電源：機(jī)電產(chǎn)品的電磁兼容性問題解決方案

標(biāo)簽：電磁兼容 電源 EMC 半電波暗室

隨著國(guó)內(nèi)外越來越多的電磁兼容指令、規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的制定和強(qiáng)制性執(zhí)行,電氣和電子產(chǎn)品的電磁兼容性( EMC)問題日益受到各國(guó)政府和國(guó)內(nèi)外廠商的重視。半電波暗室是開展EMC 研究、提高EMC技術(shù)的基礎(chǔ)和必不可少的最重要的科學(xué)手段之一。近幾年 ,國(guó)內(nèi)各行各業(yè)先后引進(jìn)了針對(duì)不同產(chǎn)品的電磁兼容實(shí)驗(yàn)室,如通信、電力、家電、汽車等。

國(guó)家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心從德國(guó)引進(jìn)包括3/ 5 m法半電波暗室、傳導(dǎo)測(cè)試屏蔽室、屏蔽放大器室等在內(nèi)的電磁兼容實(shí)驗(yàn)室已于2005 年2 月份建成,并順利通過了中國(guó)實(shí)驗(yàn)室國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)(CNAL)的驗(yàn)收。在中心3/ 5 m法半電波暗室的規(guī)劃建設(shè)過程中,我們積累和總結(jié)了一部分經(jīng)驗(yàn),以供大家借鑒和參考。

1 半電波暗室總體方案的選擇及建造方式

電磁兼容半電波暗室主要用于替代無電磁波干擾的開闊試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行電磁輻射騷擾測(cè)量和電磁輻射敏感度測(cè)量。由于半電波暗室的測(cè)試環(huán)境需要模擬開闊試驗(yàn)場(chǎng)地的電磁波傳播條件(即電磁波傳播時(shí)只有直射波和地面反射波) ,故暗室尺寸應(yīng)以開闊試驗(yàn)場(chǎng)的結(jié)構(gòu)要求為依據(jù),一般分為標(biāo)準(zhǔn)的10 m 法,5 m法和3 m 法等。半電波暗室的種類很多,無論從功能上、結(jié)構(gòu)形式上、材料選擇上、 安裝形式上都有較大的差異。但是采用哪種方案 ,主要根據(jù)使用者需要的測(cè)試類型,被測(cè)物的空間尺寸、試驗(yàn)級(jí)別等。首先我們要明確測(cè)試頻率范圍,是作軍標(biāo)測(cè)試還是民標(biāo)測(cè)試,是進(jìn)行廠家內(nèi)部預(yù)兼容及診斷測(cè)試,還是要進(jìn)行第三方的認(rèn)證測(cè)試;其次要明確被測(cè)對(duì)象可能占據(jù)的最大空間、試驗(yàn)室主要應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、自身的資金狀況以及將來可能的擴(kuò)展升級(jí)需求等因素 ,由此選擇一個(gè)合適可行的試驗(yàn)場(chǎng)地和儀器設(shè)備的配置方案。

建造半電波暗室可以采用兩種基本方式:拼裝式和焊接式。拼裝式殼體由成型鋼板(在四邊經(jīng)兩次彎板制成)和螺栓固定模塊構(gòu)成。任意相鄰兩塊屏蔽模塊間都有導(dǎo)電襯,以保證優(yōu)良的射頻屏蔽和電連續(xù)性。這種方式結(jié)構(gòu)輕 ,易于裝配 ,便于將來維修和拆卸 ,施工周期短。焊接屏蔽系統(tǒng)由大片的鋼板焊接在一起構(gòu)成,它們形成了一個(gè)緊密的射頻密封體。焊接封裝的好處在于經(jīng)久耐用 ,并因消除了接縫泄漏而具有更高的屏蔽性能 ,但不易拆卸,適合于固定場(chǎng)所。由于各暗室廠家建造暗室的屏蔽板類型不同,屏蔽板之間的連接方式和工藝也不一樣,為了保證良好的電接觸和密封性,應(yīng)對(duì)他們采用的屏蔽板及其連接方式進(jìn)行詳細(xì)了解和比較,并結(jié)合實(shí)際的施工周期等要求進(jìn)行選擇。

2 母體建筑及基礎(chǔ)設(shè)施

建設(shè)一個(gè)EMC 實(shí)驗(yàn)室是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,它遵循科學(xué)的設(shè)計(jì)接口關(guān)系:測(cè)試設(shè)備→半電波暗室→母體建筑設(shè)計(jì)。對(duì)具體工程的實(shí)施來說,該順序正好相反,經(jīng)歷母體建筑施工→半電波暗室安裝→測(cè)試設(shè)備安裝調(diào)試的過程。因此 ,在建造半電波暗室之前必須先建好母體建筑,包括占地面積、結(jié)構(gòu)承載、空間尺寸、供電、供氣、空調(diào)及防水等。母體建筑的設(shè)計(jì)首先要考慮足夠的天花板高度以容納所建的半電波暗室、傳導(dǎo)測(cè)試屏蔽室、屏蔽放大器室,以及其它附屬設(shè)施的要求。母體建筑與暗室之間必須預(yù)留足夠的空間 ,以便于暗室的安裝、維修和通風(fēng)。母體建筑的地板主要承擔(dān)所有屏蔽體和安裝部分的重量及負(fù)荷 ,也需要特別注意。土建地面需要精心鋪設(shè),要求地面的波紋度在數(shù)米的范圍內(nèi)不超過幾毫米,還有很高的防潮要求。此外,暗室內(nèi)的轉(zhuǎn)臺(tái)需要裝設(shè)在一定深度的混凝土凹坑中,地勢(shì)較低 ,必須作好防水處理。在開始安裝暗室前,對(duì)承載地面一般還有比較高的殘留濕度要求,對(duì)每一個(gè)試驗(yàn)室還要提供接地電阻很低的接地點(diǎn)等。由于暗室與母體建筑之間所涉及的接口問題比較多,并且國(guó)內(nèi)建筑公司對(duì)其中的一些要求基本上沒有可借鑒的經(jīng)驗(yàn),所以盡量讓土建設(shè)計(jì)單位、施工單位和暗室廠商進(jìn)行交流和溝通是非常必要的。

3 暗室本身的問題

3. 1 進(jìn)出口

通常暗室需要兩扇用于人員和被測(cè)物進(jìn)出的屏蔽門。屏蔽門的設(shè)計(jì)方案多種多樣,常常選擇易于維護(hù)的類型。由于屏蔽門是導(dǎo)致試驗(yàn)室性能下降的主要因素,通常要求屏蔽門的壽命和可靠性與試驗(yàn)室的工作年限相匹配。通常門扇與門框之間的屏蔽采用內(nèi)凹三刀狀接觸結(jié)構(gòu),通過把門上的釬刀插入固定到門框上的指狀彈簧片來保證良好的電連續(xù)性。人員進(jìn)出門通常采用活頁結(jié)構(gòu),通過兩個(gè)活頁與門框相連;通過杠桿輔助裝置,使門扇和門框關(guān)閉平穩(wěn)、接觸緊密。對(duì)于諸如汽車、摩托車等尺寸較大的被測(cè)對(duì)象而言,因其外形體積比較大,活頁結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)門已不適用 ,通常還要采用滑動(dòng)門?；瑒?dòng)門上常裝有吸波材料,其實(shí)際的寬度和高度尺寸主要根據(jù)被測(cè)物的最大尺寸來確定?；瑒?dòng)門不但可以提供很大的進(jìn)出空間,而且在門的通道處還裝設(shè)有跨接平臺(tái)或斜面,門關(guān)閉時(shí)斜面自動(dòng)下降,門開啟時(shí)斜面自動(dòng)升起,以保證暗室內(nèi)外地面水平,便于大件物品的進(jìn)出搬運(yùn)。

3. 2 吸波材料

半電波暗室在結(jié)構(gòu)上就是由屏蔽室和吸波材料兩部分組成,屏蔽室的外殼尺寸還與吸波材料的選擇相關(guān)。屏蔽室既可以隔斷外界的電磁騷擾信號(hào),又能抑制室內(nèi)測(cè)試信號(hào)的外泄,即起到雙向屏蔽作用。而吸波材料不但能有效降低屏蔽室內(nèi)的駐波,還可以減小屏蔽室表面的電磁反射,這樣才能準(zhǔn)確地測(cè)量電磁輻射的大小。

吸波材料通常作成尖劈狀,以保證阻抗的連續(xù)漸變,即使其傳輸阻抗與周圍空氣介質(zhì)的阻抗相接近,從而保證對(duì)室內(nèi)發(fā)射源的功率吸收和最大限度的減小反射。吸波材料要能在寬頻帶內(nèi)吸收較大的功率而且要有較好的阻燃性。吸波材料的長(zhǎng)度與欲吸收的電磁波頻率有關(guān),欲吸收的電磁波頻率越低,則吸波材料的長(zhǎng)度越長(zhǎng)。

吸波材料主要分為薄膜型、泡沫塑料型(含碳泡沫) 、鐵氧體型以及復(fù)合型等四種。其中薄膜型吸波材料是近年來新出現(xiàn)的 ,它具有優(yōu)異的吸波特性,不存在老化或下垂問題,并且具備防火不可然,批量生產(chǎn)容易控制質(zhì)量 ,便于安裝、替換等優(yōu)點(diǎn)。吸波材料的選擇主要根據(jù)其品質(zhì)保證(低頻性能和高頻性能) 、材料類型、吸波性能指標(biāo)、尺寸大小、阻燃特性、價(jià)格等諸多因素來決定。吸波材料性能的優(yōu)劣,將會(huì)極大地影響到暗室的整體性能和將來的運(yùn)行維護(hù)成本,必須謹(jǐn)慎考察和選擇。

3. 3 轉(zhuǎn)臺(tái)和天線升降塔