和10pF穿心電容等。 EMS測試備除上述設(shè)備外，還需要產(chǎn)生電磁場的設(shè)備，如各種信號源、功率放大器、發(fā)射天線、注入探頭、注入變壓器、TEM小室、GTEM傳輸室和混響室等。 1EMI接收機 EMI接收機是進行電磁兼容測量的基本儀器。它與各種傳感器、天線及其它測量設(shè)備組合，可以測量干擾電壓、干擾電流、干擾功率和干擾場強，同時也可以對無線電業(yè)務(wù)的信號電平和信號場強進行測量。 EMI接收機實質(zhì)上是一臺具有特殊性能的超外差接收機。 EMI接收機的檢波方式：峰值檢波、準峰值檢波、平均值檢

17、波 峰值檢波：結(jié)果只取決于信號的幅度，能測出信號包絡(luò)的最大值，檢波器的充電時間很快，而放電時間很慢，即使一個很窄的單脈沖也能很快充電到峰值，由于放電時間很慢，所以峰值可長時間保持不變，脈沖寬度和重復(fù)頻率的變化對其輸出結(jié)果影響不大。 平均值檢波：結(jié)果是信號包絡(luò)在一段時間內(nèi)的平均值，檢波器的充、放電時常數(shù)相同，平均值檢波器不能作為脈沖干擾的客觀評定手段。 準峰值檢波：結(jié)果與信號幅度和時間分布都有關(guān)，其充放電時常數(shù)介于峰值檢波器和平均值檢波器之間，充電時常數(shù)比峰值檢波器的大，而放電時常數(shù)比峰值檢波器的短，CISPR的標準都是采用這種檢波方式。 對EMI接收機的主要技術(shù)性能指標要求有：正弦波電壓測量精

18、度范圍為2dB；具有峰值、準峰值、平均值和有效值測量方式；6dB測量帶寬為200Hz(9150kHz)，9kHz(150kHz30MHz)，120kHz（30MHz）；本機噪聲引入誤差1dB；鏡頻抑制比40dB；額定輸入阻抗為50。 2電磁干擾測量用輔助設(shè)備 (1) 天線 環(huán)形天線10kHz30MHz1米無源桿天線10kHz30MHz1米有源桿天線10kHz30MHz雙錐天線20MHz200(300)MHz對數(shù)周期天線2001000MHz，118GHz對數(shù)螺旋天線2001000MHz，110GHz雙脊喇叭天線2001000MHz，118GHz喇叭天線1840GHz (2) 線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò) (

19、3) 電流探頭 (4) 電壓探頭 (5) 功率吸收鉗 3測量場地 (1)開闊場地 平坦的、空曠的、電導率均勻良好的、無任何反射物的橢圓形試驗場地，其長軸是兩焦點距離的2倍，短軸是焦距的1倍。測量時，被測設(shè)備（EUT）與接收天線分別置于橢圓的兩個焦點上。為得到有效的測量結(jié)果，一般環(huán)境電平應(yīng)低于測量的發(fā)射電平20dB。 (2)屏蔽室 屏蔽室是一個用金屬材料制成的6面體房間。四壁、天花板、和地面均采用金屬材料，可以有效地屏蔽電磁場。 (3)屏蔽電波暗室 屏蔽電波暗室是在屏蔽室內(nèi)部貼吸波材料，以消除內(nèi)壁對電磁波的反射。它有半電波暗室和全電波暗室兩種形式，前者室是在四壁及天花板五面貼吸波材料，用來模擬開

20、闊測量場地，后者則在6面都貼吸波材料。電波暗室測量重復(fù)性好，不受外界干擾的影響，可全天候測量，但由于存在不同程度的反射和諧振，給測量結(jié)果帶來較大的誤差。 (4)橫電磁波傳輸室（TEM Transmission Cell） 又稱TEM小室，是一個變形的同軸線，外導體的橫截面可以是矩形或正方形，內(nèi)導體是一塊金屬平板，TEM小室兩端成錐形并逐漸過渡到50的N型接頭。 當信號通過傳輸室時，在其內(nèi)外導體之間激勵起橫電磁波，在TEM傳輸室中心部分形成一個比較均勻的場區(qū)，在大約半個腔體的l/3空間內(nèi)場均勻性為3dB。 TEM小室頻帶寬、激勵效率高、場分布均勻、無電磁泄漏、測量簡便、體積小，結(jié)構(gòu)簡單，但最高使

21、用頻率受到多模波形制約。 (5)吉赫橫電磁波傳輸室（GTEM傳輸室） 形狀與TEM傳輸室的錐形部分相似，終端用50匹配負載和吸波材料，可克服TEM傳輸室上限頻率不高和被測件太小的缺點，具有很寬的工作頻率范圍和較大的工作空間，但室內(nèi)場強的均勻性和測量精度不如TEM傳輸室高。 4電磁敏感度測試用設(shè)備 (1)信號源 信號源是場強測試系統(tǒng)校準和電磁敏感度測試時需要的儀器，有連續(xù)波（正弦波、調(diào)制波）、脈沖波、尖峰信號等的發(fā)生器，以及模擬靜電放電、電快速瞬變脈沖群、浪涌、阻尼振蕩波等的信號發(fā)生器。 (2)功率放大器 電磁敏感度測試一般需要很強的信號，從1V/m至幾百伏/米，因此，需要用功率放大器把信號放大

22、，且放大器一般都是寬帶大功率放大器。 (3)注入探頭（注入卡鉗） 注入探頭是一種套在導線上將大功率信號耦合到電源線或信號線上的裝置，用于傳導敏感度測試，其結(jié)構(gòu)與電流探頭大體相同，只是初級為多匝線圈，次級為被試導線。 (4)混響室 用金屬板制成的屏蔽室，內(nèi)部有發(fā)射天線和攪拌器。發(fā)射天線發(fā)射一個很強的信號，由于屏蔽室各個面對電磁波的反射，再加上模攪拌器的攪拌，使金屬腔體內(nèi)產(chǎn)生含有許多個諧振模的場強，其極化方向和相位都是隨機的、比較均勻，利用它可進行電磁敏感度測量。 (5)亥姆霍茲線圈 一般是由兩個線圈組成（也有用4個線圈的），它們同軸放置，其間距為線圈的半徑。用亥姆霍茲線圈能產(chǎn)生一個比較均勻的磁場

23、，利用這個磁場可進行磁場敏感度測量。 7.2.2電磁兼容測量的基本方法電磁兼容測量的基本方法1電磁輻射發(fā)射測量系統(tǒng)2電磁輻射敏感度測試系統(tǒng) 電磁輻射敏感度測試是把被測設(shè)備置于某一電磁環(huán)境中，考核設(shè)備抵抗其環(huán)境電磁場的能力，由于產(chǎn)生電磁場的方法不同，所以測量方法也不同，其測量方法主要有以下幾種： (1)用發(fā)射天線產(chǎn)生騷擾電磁場 (2)用TEM小室或GTEM小室產(chǎn)生騷擾電磁場 (3)用混響室產(chǎn)生騷擾電磁場 (4)用亥姆霍茲線圈產(chǎn)生磁場3傳導發(fā)射測量系統(tǒng) 傳導發(fā)射測量是測量電氣、電子設(shè)備通過電源線、信號線和互連線傳輸?shù)尿}擾信號，有以下幾種測量方法： (1)通過線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）測量傳導干擾

24、電壓 (2)用電流探頭（電流卡鉗）測量電源線上的干擾電流 (3)通過功率吸收鉗測量電源線上的干擾電流 4傳導敏感度測試系統(tǒng) (1)通過變壓器向被測線路注入干擾信號 傳導敏感度測試是向電源線或信號線上注入一定強度的干擾信號，以考核電氣、電子設(shè)備抵抗傳導干擾的能力。注入干擾信號有以下幾種方法： (2)通過耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)向被測線路注入干擾信號 (3)通過注入探頭（注入卡鉗）向被測線注入干擾信號 7.2.3 常用的產(chǎn)品抗擾度試驗常用的產(chǎn)品抗擾度試驗 簡單介紹一下經(jīng)常用到的靜電放電、電快速瞬變脈沖群、雷擊浪涌和衰減振蕩波抗擾度試驗。1靜電放電抗擾度試驗國家標準為GB/T17626.2，等同于國際標準IEC61000-4-2。 靜電放電抗擾度試驗?zāi)M兩種情況：一是直接放電，即設(shè)備操作人員直接觸摸設(shè)備時對設(shè)備放電及放電對設(shè)備工作的影響，二