电磁兼容性（EMC）要求与试验检测详解

电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）是指电气或电子设备、系统在其电磁环境中能够正常工作，且不对该环境中其他设备产生无法承受的电磁干扰的能力。随着电子设备在各行各业的广泛应用，电磁环境日益复杂，确保设备具有良好的EMC性能已成为产品设计、制造及认证过程中的核心要求之一。EMC不仅关乎设备自身的稳定性和可靠性，更涉及公共安全、频谱资源有效利用以及国际贸易壁垒的突破。因此，严格遵循国际、国家及行业标准进行EMC检测，是产品成功进入市场的必经之路。

核心检测项目

EMC检测通常涵盖两大核心方向：电磁干扰（EMI）和电磁抗扰度（EMS）。

一、 电磁干扰（EMI）测试（设备对外部环境的干扰）：

• 辐射发射（Radiated Emission, RE）： 测量设备通过空间辐射的电磁骚扰场强。
• 传导发射（Conducted Emission, CE）： 测量设备通过电源线、信号线等导体传导的电磁骚扰电压或电流。
• 谐波电流发射（Harmonic Current Emission）： 评估设备注入电网的谐波电流大小。
• 电压波动和闪烁（Voltage Fluctuations and Flicker）： 评估设备引起的电网电压变化及其可能导致的灯光闪烁效应。

二、 电磁抗扰度（EMS）测试（设备抵抗外部干扰的能力）：

• 辐射抗扰度（Radiated Immunity, RI）： 评估设备抵抗空间辐射电磁场干扰的能力。
• 传导抗扰度（Conducted Immunity, CI）： 评估设备抵抗通过导体（如电源线、信号线）耦合的电磁骚扰的能力。
• 静电放电抗扰度（Electrostatic Discharge Immunity, ESD）： 评估设备抵抗操作人员或物体静电放电的能力。
• 电快速瞬变脉冲群抗扰度（Electrical Fast Transient/Burst Immunity, EFT）： 评估设备抵抗开关动作（如继电器断开）等产生的快速瞬变脉冲群干扰的能力。
• 浪涌（冲击）抗扰度（Surge Immunity）： 评估设备抵抗雷击或大功率开关切换引起的瞬态过电压/过电流的能力。
• 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度（Voltage Dips, Short Interruptions and Voltage Variations Immunity）： 评估设备在电网电压发生暂降、短时中断或变化时的工作稳定性。
• 工频磁场抗扰度（Power Frequency Magnetic Field Immunity）： 评估设备抵抗50/60Hz工频磁场干扰（如来自变压器、大电流线路）的能力。

关键检测仪器

EMC检测依赖专业且精密的仪器设备在特定的试验环境下进行：

• 电磁干扰接收机 / 频谱分析仪： 核心设备，用于精确测量电磁骚扰信号的频率、幅度。接收机具有标准的检波器（峰值、准峰值、平均值）和带宽，满足标准要求。
• 功率放大器： 用于在EMS测试中产生高强度的干扰信号。
• 信号发生器： 提供各种调制方式的干扰信号源。
• 天线：
  • 发射测试： 双锥天线、对数周期天线、喇叭天线、环形天线等，覆盖不同频段。
  • 抗扰度测试： 通常使用双锥、对数周期或喇叭天线进行辐射场照射。
• 人工电源网络（LISN / AMN）： 在CE测试中，提供规定的电源阻抗，隔离电网干扰，并拾取被测设备的传导骚扰电压。
• 耦合去耦网络（CDN）： 用于CI测试，将干扰信号耦合到非电源线缆（如数据线），同时阻止干扰信号进入辅助设备。
• 瞬态脉冲发生器： 用于EFT、Surge、ESD等脉冲类抗扰度测试，产生标准规定的脉冲波形。
• 电波暗室：
  • 全电波暗室： 墙体和天花板贴满吸波材料，模拟空旷场地的电磁环境，主要用于RE和RI测试。
  • 半电波暗室： 地面为金属反射板，其余面贴吸波材料，模拟开阔试验场（OATS），是RE测试的标准场地。
• 屏蔽室： 提供电磁隔离环境，防止外部干扰影响测试，也防止被测设备干扰外部环境，常用于CE、CI等测试。
• 测试软件： 控制仪器、自动扫描、采集数据、生成报告。

主要检测方法

EMC测试方法严格遵循相关标准的规定，主要步骤包括：

1. 准备工作：
   • 明确产品适用的EMC标准（如基础标准、产品族标准、产品专用标准）。
   • 确定测试等级（Severity Level）和性能判据（Performance Criteria）。
   • 规划测试配置（EUT布置、线缆类型与长度、辅助设备、接地方式等），绘制测试布置图。
   • 准备EUT和所有必需的辅助设备。
2. EMI测试（以RE和CE为例）：
   • 将EUT置于规定的测试环境（暗室或屏蔽室）。
   • 连接电源和信号线，使用LISN（CE）或规定天线（RE）。
   • 使EUT工作在典型工况和最大骚扰状态下（如最大功率、特定数据模式）。
   • 使用接收机/频谱仪在标准规定的频段内进行扫描测量。
   • 使用规定的检波器（峰值、准峰值、平均值）和带宽记录骚扰电平。
   • 比对骚扰电平与标准限值（Limit Line）。
3. EMS测试（以RS和ESD为例）：
   • 将EUT置于规定的测试环境（暗室或屏蔽室）。
   • 连接监视设备（用于观察EUT功能状态）。
   • 使EUT工作在典型工况下。
   • 使用信号源、功率放大器和天线（RS）或静电放电枪（ESD），按照标准规定的等级、调制方式、施加时间和施加点，向EUT施加干扰信号/放电。
   • 在整个施加过程中及施加后，持续监测EUT的功能和性能是否符合性能判据（如A级：正常；B级：功能暂时丧失但自恢复；C级：需人工干预恢复；D级：不可恢复的损坏或数据丢失）。
4. 数据处理与报告： 整理测试数据，绘制曲线图（如骚扰频谱图），根据标准限值和性能判据判定结果，出具详细、规范的检测报告。

重要检测标准

EMC检测依据的标准体系庞大且不断更新，以下列举部分广泛应用的通用和基础标准：

• 国际电工委员会（IEC）标准：
  • IEC 61000 系列： EMC 基础标准和通用标准的核心集合。
    • IEC 61000-4-X： EMS测试方法（如 -4-2: ESD; -4-3: RS; -4-4: EFT; -4-5: Surge; -4-6: CI; -4-8: PF MF; -4-11: Dips/Interruptions）。
    • IEC 61000-3-X： 低频发射（如 -3-2: 谐波; -3-3: 电压波动与闪烁）。

    • 检测机构资质证书

      

      CMA认证

      检验检测机构资质认定证书

      证书编号：241520345370

      有效期至：2030年4月15日

      

      CNAS认可

      实验室认可证书

      证书编号：CNAS L22006

      有效期至：2030年12月1日

      

      ISO认证

      质量管理体系认证证书

      证书编号：ISO9001-2024001

      有效期至：2027年12月31日