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嘉峪檢測網(wǎng) 2024-09-06 08:58
在GJB151B的4.2.1中，對線-地之間的濾波電容的容量做了規(guī)定，為什么要有這個規(guī)定？
答：這個規(guī)定僅對海軍艦船上的設(shè)備適用。
對于50Hz供電的設(shè)備，線-地之間電容不能大于0.1m，對于400Hz供電的設(shè)備，不能大于0.02m。這是因為艦船上有很多靈敏度很高的低頻接收機，這些接收機很容易受到低頻干擾的影響。一種干擾的來源是艦船殼體上的電流，這些電流周圍會產(chǎn)生磁場，這些磁場對于敏感電路是一種干擾。
常規(guī)的市電供電變壓器，出于安全的考慮，會有一個接地點。如圖1所示。只要用電設(shè)備的導(dǎo)電外殼接地，即使相線與設(shè)備外殼絕緣損壞，外殼也不會帶電。如果絕緣太低，就會觸發(fā)過流保險機構(gòu)。
怎么解決？
艦船上的供電系統(tǒng)是浮地的。浮地的好處是，即使象線與外殼絕緣降低，觸摸外殼時，也不會形成傷害電流。電源雖然浮地，但是電源與艦體結(jié)構(gòu)之間存在雜散電容。如果用電設(shè)備的電源線之間有濾波電容，就構(gòu)成了一個完整的電流回路（共模電流回路）。當(dāng)這些電流流過敏感設(shè)備的外殼時，就會在敏感設(shè)備內(nèi)部形成低頻磁場，對電路造成干擾，如圖2所示。
這些共模電流既包括設(shè)備工作使用的工作電流，也包括高次諧波電流。為了減少這些共模電流，從兩個方面采取措施。一個是規(guī)定艦船上的設(shè)備要滿足CE101傳導(dǎo)發(fā)射的限制要求。CE101實際上主要針對交流用電設(shè)備產(chǎn)生的高次諧波電流。另一個措施，對電源線-地之間的電容量進行限制。
當(dāng)容量較小時，只有較高頻率（大于100kHz）的電流才能夠通過電容，進入艦體結(jié)構(gòu)。這些較高頻率的電流流過敏感設(shè)備的外殼時，由于趨膚效應(yīng)，穿透到內(nèi)部的部分很少，因此不會形成的嚴重的干擾問題。
艦船上安裝的電子設(shè)備由于限制了電源線的共模電容容量，為了滿足CE102的要求，可能需要電感量更大的電感器件。在設(shè)計濾波器時，要考慮這個因素。
另外，盡量在開關(guān)電源內(nèi)部采取措施，減小共模傳導(dǎo)發(fā)射。
在GJB151B的4.3.9.6中，要求將EUT的最大幅射面，或最敏感的面對著接收天線或輻射天線，怎樣決定那個面輻射最大，或最敏感呢？
答：這個要求實現(xiàn)起來比較困難。嚴格的講，對每個面進行試驗，確定出輻射最強或者最敏感的面，最可靠。如果這樣，會大大增加試驗的工作量。以輻射發(fā)射試驗為例，需要對五個面均做一次輻射發(fā)射測試，然后用包含最強輻射頻率的那個面的數(shù)據(jù)。
就算我們愿意付出幾倍的試驗工作量的代價，在實際應(yīng)用中也是會有問題的。例如，A面的f1頻率輻射最強，而B面的F1-fn等若干個頻率都比較強，在實際應(yīng)用中，可能B面輻射造成的不良影響更大。而我們試驗的結(jié)果并不能反應(yīng)這個問題。
大部分場合，人們不愿意付出幾倍試驗量的代價去確定每個面的輻射或敏感度，而希望通過目視確定一個試驗面。這時，一個比較可行的方法是，根據(jù)電磁兼容工程經(jīng)驗，推斷輻射比較嚴重的一個面。當(dāng)然，推斷的結(jié)果與當(dāng)事人的電磁兼容經(jīng)驗有很大關(guān)系。在標(biāo)準(zhǔn)中，并沒有規(guī)定由誰來決定這個測試面，是產(chǎn)品的設(shè)計師，還是試驗室的試驗員。
如果由試驗員來確定，他必須知道一些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相關(guān)的情況。而一些細節(jié)的情況只有設(shè)計人員才知道。例如，設(shè)備的顯示窗口往往是一個主要的泄漏源。但是，如果在這個窗口上安裝了一塊屏蔽玻璃，可能顯示窗口就不是問題了。但是，如果這塊屏蔽玻璃的安裝方式不正確，例如，屏蔽玻璃的導(dǎo)電層沒有與機箱基體之間良好搭接，這個窗口就仍然可能是一個主要泄漏源，應(yīng)該將設(shè)備的正面作為測試面。
即使由設(shè)計人員來確定試驗面，也不一定準(zhǔn)確。以上面的情況為例。如果設(shè)計人員不知道屏蔽玻璃的導(dǎo)電層必須與機箱的金屬基體低阻抗搭接，他就會以安裝了屏蔽玻璃為理由，不將顯示窗口作為試驗面。
再例如，機箱的某個面上有較多的縫隙。這些縫隙，如果用導(dǎo)電襯墊做了良好的搭接，則不是泄漏部位，這個面不一定要定為測試面。而如果沒有導(dǎo)電連接，例如接觸面是絕緣的，則是嚴重的泄漏部位，應(yīng)該將這個面作為測試面。
在GJB151B的4.3.9.8中，要求試驗時所有的電氣接口連接到實際設(shè)備上，或模擬裝置上。在現(xiàn)實中這很困難，不用說實際設(shè)備，模擬裝置也很難找到。應(yīng)該怎么辦？
答：這條要求雖然合理，但是在現(xiàn)實中，99.9%的場合都滿足不了。
幾乎所有的設(shè)備在做試驗時，都不在電氣接口上連接其它設(shè)備。但是，不連接這些設(shè)備，試驗結(jié)果就不能反應(yīng)在真實的應(yīng)用狀態(tài)下的電磁兼容特性，這就失去了對設(shè)備進行電磁兼容試驗的意義。
對設(shè)備進行電磁兼容試驗時不在電氣接口上連接設(shè)備，也是導(dǎo)致在設(shè)備連接入系統(tǒng)后，出現(xiàn)各種電磁兼容問題的主要原因。因此，一些系統(tǒng)集成方，例如車載系統(tǒng)集成，要求在系統(tǒng)完成后，再對系統(tǒng)進行電磁兼容試驗。但是這時再暴露問題，整改就十分困難。
為了使設(shè)備的電磁兼容試驗結(jié)果盡量接近實際應(yīng)用的情況，首先要理解電氣接口為什么對于試驗結(jié)果的影響很大？對于軍用設(shè)備，大多是金屬外殼，因此電磁干擾進出受試設(shè)備的主要途徑是通過電氣接口上連接的線纜。如果不連接這些線纜，相當(dāng)于關(guān)閉了電磁干擾進出設(shè)備的大門，無論RE還是RS都會好很多。而在實際應(yīng)用的狀態(tài)下，線纜連接上，相當(dāng)于打開了大門，RE和RS都可能出現(xiàn)問題。
怎么解決？
了解上面的原理，就可以采取相應(yīng)的解決辦法：在試驗時，在電氣接口上連接上實際應(yīng)用時的線纜，由于沒有設(shè)備可以連接，可以把線纜的另一端空著。
這時相當(dāng)于電磁干擾進出設(shè)備的大門依然打開，只是打開的程度稍小。因此這種狀態(tài)下，試驗結(jié)果會比連接設(shè)備的狀態(tài)稍好，即RE的幅度會低一些，RS的敏感閾值高一些。
從線纜的天線效應(yīng)上講，當(dāng)線纜的另一端沒有連接設(shè)備時，意味著線纜另一端對地之間的雜散電容小了，由此導(dǎo)致線纜上的共模電流減小，輻射也就減小了；根據(jù)天線的互易性，接收到的電磁波能量也小了。但是這種效應(yīng)只體現(xiàn)在較低頻率，較高頻率時，線纜自身的雜散電容已經(jīng)足夠為共模電流提供通路。因此，即使不連接設(shè)備，試驗結(jié)果在較高的頻率也接近實際情況。
為了獲得盡量接近實際情況的試驗結(jié)果，所連接的線纜的狀態(tài)應(yīng)該盡量接近實際應(yīng)用時的線纜的狀態(tài)，這包括線纜的種類、屏蔽與否、芯線雙絞與否、線纜的長度、連接器的型號、連接器與線纜屏蔽層的連接方式等。
如果實際應(yīng)用時的線纜較長，不容易試驗，可以使用較短的線纜，例如2米長。當(dāng)線纜的長度比實際長度短時，低頻的試驗結(jié)果差別更大一些。所謂低頻，是指波長大于線纜長度的4倍的頻率。
如果線纜是屏蔽線纜，可以在另一端用銅箔膠帶等屏蔽材料將芯線屏蔽起來。
由于線纜是對系統(tǒng)電磁兼容性影響最大的因素，因此在進行系統(tǒng)集成時，線纜的選用和安裝十分重要。為了給系統(tǒng)集成方提供必要的信息，應(yīng)該將設(shè)備試驗時所連接的線纜的狀態(tài)表述在試驗報告中。例如試驗時，使用了何種線纜，屏蔽層是怎樣與航插連接的等信息。
在GJB151B的4.3.10.4中，要求安裝的敏感度監(jiān)測電路不會影響測試結(jié)果，哪些電路會影響測試結(jié)果？
答：主要是一些連接到電路監(jiān)測點的導(dǎo)線會影響試驗結(jié)果。這些導(dǎo)線相當(dāng)于電磁波的接收天線，會接收空間電磁場干擾，將干擾能量以電流的形式傳導(dǎo)進入電路，對電路造成額外的干擾。
例如，進行RS103輻射敏感度試驗時，為了監(jiān)測電路上某點的電壓，引出了一對導(dǎo)線，連接電壓表或示波器，這對導(dǎo)線會接收空間的電磁波能量。一方面會將干擾導(dǎo)入內(nèi)部電路，造成內(nèi)部電路敏感；另一方面，會傳導(dǎo)進入電壓表，在電壓表上體現(xiàn)這種干擾。這時就可能遇到以下難題：
第一，監(jiān)測到的異常電壓，究竟是電路異常導(dǎo)致的，還是這對導(dǎo)線接收到的，并在電壓表上體現(xiàn)出來的呢？
第二，如果是電路異常導(dǎo)致的，那么是由于設(shè)備受到了干擾導(dǎo)致的，還是由于這對導(dǎo)線引入了額外的干擾導(dǎo)致的呢？
第三，這種異常電壓，是真正電壓表讀到的數(shù)據(jù)，還是電壓表自身受到了干擾出現(xiàn)的誤差呢？
除了上述的引入額外敏感性問題以外，還有一種情況，就是用示波器監(jiān)測波形，示波器探頭的電容起到濾波的作用，無形中提高電路的抗擾性。在很多故障診斷的過程中，發(fā)現(xiàn)一旦想使用示波器仔細觀察干擾信號的波形，故障現(xiàn)象就消失了。就是因為示波器的探頭起到了濾波的作用。當(dāng)然，對于有經(jīng)驗的工程師，可以利用這個現(xiàn)象來排除故障，也就是在接入示波器探頭的部位連接一個濾波電容。
實際上，在做RS103、105試驗時，甚至CS114、115、116等試驗時，觀測設(shè)備的敏感狀態(tài)是一個十分棘手的問題。大家可能奇怪，既然監(jiān)測電路主要受到空間干擾的影響，為什么CS114、115、116試驗等也會影響到監(jiān)測電路呢？這是因為這些試驗的過程中，同樣會在空間產(chǎn)生干擾電磁場。
一個工程師在排查一個設(shè)備的敏感性問題時，旁邊一個項目在做CS116試驗，結(jié)果只要一做試驗，他這里的電路就出現(xiàn)敏感現(xiàn)象。這是因為旁邊的CS116試驗產(chǎn)生了空間干擾，干擾了他的電路。
因此，盡量采用設(shè)備內(nèi)部自有的監(jiān)測功能進行敏感性的監(jiān)測。如果必須采用外接的設(shè)備繼續(xù)監(jiān)測，需要慎重前面提到的增加額外干擾現(xiàn)象和增加EUT抗擾能力等問題。
為什么做CE101試驗時，在不同的試驗室，試驗結(jié)果差別很大？
答：這是一種比較常見的現(xiàn)象。要了解這個情況的原因，首先需要了解CE101試驗的方法。這個試驗是用一個電流鉗卡在電源線上，測量流過電源線的電流。既然是電流，它的大小由電壓和阻抗決定。注意，這里用阻抗，而不是電阻，因為我們分析的是交流電流，而不是直流電流。
具體到CE101的測量結(jié)果，如果把設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生干擾的電路看成電壓源，那么產(chǎn)生的電流發(fā)射與供電電源的阻抗有關(guān)，供電電源的阻抗越高，發(fā)射電流越?。还╇婋娫吹淖杩乖降?，發(fā)射電流越大。不同的試驗室，為EUT提供工作電壓的電源阻抗差別很大，因此CE101試驗的結(jié)果差別很大。
那么，供電電源的阻抗由什么決定呢？
主要包括三個部分：
供電電源自身的阻抗，例如直流電源的品牌、型號、功率等，交流電源變壓器的容量；如果交流變壓器不僅為暗室供電，還為其它用電器供電，則阻抗還與其它用電器的狀態(tài)有關(guān)；
暗室上的電源線濾波器的品牌、型號等；不同暗室的電源線濾波器，在電路結(jié)構(gòu)、電路參數(shù)上的差異性很大，這意味著濾波器的阻抗差別很大；
連接電源的線路阻抗，線路越長，阻抗越高。
由于以上的原因，不同試驗室，電源阻抗差別很大，因此CE101試驗的結(jié)果差別很大。
有人可能會有疑惑：EUT是通過LISN供電的，LISN的作用不就是提供穩(wěn)定的電源阻抗嗎？
實際上，LISN只有在較高的頻率（至少10kHz）才能提供穩(wěn)定的阻抗，正如它的名稱“線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)”所代表的那樣。對于CE101試驗的頻段，它不能提供穩(wěn)定的阻抗，供電電源的阻抗還是由暗室的電源阻抗決定。
在現(xiàn)實中，還有一種情況導(dǎo)致試驗結(jié)果差別很大，這就是暗室的電源線濾波器與設(shè)備電源線濾波器之間發(fā)生諧振的情況。我們知道，濾波器內(nèi)有大量的電容和電感，這些電容和電感組合起來，必然有諧振現(xiàn)象。諧振就會對電壓、電流產(chǎn)生放大作用。
例如，某設(shè)備通過400Hz三相電源供電。為了通過CE101試驗，在輸入端安裝了諧波濾波器。該設(shè)備在試驗室A進行試驗，完全可以通過。但是在試驗室B試驗時，17次、19次諧波超標(biāo)。并且發(fā)現(xiàn)，有濾波器時的17、19次諧波傳導(dǎo)發(fā)射比沒有濾波器時的傳導(dǎo)發(fā)射還強。
這是由于試驗室B的電源線濾波器的電感和電容參數(shù)，與EUT中的濾波器中的電容、電感發(fā)生諧振。諧振頻率正好與17次、19次諧波頻率重合。
來源：Internet
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