家用电器、电动工具和类似器具（发射）检测_【CMA/CNAS认证】

家用电器、电动工具和类似器具的电磁兼容性（EMC）检测——发射篇

电磁兼容性（EMC）检测是确保电子电气产品在公共电磁环境中能正常工作且不对其他设备构成电磁干扰的关键环节。发射（Emission）检测旨在评估设备自身产生的、并通过传导或辐射途径向外散发的电磁骚扰水平。对于家用电器、电动工具及类似器具这类量大面广、与日常生活和生产紧密相关的产品，严格控制其电磁发射是保障无线电通信业务安全、维护电磁环境秩序的核心技术手段。

1. 检测项目：方法及原理

发射检测主要分为传导发射和辐射发射两大类，其下依据频率范围和测量对象进一步细分。

1.1 传导发射检测
传导发射指沿着电源线、控制线或信号线传输的电磁骚扰。检测在人工电源网络（AMN）或电流探头辅助下进行。

骚扰电压测量（9 kHz - 30 MHz）：
- 原理：使用人工电源网络（线路阻抗稳定网络，LISN）串联在受试设备（EUT）与供电电网之间。AMN为骚扰电压测量提供标准化的阻抗（50Ω/50μH），隔离电网背景噪声，并将EUT产生的传导骚扰电压耦合至测量接收机。测量在相线（L）和中线（N）上分别进行。
- 方法：EUT置于非导电测试桌上，通过AMN供电。测量接收机在指定频段内扫描，读取各频率点上的准峰值和平均值，结果以dBμV表示。
骚扰功率测量（30 MHz - 300 MHz）：
- 原理：对于某些通过电源线辐射能力较强的设备（如带长线的小家电），采用功率吸收钳进行测量。骚扰功率实质是测量沿电源线传输的共模骚扰能量。
- 方法：将功率吸收钳套在EUT的电源线上，吸收钳将线上传播的骚扰功率耦合至测量接收机。通过沿电源线移动吸收钳寻找最大骚扰点进行测量。

1.2 辐射发射检测
辐射发射指通过空间传播的电磁骚扰。通常在开阔场、半电波暗室或全电波暗室中进行。

电场辐射骚扰测量（30 MHz - 6 GHz，通常至1 GHz）：
- 原理：利用校准后的接收天线在远场区接收EUT辐射的电磁波，将其转换为电压信号输入测量接收机或频谱分析仪。测量包括水平和垂直两种天线极化方式。
- 方法：EUT置于非导电转台上，距离接收天线规定距离（如3m、10m）。转台缓慢旋转，天线在1-4米高度范围内升降，寻找最大骚扰电平。测量接收机扫描记录各频点的准峰值。

1.3 断续骚扰（喀呖声）检测
这是针对家用电器特有的一类骚扰。由恒温器、程序开关等自动控制单元在开关瞬间产生。

原理：与传导骚扰电压测量基础相同，但关注的是骚扰的时域特性。
方法：通过测量骚扰的持续时间、连续两次骚扰的间隔时间，判断其是否属于“喀呖声”。喀呖声的限值通常比连续骚扰放宽，并有一套复杂的判定准则（如喀呖声率N的计算）。

2. 检测范围：不同应用领域需求

检测需求根据产品特性、使用环境和潜在干扰风险而有所侧重。

家用电器：
- 大家电（冰箱、洗衣机、空调）：重点关注带有大型感应电机、变频驱动器、微处理器控制器的产品。需进行全项目的传导、辐射及断续骚扰检测。变频空调的开关电源及电机驱动电路是主要骚扰源。
- 小家电（微波炉、吸尘器、搅拌机）：微波炉的磁控管工作产生极强的宽带骚扰；吸尘器、搅拌机等带串激电机的工具会产生严重的电刷火花骚扰（宽频带），是辐射和传导发射的重点监管对象。
- 信息技术设备类家电（智能电视、路由器）：除传统EMC要求外，其高频数字电路（CPU、时钟）易产生高频辐射骚扰，测试频率上限可能需延伸至6GHz。
电动工具：
- 手持式、可移式电动工具（电钻、角磨机、电锯）：普遍使用串激电机，电刷换向火花是主要骚扰源。其工作特性导致产生强烈的断续骚扰和连续宽带骚扰。检测需模拟典型负载工况。
类似器具：
- 包括美容护理电器、电动医疗保健器具、办公电器等。其检测需求根据内部有无电机、开关电源或数字电路而定。例如，带加热元件的器具可能主要产生断续骚扰，而带高速直流电机的美容仪可能产生高频辐射。

3. 检测标准：国内外规范

检测活动严格依据标准执行，标准规定了限值、方法、布置和不确定度。

国际标准：
- CISPR国际电工委员会无线电干扰特别委员会标准：是此类产品EMC检测的基石。
  - CISPR 14-1：《电磁兼容家用电器、电动工具和类似器具的要求第1部分：发射》。这是该类产品发射检测的核心产品族标准，详细规定了骚扰电压、骚扰功率、辐射骚扰及喀呖声的限值和测量方法。
  - CISPR 16系列：《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范》。这是支撑所有CISPR测量的基础标准，定义了测量设备（接收机、天线、AMN等）的规格和校准方法。
中国国家标准（GB）：
- 中国标准大多等同或修改采用CISPR及IEC（国际电工委员会）标准。
  - GB 4343.1：等同采用CISPR 14-1，是中国的强制性标准，产品必须满足其限值要求才能上市销售。
  - GB/T 6113系列：等同采用CISPR 16系列，作为测量方法标准。
区域及国家标准：
- EN 55014-1：欧洲版CISPR 14-1，是欧盟CE-EMC指令的协调标准。
- FCC Part 15 Subpart B：美国联邦通信委员会对无意辐射体的规定，适用于此类产品。其限值、测量方法与CISPR存在差异（如测量距离、频段、限值线形）。

4. 检测仪器：主要设备及功能

一套完整的发射检测系统由以下核心仪器及附件构成：

测量接收机/频谱分析仪：
- 功能：核心测量设备，用于精确测量骚扰信号的幅值。专用EMI测量接收机内置符合CISPR 16-1-1规定的多种检波器（峰值、准峰值、平均值、均方根值），带宽可调。高性能频谱分析仪配合预选器和准峰值适配器也可满足测量要求。其频率范围需覆盖9 kHz至至少1 GHz，对于无线产品需至6 GHz或更高。
人工电源网络（AMN/LISN）：
- 功能：提供标准阻抗路径，隔离电网干扰，为传导骚扰电压测量提供纯净的测量端口。通常为V型网络（50Ω/50μH），额定电流需匹配EUT功耗。
测试接收天线：
- 功能：用于辐射骚扰测量，将空间电磁场转换为电信号。常用类型包括：9 kHz-30 MHz的环形天线，30 MHz-200 MHz的双锥天线，200 MHz-1 GHz以上的对数周期天线，以及1 GHz以上的喇叭天线。所有天线需具备已知的天线因子。
电波暗室或开阔试验场：
- 功能：提供不受外界电磁环境影响的标准测试环境。半电波暗室（屏蔽室+吸波材料）地面为反射金属地面，模拟理想开阔场，是进行辐射发射测量的主要场地。开阔试验场（OATS）是基准场地，但对环境背景噪声要求极高。
辅助设备：
- 功率吸收钳：用于30-300 MHz骚扰功率测量。
- 断续骚扰分析仪：专用干分析喀呖声的持续时间和间隔，可集成在接收机中或为独立设备。
- 软件控制系统：控制测量接收机、转台、天线塔协同工作，自动扫描、记录数据、生成报告，并依据标准限值线进行判定。
- 非导电转台和测试桌：用于支撑和旋转EUT，确保可重复的测量位置。