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射頻電磁場輻射抗擾度試驗知識匯總

嘉峪檢測網        2019-11-18 11:37

如今,無論生活亦或是工作環境中都充斥著大量不同頻率的電磁場,各個電子、電氣設備在同一空間中同時工作時,總會在它周圍產生一定強度的電磁場,比如電視發射臺、固定或移動式無線電發射臺以及各種工業輻射源產生的電磁場。

 

在電磁場中運行的(醫療)設備會受到該電磁場的作用,從而可能影響設備的正常運行。心電監護設備的CAT顯示器過渡干擾,醫護人員難以判斷心率致使病人無法復蘇;移動電話對輸液泵、心臟除顫裝置產生的干擾,使其不能正常工作;受調頻電臺FM發射的干擾調制波的影響,擾亂了呼吸節律導致報警失靈;工頻磁場的影響使嬰兒培養箱中溫度不準確,導致新生兒死亡等等。

 

而據國外權威機構發布的研究報告顯示,從1994年1月至2005年3月發生的550起不良事件中,73.6%懷疑是由電磁干擾引起的,而在這些可疑的不良事件中,死亡和致傷的比例達到了10.7%,每一起不良事件背后都可能是一個悲劇,一個破壞人身健康和家庭和睦的毀滅者,而更可怕的是,由電磁干擾引起的不良事件依然顯示出逐年遞增的趨勢,由此可見,研究電子、電氣設備的電磁兼容是多么的重要!

 

也正是由于醫械的這樣一個特殊性,所以同樣的測試項可能等級相對其他類型產品會更嚴苛,YY 0505對射頻電磁場輻射抗擾度的等級要求是,在80 MHz~2.5 GHz頻率范圍內非生命支持設備或系統能承受3 V/m 的干擾場強,生命支持設備或系統更要達到10 V/m,試驗方法引用GB/17626.3。

 

好了,了解了電磁兼容的重要性后我們繼續今天的學習~

 

1.什么是輻射抗擾度

如果從頭看了本系列文章的話,相信這個問題已經難不倒你了,輻射發射試驗篇我們有講到輻射是能量以電磁波形式由源發射到空間的現象。雖然我們看不到摸不著,但就像空氣一樣,我們知道它是切實存在的,比如我們日常生活中經常說的手機輻射、電腦輻射等,那么通俗的講,輻射抗擾度就是電子、電氣設備或系統對這些輻射的抗干擾程度。

 

2.輻射抗擾度試驗目的

如我們開篇所講,日常生活中,我們在使用手機、電視、電腦,聽歌(無線電臺)以及開車(汽車打火裝置)時都會產生輻射發射,我們關心在進行這些動作時會對EUT造成什么樣的影響,比如打電話時對病人使用的呼吸機會造成什么影響?其實這時手機和呼吸機之間已經在進行一場較量了。

 

于是我們通過測試設備將這些干擾模擬出來,再通過一定的輔助裝置和耦合部件施加到EUT上,通過一定的監測方式來判斷EUT所受影響,那么這也就是我們進行輻射抗擾度試驗的目的:通過試驗來評價電子、電氣設備或系統抵抗輻射干擾的能力

 

3.試驗設備及必備條件

根據GB17626.3標準要求,主要試驗設備有以下幾種:

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

 

(1)信號發生器:其主要指標是帶寬,帶調幅功能,能手動或自動掃描,掃描步長及掃描點上的駐留時間可設置,信號幅度能自動控制等。

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

具體要求如下:

  1. 完全符合GB/T17626.3 標準第6章的要求;

  2. 產生覆蓋頻率80MHz-2.5GHz的載波,以及覆蓋頻率0.1Hz-1KHz的正弦波幅度調制,調制深度應包括80%;

  3. 步長及駐留時間可設置。

     

(2)功率放大器:用于放大信號并提供驅動天線達到所需的場強水平的功率。在UFA中測得的功率放大器產生的各次諧波場強應比基波場強至少低6dB

具體要求如下:

  1. 完全符合GB/T17626.3 標準第6章的要求;

  2. 有效工作頻率覆蓋80MHz-2.5GHz頻率范圍:

  3. 在EUT處測得的場強不小于18V/m;

  4. 由于功率放大器所產生的諧波和畸變應比載波放大量小15dB。

     

(3)天線:能夠滿足頻率特性要求的雙錐、對數周期、喇叭或其他線性極化天線系統。根據不同頻段配置不同類型天線,可參考前面文章,這里不再贅述~

 

(4)場強探頭及場強儀:具體要求如下:

  1. 完全符合GB/T17626.3 標準第6章的要求;

  2. 具有X、Y、Z方向性:

  3. 場強監控頻率范圍覆蓋80MHz-2.5GHz;

  4. 場強不小于18V/m。

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

 

(5)電波暗室:具有合適的尺寸,同時為了保證測試結果的對比性和重復性,要對測試場地的均勻性進行校準,能維持相對于EUT來說具有足夠空間的均勻場域(例如,有一個1.5m*1.5m的均勻場),局部安裝一些吸收材料使室內的反射減弱。當布置發生變化時(如更換吸波材料、試驗位置的移動或試驗設備的改變),都要重新進行校準。

 

(6)功率計:要求

  1. 完全符合GB/T17626.3 標準第6章的要求;

  2. 功率監控頻率范圍覆蓋80MHz-2.5GHz;

為了避免諧波導致的問題,必要時可采用低通或者帶通濾波器,確保濾波器在連接線路上不致引起諧振效應。

 

(7)輔助設備:用于記錄試驗規定場強所需的功率電平和控制產生試驗場強的電平(應確保輔助設備具有充分的抗擾度)

 

4.試驗方法及配置

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

  1. 建立校準過的騷擾場強、極化方向和調制要求;

  2. 使EUT的布置和運行與典型應用時相同,同時要做使用最多的安裝測試;

  3. 連接EUT元件之間過長的線纜應該在線的中部捆扎成大約30cm-40cm的低感性線束,若由于特殊原因不能這么做,則應在報告詳細說明電纜布置情況

  4. 在每一個試驗頻率上改變發射信號電平,測量出性能降低時的電平或規定的抗擾度電平,兩者取較低者;

  5. 在試驗方案的頻率范圍內掃描,以完成EUT的抗擾度分布圖或者確定不合格/合格的符合情況;

  6. 記錄性能降低的所有試驗參數,包括連線位置及方向的完整性描述,使結果能夠被重復;

所有EUT的測試都應在盡可能接近實際安裝配置條件下進行,除非另有規定;不要求有金屬接地板,當需要某種裝置支撐EUT時,應該選用不導電的非金屬材料制作。

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

落地式設備應置于高出地面0.05-0.15m的非導體支撐物上,使用非導體支撐是為了防止EUT的偶然接地和場的畸變,不能是由絕緣層包裹的金屬構架。如果EUT不是太大太重,提升高度也不會造成安全事故的話,也可以在0.8m高的平臺進行試驗,但應在試驗報告中注明試驗方法。

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

臺式設備EUT應放置在一個0.8m高的絕緣試驗臺上;根據設備相關的安裝說明連接電源和信號線。

 

5.試驗程序及舉例

1.確定實驗室的有關條件:氣候條件應符合EUT和測試設備各自制造商規定的運行條件的要求(一般涉及到溫濕度、大氣壓力等);電磁環境應能保證EUT正常運行且不影響試驗結果(一般情況下都會符合,有疑問可以再留言或私信討論)。

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

2.其次給出試驗依據:YY0505-2012條款36.202.3、GB17626.3-2016;

3.將EUT按照典型安裝要求進行現場布置,線纜按照制造商規定規格和型號安裝;

4.開機確定EUT的正常運行,使EUT處于正常運行狀態(排除EUT自身問題對試驗的影響);

5.確定測試計劃,應至少包括以下部分:確定EUT的典型運行條件、所用試驗設備的類型和發射天線的類型與位置、調制方式、掃描頻率、駐留時間、步長、適用的試驗等級、設備依據臺式或是落地式進行布置、確定試驗場地;

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

通常受試設備的試驗等級是根據其最終安裝環境的電磁情況來選擇的,但對大多數產品來說,在他們的產品標準或者產品族標準里已經充分考慮了使用的環境,所以它們的試驗等級已經確定。

6.令選型 RF 源工作,使其對受試設備施加干擾。利用場強探頭對 RF 源的場強測量,調整源的功率和距離以保證其能夠符合標準要求電平,對于工科醫設備輻射抗擾要求的干擾電平為 3v/m;

7.RF 源的干擾時間視受試設備的運行模式時間而定,應保證設備的敏感運行模式中都可以收到 RF 源干擾;

8.RF 源應在 EUT 的四個側面逐一進行試驗,以保證受試設備各部件都可能受擾;

9.記錄測試數據、判定測試結果

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

由此可知,測試結果為合格。

與發射試驗不同,抗擾度試驗沒有具體的數字來限定合格與否,而是一個對應的符合性準則如下:

 

在36.202規定的試驗條件下,設備或系統能提供基本性能并保持安全,不允許下列與基本性能和安全有關的性能降低:

——期間故障;

——可編程參數的改變;

——工廠默認值的復位(制造商的預置值);

——運行模式的改變;

——虛假報警;

——任何預期運行的終止或中斷,即使伴有預警;

——顯示數值的誤差大到足以影響診斷和治療;

——會干擾診斷、治療或監護的波形噪聲;

——會干擾診斷、治療或監護的圖像偽影或失真;

——自動診斷或治療設備和系統在進行診斷或治療時失效,即使伴隨著預警。

對于多功能的設備和系統,本準則適用于各種功能、參數和通道。

設備和系統可以出現不影響基本性能和安全的性能降低(例如:偏離制造商的技術要求)。

 

試驗連接圖照片如下:

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

 

試驗布置圖照片如下:

射頻電磁場輻射抗擾度試驗

 

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來源:Internet

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