淺談汽車(chē)EMC實(shí)驗室規劃與建設

引言

隨著(zhù)我們生存空間電磁環(huán)境的日益復雜以及電子技術(shù)在汽車(chē)上的廣泛應用，所有汽車(chē)都將處在大量的外界電磁干擾和自身干擾的環(huán)境中，汽車(chē)電磁兼容（EMC）方面的問(wèn)題就會(huì )日益突出，相應的測試手段也就必須完善。

1、汽車(chē)EMC實(shí)驗室建設必要性

汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展和汽車(chē)市場(chǎng)的激烈競爭極大地促進(jìn)了各類(lèi)電氣、電子、信息設備和電子設備 在汽車(chē)上的廣泛應用。目前，電子、電器設備廣泛應用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機控制系統、自動(dòng)變速系統、制動(dòng)系統、調節系統以及行駛系統中，對汽車(chē)的**性、可靠性、舒適性起著(zhù)至關(guān)重要的作用。然而，隨著(zhù)汽車(chē)電子設備數量和種類(lèi)的不斷增加，其工作頻率的不斷增加，汽車(chē)內的電磁環(huán)境日益復雜。同時(shí)，汽車(chē)上的電子設備和器件，特別是 半導體邏輯器件對電磁干擾十分敏感，經(jīng)常發(fā)生汽 車(chē)內部電子設備相互干擾的情況。即使如此，更廣泛應用汽車(chē)電氣設備仍增加，其內部的電磁環(huán)境會(huì )更加惡劣，相互間的電磁兼容干擾也亦將愈加嚴重。

國外任何電子產(chǎn)品在應用到汽車(chē)上之前，都必須經(jīng)過(guò)性能試驗和EMC試驗；在商業(yè)化之前必須經(jīng)過(guò)各項嚴格的匹配試驗和*為關(guān)鍵的EMC認證。對未經(jīng)過(guò)嚴格試驗的電子產(chǎn)品，任何整車(chē)優(yōu)良不會(huì )采用，這也是國內企業(yè)的產(chǎn)品難以進(jìn)入國外汽車(chē)零部件供應鏈的關(guān)鍵所在。由于EMC涉及到整車(chē)的**性和可靠性，因此國外汽車(chē)整車(chē)企業(yè)不會(huì )輕易采用未經(jīng)可靠性試驗的零部件產(chǎn)品。

2、EMC實(shí)驗室建設規劃

汽車(chē)EMC實(shí)驗室分為零部件級別和整車(chē)級別兩種，整車(chē)級別實(shí)驗室除了增加了整車(chē)轉轂系統外， 剩下只有規模大小的區別。這兩種實(shí)驗室都包括測 試環(huán)境和測試系統兩部分，測試環(huán)境即汽車(chē)EMC測試所必須的半電波暗室，簡(jiǎn)稱(chēng)暗室。測試系統分為EMI測試系統和EMS測試系統，即電磁騷擾測試和電磁抗擾度測試。

2.1 EMC測試環(huán)境規劃

測試環(huán)境一半電波暗室一般情況下由暗室，控制室、功放室組成。暗室是內部鋪設了吸波材料的屏蔽室，屏蔽室的功能是避免室外的電磁波進(jìn)入實(shí)驗室內部，同時(shí)阻斷實(shí)驗室內部電磁波傳到室外；吸波材料的功能是吸收實(shí)驗室內被測件發(fā)射出的電磁波，避免產(chǎn)生反射造成的測試結果錯誤；控制室用來(lái)放置全兼容接收機、信號發(fā)生器和監測計算機等設備，用來(lái)完成對測試過(guò)程和結果的監控；功放 室內放置功率放大器。功率放大器本身具有很強的輻射，對人有損害，所以單獨放置。

圖1為某一 3 米法實(shí)驗室簡(jiǎn)圖。

圖1 3米法實(shí)驗室簡(jiǎn)圖

本身電波暗室就是模擬空曠無(wú)電磁干擾的空曠場(chǎng)所，所以EMC實(shí)驗室建議建設在相對安靜無(wú)振動(dòng)和強電磁環(huán)境中。同時(shí)專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)零部件或整車(chē)建設的EMC實(shí)驗室必須考慮排煙的問(wèn)題。針對汽車(chē)零部件EMC實(shí)驗室建議在暗室墻壁上多留出一個(gè)波導管，作用是提供光電傳輸通道或者給壓縮空氣管路的引入提供方便，該波導管將在日后實(shí)驗中會(huì )發(fā)揮巨大作用。

控制室建議安裝電話(huà)濾波器和信號濾波器，因為控制室也是一個(gè)屏蔽室，這兩個(gè)濾波器的安裝可以解決與外界溝通的問(wèn)題。

2.2 EMC測試系統規劃

EMC測試系統的選擇直接會(huì )影響到所能完成的 測試標準和該實(shí)驗室測試能力，所以有目的的調研與選擇顯得格外重要。汽車(chē)EMC標準包括國際、地 區、汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì )等標準化組織制定的相關(guān)標準。汽車(chē)EMC標準從20世紀60年代至今，已經(jīng)經(jīng)歷了50年左右的發(fā)展，各個(gè)標準組織的標準基本都包括了整車(chē)和零部件測試標準，而且各個(gè)標準之間都形成了相互對應，相互參考的關(guān)系，也就是除了在標準的嚴苛程度上的區別外，在試驗內容和試驗方法上有趨同的趨勢。

CISPR組織和ISO制定標準涵蓋了所有汽車(chē)類(lèi) EMC測試的內容，同時(shí)也給其他地區性組織和企業(yè) 標準提供了范本和基礎。

ISO和CISPR制定的有關(guān)汽車(chē)EMC標準包括下 表1中內容：

表1 ISO和CISPR有關(guān)汽車(chē)EMC標準

因為除了在標準的嚴苛程度上的區別外，試驗內容和試驗方法趨同，所以這也為資金相對缺乏的公司或機構提供了可以分步建設的機會(huì )，這個(gè)時(shí)候 就需要在規劃中詳細考慮哪些設備必須一次到位， 哪些設備可以分步提升。對于我們討論的測試系統, 如果計劃分步實(shí)施，可以考慮從測試項目或者測試強度上進(jìn)行統籌，例如：可以把獨立于暗室之外的 瞬態(tài)干擾及抗干擾設備單列，可以把靜電放電設備單列，也可以把對昂貴的功率放大器分步購置。

3、EMC實(shí)驗室建設過(guò)程中應注意的問(wèn)題

由于項目的實(shí)施一般也都是環(huán)境與系統分開(kāi)， 所以這里也分開(kāi)討論在各自建設或者選擇過(guò)程中應 注意的問(wèn)題。

3.1 EMC測試環(huán)境(半電波暗室)建設中應注意問(wèn)題

半電波暗室建設前會(huì )有如下要求必須滿(mǎn)足：

(1) 3米法暗室L*W*H大約為9m*6m*6m, 十米法暗室L*W*H大約為21m*13m*9m,實(shí)驗室要求建筑母體未被分割，且沒(méi)有任何建筑或構筑物的梁、柱；

(2) 供電系統在接入濾波器前沒(méi)有漏電保護裝 置或有隔離變壓器隔離；電力系統容量供應滿(mǎn)足測試和暗室配電要求，同時(shí)要考慮被測物用電方式和容量；

(3) 地面平整度在任意3米的距離不超過(guò)3 mm,不允許有累計誤差。在暗室的安裝范圍內，地面平整度不得有累積誤差而引起地面傾斜，因為拼接的屏蔽板都是工廠(chǎng)成品標準尺寸，如果地面不平則會(huì )造成難以拼裝并且屏蔽效果受到影響；

(4) 提供暗室獨立接地系統，地線(xiàn)地阻小于0.5歐姆；

(5) 無(wú)論是為整車(chē)或者零部件測試的實(shí)驗室都 必須考慮整車(chē)或者零部件進(jìn)入實(shí)驗室的方法，即對屏蔽門(mén)的形式要做好規劃；

(6) 地基以及實(shí)驗室地面的承重要考慮達到測 試設備以及車(chē)輛或零部件承重要求。

暗室建設過(guò)程中必須考慮如下問(wèn)題：

(7) 實(shí)驗室周邊及頂部防水，因為屏蔽材料直接的接縫處填充的屏蔽襯墊見(jiàn)水可能生銹，可以造成屏蔽效果變差；

(8) 鐵氧體背板需要選擇環(huán)保木工板，因為實(shí)驗室環(huán)境性對密閉，非環(huán)保的材料會(huì )直接造成測試環(huán)境污染；

(9) 一定要確認吸波尖劈的安裝方法，不合適的安裝方**造成安裝不牢靠或者對測試環(huán)境的污染；

(10) 各個(gè)相隔屏蔽室的接口板盡量選擇保守的接口形式，因為接口板處的屏蔽效能比較容易出問(wèn)題；

(11) 暗室和功放室的門(mén)要實(shí)現和測試系統的 關(guān)聯(lián)，以保證測試人員的**。

3.2測試系統應注意問(wèn)題

如果選擇合適的供應商EMC測試系統一般都不會(huì )存在問(wèn)題，唯壹需要注意的是該測試系統關(guān)鍵儀器與設備都是從國外進(jìn)口，國內規定進(jìn)口設備需要 重新在國內計量機構重新計量方可使用，所以這部分費用在采購前應明確。

4、結論

EMC實(shí)驗室的建設是一項相對復雜的系統工程， 需要考慮的方面不限于本文所述內容，本文所述內容僅為筆者在EMC實(shí)驗室建設過(guò)程中的體會(huì )，僅僅從規劃和建設方面就汽車(chē)EMC實(shí)驗室談?wù)効捶ê徒ㄗh。