电磁兼容检测仪器的计量校准内容

倪华 俞敏 王佳俊

【摘要】：电磁兼容测试中需要应用到各种测试仪器，其中有大量常规类型的测试仪器，如功率放大器、高频信号发生器、衰减器等，还有一些专业测试仪器和测试场地，如电波暗室、浪涌发生器、静电放电试验发生器等。为确保取得准确的测量数据结果，需定期将检测设备仪器进行校准，控制仪器结果的误差符合检测标准。本文主要对检测电磁兼容设备仪器所采用的校准措施进行分析。

【关键词】：电磁兼容；测试仪器；计量校准

1. 前言

电力领域在日常运行过程中，要对不同类型设备开展电气兼容检测，其具有较强的依赖性。而利用电磁兼容检测数据能准确分析电气设备的电磁干扰情况，并针对实际问题提出科学的优化方案，避免由于外界电磁干扰给电气设备带来安全问题。

2. 电高速脉冲发生器

电高速脉冲群发生设备在检测中主要是对电气设备和电子元件的瞬间异动进行耐干扰性能检测。为确保检测能顺利实施，需利用电高速脉冲发生设备、容型耦合、去耦网络直流端口耦合电源来进行辅助工作。同时，在国外检测领域内，有大量电高脉冲发生设备研究企业，如夏弗纳、三机工业株式会社等企业，而目前电高脉冲设备的主要技术有：当脉冲往复频率停留在5000HZ时，脉冲群周期会上升到15ms，误差率低于20%，而且不同负载清空的单脉电压最高值也存在较大差异性。如在负载50欧时，误差值为10%；负载1000欧时，单脉冲电压的最高值会无限接近20%。此外，在开展电高速脉冲设备校准工作时，应对衰减器的宽度进行限制，禁止其与低于400MHZ 示波器进行对接，且根据相关行业规定，IEC对电高速脉冲发生设备产生的波形校准具有较强限制，需要在负载50-1000欧以内进行校准工作。

3. 电压变化与谐波测试

1. 、电压变换发生器

电压变换发生器主要目的是便于检测电压变换的抗干扰程度，明确电网供配电过程中电压波动情况，其中主要包括电源、周期相位控制单元、电压检测单元等模块。同时，在日常校准电压变换过程中，应满足运行电压标准，提高对负载能力的重视程度，确保供电电压的准确性，当电压输出在40%时，应将电压波动限制在10%以下，当电压输出在70%且电流在23A时，电压波动应限制在7%左右；当电压输出100%时且电流在16A时，要将电压波动控制在5%，并且应对设备开关特点和冲击电流影响进行全方位考虑^[1]。

2. 、谐波测试器

谐波测试器能对谐波功率、电流等方面进行分析。而谐波测试器主要包括谐波分析模块和交流电源两个模块，而在检测领域要求谐波测试器不仅要对16A以内的谐波电流完成低于四十次检测分析。此外，还要规定对谐波测试器精准范围，精确范围稳定性要超过5%读数和0.2%额定电流，如50/60Hz基波频率较低，能主动分析谐波分析模块，可利用正规的交流电对谐波电压和电流进行检测校对工作；而谐波分析单元由于采用400HZ的基波频率，会造成其与甲流电源紧密连接，无法被分开^[2]。

4. 电磁干扰检测器

电磁干扰检测器一般应用在连续波信号较弱、检测幅度较高的脉冲信号上，主要利用频率放大器、指示器、信号源校准、波形检测其等环节构成，能准确检测多元化波形和脉冲特点，其具有检测范围广、检测精度高的特点。而无线电耐干扰检测仪器的抗干扰系数和行业规定成为限制电磁干扰检测器接收单元的技术参数，尤其是对衰减设备、脉冲响应、正弦电压检测精准度等具有较高要求。但值得注意的是，当脉冲向对等效电压频率在9KNZ—150KHZ以内时，重复频率要远高于100HZ，再加上承受脉冲叠加干扰，会造成无法及时确定响应范围。

5. 电波暗室

电波暗室作为电磁兼容检测的重要环节，在射频辐射干扰、耐辐射干扰等方面应用较广。在正常情况下，其分为半点波暗室和全电波暗室两种，半电波暗室是指除地面以外其他墙体全部是由吸收电波的物质构成；而全电波暗室五个墙体和地面全部是利用可吸收电波物质组成。同时，电波暗室检测校准工作主要应用在场地衰弱和均匀环节，而场地均匀受到检测规定限制，去掉四个点位，剩下十二个点位极值误差不应超过6dB，且消校准检测场均匀能力应在暗室中进行。此外，在确定发射信号天线时，应考虑到校准区域小于发射场长度，应注意让常感器和发射天线距离低于1米，EUT和天线之间的距离要控制在3米左右，校准范围分类大小距离在16个点位，距离控制在0.5米左右，且要确保其最低位置要高于地面0.8米。当电波信号经过功率放大器放大后，发射天线会让检测面的电磁场强度停留在3V/M—10V/M之间，再通过使用方向不同但磁性相同的场强检测探头，对每一个点位进行全面检测，来正确12个数据相同的数字，且确保最低值和最高值差异不能低于6dB。而校正场地主要是利用带宽扫频来进行，即是在电波暗室中制定检测规定，将信号发射天线分别安装在检测空间各个方面，从而来测量各天线的水平极化方向和高程。当固定天线位置后，要调整天线位置，确保天线能接受最大值信号，但值得注意的是，在开展该工作前后，应对电缆衰减程度进行检测校正

^[3]。

6. 磁场发生器

磁场发生器主要用在验证设备、脉冲、阻尼磁场作用时的抗干扰性，其是由磁场产生线圈、大量辅助设备、电流发生器构成，作为校准输出电流特性和感应线圈的重要方式。同时，工频磁场发生器也是电流发生器；而脉冲和阻尼磁场发生器同样是脉冲和阻尼电流发生器，其校准方法与浪涌发生器方法相似。而在校准工频磁场发生器实际运行过程中，由于电流属于工频，为此可使用分流其来校准电流，也可使用频率特性较高的电流传感器来控制输出回路，再用电压表或者示波器来监督回路电流。对感应线圈圈因数的校准要在无EUT的自由空间内开展，一个EUT尺寸正确的感应线圈，来放在离实验室墙壁和其他磁性材料1m的位置，再利用绝缘体来进行支撑，再连接到实验发生器上面^[4]。

7. 静电计量

 静电是指静止状态的电荷。在日常生活中，人们常见几种静电现象：晚上脱衣服睡觉时，噼啪的声响，并且会在黑暗中发光；见面握手时，手指刚一接触到对方，会突然感到指尖针刺般刺痛。甚至人在地毯上起来时，人体静电电压可高达1万多伏，而橡胶和塑料薄膜行业的静电更是可高达10多万伏。而静电放电是指具有不同静电电位的物体相互靠近所引起的电荷转移，这在工业生产中不可避免，其造成的危害主要有以下几方面：引起电子设备的故障，带来电磁干扰；击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率等。而静电放电发生器是评价人体和物体所带电的能量，向电子产品放电时电子产品的承受性是试验器，该发生器用于模拟因摩擦等因素使人体积累了电荷，当带有电荷的人和设备接触时，很容易出现静电放电现象。根据标准GB/T17626.2的要求，静电放电发生器的性能必须通过计量校准。标准要求对静电放电发生器在空气放电模式下2kV，4kV，8kV，15kV等电压等级的放电电压进行校验，同时对其在接触放电模式下2kV，4kV，6kV，8kV等电压等级的电流波形进行校验。

8. 总结

综上所述，由于电磁兼容检测设备种类较多，不同仪器都拥有不同的计量标准和校准检测方式，为提高电磁兼容检测结果质量，让工作人员能取得更准确的数据信息，应定期对电磁兼容检测设备进行校准工作，丰富技术人员的知识，才能提高计量检测水平。

参考文献：

[1] 新兴EMC检测业务保障国家重点领域的发展-上海电尜设备检测所电磁兼容实验室[J]. 安全与电磁兼容,2016(3):96-97.

[2] 薛正元,单旭. GB4824-2019实施后对医用电气设备电磁兼容测试的影响[J]. 中国医疗器械信息,2020,26(11):12-13,152.

[3] 华南地区大型设备检测技术服务平台——承信科技电磁兼容与安全(环境)实验室[J]. 安全与电磁兼容,2019(3):99.

[4] 王磊,卢玉华. GA/T 1708-2020《安全防范视频监控红外热成像设备》标准解读[J]. 中国安全防范技术与应用,2020(4):8-13.