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电磁兼容-要求和实验检测

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发布时间：2025-08-05 03:10:07 更新时间：2025-08-04 03:10:07

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

电磁兼容（EMC）检测：核心要求与实验方法概述

电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility, EMC）是现代电子电气产品设计和认证的核心要求之一，它关乎产品在复杂电磁环境中的可靠运行，以及产品自身产生的电磁骚扰是否会影响其他设备的正常工作。EMC检测旨在评估设备或系统在其预定电磁环境中按设计要求运行的能力，同时不会对该环境中的其他设备引入不可接受的电磁骚扰。这不仅关系到设备的性能和稳定性，更是保障公共电磁频谱资源、防止电磁污染、满足全球市场准入法规的强制性要求。一个成功的EMC评价体系，需要明确其核心检测要求，并依托专业的检测仪器、标准化的实验方法和严格的检测标准来实施。

核心检测项目

EMC检测通常分为两大核心方向：

1. 电磁骚扰 (EMI - Electromagnetic Interference)： 评估被测设备（EUT）向外界环境发射的电磁能量是否超过规定的限值，避免对其他设备造成干扰。主要项目包括：
- 传导骚扰 (Conducted Emission)：测量EUT通过电源线、信号线等导线向外传导的骚扰电压或电流。
- 辐射骚扰 (Radiated Emission)：测量EUT通过空间向外辐射的电磁场强度。
- 谐波电流 (Harmonic Current)：评估EUT工作时注入电网的谐波电流大小。
- 电压闪烁与波动 (Flicker and Voltage Fluctuation)：评估EUT引起的电网电压变化对连接在同一电网的照明设备（如白炽灯）产生闪烁的影响。

2. 电磁抗扰度 (EMS - Electromagnetic Susceptibility)： 评估EUT在受到外部电磁骚扰时，其性能是否能维持在可接受的水平。主要项目包括：
- 静电放电抗扰度 (ESD)：模拟人体或物体静电放电对EUT的影响。
- 射频电磁场辐射抗扰度 (RS)：评估EUT抵抗空间射频电磁场干扰的能力。
- 电快速瞬变脉冲群抗扰度 (EFT/Burst)：模拟电网中开关动作（如继电器通断）产生的快速瞬变骚扰。
- 浪涌 (抗扰度) (Surge)：模拟雷击或大功率设备切换引起的能量较高的瞬态过电压/过电流。
- 射频场感应的传导骚扰抗扰度 (CS)：评估EUT抵抗通过电缆引入的射频骚扰的能力。
- 电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度 (Dips and Interruptions)：模拟电网中发生的电压跌落、短时中断等供电异常情况。
- 工频磁场抗扰度 (PFMF)：评估EUT在附近工频（50/60Hz）大电流设备产生的磁场下的性能。

关键检测仪器

执行精确的EMC检测依赖于一系列专业的仪器和设备：

1. 电磁干扰(EMI)测量仪器：
- EMI接收机 (EMI Receiver)：核心设备，用于精确测量传导骚扰和辐射骚扰的骚扰电平。具备峰值、准峰值、平均值检波器，严格遵循CISPR 16标准要求。
- 频谱分析仪 (Spectrum Analyzer)：用于快速扫描和定位骚扰源，结合预选器和预放可作为准EMI接收机使用（需校准和确认符合标准）。
- 线路阻抗稳定网络 (LISN)：置于电源与被测设备之间，为传导骚扰测量提供标准的电源阻抗，并隔离电网背景噪声。
- 电流探头 (Current Probe)：用于非接触式测量电源线或信号线上的骚扰电流。
- 天线 (Antennas)：用于辐射骚扰测量，类型包括双锥天线、对数周期天线、喇叭天线、环天线等，覆盖不同频段。
- 吸收钳 (Absorbing Clamp)：主要用于30-300MHz频段，评估连接到EUT的引线（如电源线）作为辐射源的骚扰能力。

2. 电磁抗扰度(EMS)测试设备：
- 静电放电发生器 (ESD Generator)：产生标准规定的静电放电波形。
- 射频信号发生器 (RF Signal Generator)：产生所需频率和调制方式的连续波信号。
- 功率放大器 (Power Amplifier)：放大射频信号发生器的输出功率，以满足抗扰度测试所需的场强或电压/电流水平。
- 场强探头 (Field Probe)：用于校准和监测辐射抗扰度测试中的电磁场强度。
- 耦合/去耦网络 (CDN - Coupling/Decoupling Network)：用于传导抗扰度测试（如CS），将骚扰信号耦合到被测线缆，同时阻止其进入辅助设备或供电网络。
- 电快速瞬变脉冲群发生器 (EFT/Burst Generator)：产生标准规定的快速瞬变脉冲群波形。
- 浪涌发生器 (Surge Generator)：产生模拟雷击或开关切换的浪涌脉冲波形。
- 电压跌落/中断发生器 (Voltage Dips/Interruptions Generator)：模拟电网电压的跌落、短时中断和变化。
- 工频磁场发生器 (Power Frequency Magnetic Field Generator)：产生可控的工频磁场。

3. 辅助设施：
- 电波暗室 (Semi-Anechoic Chamber, SAC / Fully Anechoic Chamber, FAC)：提供受控的、低背景噪声的环境，隔离外部干扰，确保辐射发射和辐射抗扰度测试的准确性（特别是30MHz以上）。屏蔽室是其核心。
- 屏蔽室 (Shielded Room)：提供电磁隔离环境，用于传导发射、传导抗扰度及部分辐射发射/抗扰度测试。
- 接地参考平面 (Ground Reference Plane)：作为测试布置的基准，提供低阻抗的接地路径。
- 测试台/转台 (Turntable)：用于辐射发射测试中旋转EUT，寻找最大骚扰方向。

标准化检测方法

EMC检测方法严格遵循国际、国家或行业标准中规定的要求，确保测试的一致性和结果的可比性。主要方法步骤包括：

1. 测试布置 (Test Setup)： 严格按照标准要求布置被测设备（EUT）、辅助设备（AE）、线缆（长度、类型、走线）、接地参考平面、人工电源网络（LISN）等。EUT应模拟其典型工作状态（如最大骚扰模式）。
2. 测试环境 (Test Environment)： 根据测试项目选择在屏蔽室、电波暗室或开阔场（OATS）进行。背景噪声必须低于限值一定余量（通常6dB）。
3. 仪器校准与设置 (Calibration & Settings)： 所有测试仪器（接收机、信号源、功率放大器、探头等）需定期校准。接收机需设置正确的频率范围、分辨率带宽（RBW）、视频带宽（VBW）、检波器（峰值Peak、准峰值QP、平均值AV）、扫描速度、驻留时间等，符合标准规定。
4. 测量执行 (Measurement Execution)：
- 发射测试： 扫描规定频段，记录EUT产生的骚扰信号电平（如传导骚扰电压/电流、辐射骚扰场强），并与标准限值线比较。寻找最大骚扰点（通常需要旋转转台、升降天线、扫描EUT工作模式）。
- 抗扰度测试： 按标准规定的严酷度等级（如测试电平、持续时间、重复次数）施加骚扰信号，同时监测EUT的关键性能是否出现性能降低或功能丧失（根据产品标准或制造商定义的性能判据Class A/B/C）。
5. 性能判据 (Performance Criteria)： 抗扰度测试中评估EUT是否合格的关键。通常分为：
- 判据A： 正常性能范围内，无功能或性能降低。
- 判据B： 功能或性能暂时降低或丧失，但能自行恢复。
- 判据C： 功能或性能暂时降低或丧失，