多步驟短過程器具的電磁騷擾測量探討

蔡永華，程麗玲，張 斌，李 利

CAI Yong-hua, CHENG Li-ling, ZHANG Bin, LI Li

（浙江出入境檢驗(yàn)檢疫局，杭州 310020）

0 引言

智能化使得器具實(shí)現(xiàn)某一特定功能的過程變得越來越復(fù)雜，如咖啡機(jī)須由加熱、研磨、沖泡、咖啡豆渣打包和蒸汽（打沫）等諸過程才能完成研制咖啡，洗衣機(jī)由浸泡、洗滌、漂洗、脫水以及烘干等過程完成整個洗衣功能，這些器具工作時有一個共同的特征，就是實(shí)現(xiàn)某一功能不是由一個單一的過程如加熱或研磨完成，而是系列較短過程的組合，這些較短的過程其持續(xù)時間隨著實(shí)現(xiàn)功能的需要從幾秒到幾十分鐘不等，從電磁兼容騷擾產(chǎn)生的機(jī)理分析，這些不同的短過程會產(chǎn)生不同的電磁騷擾。目前電磁兼容騷擾測量，一般采用峰值預(yù)掃、最大值搜索和準(zhǔn)峰值終測的方法[1]。分析表明，對于上述描述的多步驟短過程的器具，用這種方法幾乎很難測得準(zhǔn)確值或者真值，由于器具工作的短時性，器具騷擾的出現(xiàn)也具備了短時性，同時由于器具工作時是按一個個短過程步驟順序工作的，所以該種器具還具備了騷擾出現(xiàn)的瞬變性，由此峰值預(yù)掃得到的最大值與準(zhǔn)峰值終測捕捉到的最大值往往不一致；另一方面，由于器具各步驟間的切換，最終的測量結(jié)果里還可能包含了其他類型的騷擾，這些因素將導(dǎo)致測量結(jié)果的準(zhǔn)確性得不到保證。

1 器具的多步驟短過程特性對測量結(jié)果的影響

對多步驟短過程器具測量結(jié)果進(jìn)行研究，按照其對測量結(jié)果的影響可以分為兩類，第一類測量可能會造成測試結(jié)果偏大，甚至造成器具合格誤判的嚴(yán)重后果。因?yàn)檫B續(xù)騷擾和斷續(xù)騷擾的測量方式和限值要求有著很大的區(qū)別。斷續(xù)騷擾按照上四分位法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)考核，而連續(xù)騷擾則在每個頻點(diǎn)都有最高的限定值。在評估連續(xù)騷擾的時候，我們希望能剔除由于工作過程的切換以及開關(guān)器件、半導(dǎo)體器件的開通和關(guān)斷引起的斷續(xù)騷擾疊加效應(yīng)，而實(shí)際器具發(fā)出的電磁騷擾卻沒有斷續(xù)騷擾和連續(xù)騷擾的區(qū)分，那么我們在終測連續(xù)騷擾時，若有不連續(xù)騷擾的工作過程出現(xiàn)，測試結(jié)果必將比實(shí)際連續(xù)騷擾結(jié)果偏大甚至出現(xiàn)誤判的結(jié)果。例如，在測試雙桶洗衣機(jī)電磁騷擾時，按照標(biāo)準(zhǔn)要求定時器切換引起的騷擾屬斷續(xù)騷擾，應(yīng)按照喀嚦聲的要求進(jìn)行評估，但在測量連續(xù)騷擾時由于定時器切換周期僅為幾秒，測量結(jié)果受到定時器切換的影響，包含了部分?jǐn)嗬m(xù)騷擾，導(dǎo)致測量結(jié)果里有些頻點(diǎn)超過了標(biāo)準(zhǔn)限值，但這些頻點(diǎn)卻是標(biāo)準(zhǔn)要求不需要的，顯然這樣測得的準(zhǔn)峰值結(jié)果是不可信的，不是真值。

第二類測量可能會造成測試結(jié)果偏小，按照標(biāo)準(zhǔn)要求，帶有多個工作過程的器具，每一個工作過程都需要進(jìn)行測量，而多步驟短過程器具因每一個短過程持續(xù)時間太短不能完成正常方法進(jìn)行的測試，即在峰值預(yù)掃和最大值搜索時由于器具短過程狀態(tài)的變化很難保證測到最大騷擾頻率點(diǎn)，同時即使能夠找到最大頻率點(diǎn)峰值，在進(jìn)行終測時由于器具工作過程的變化也很難保證能測到最大的準(zhǔn)峰值騷擾。圖1和圖2是某品牌咖啡機(jī)的兩次騷擾電壓測試曲線，比較不難發(fā)現(xiàn)兩次測試結(jié)果存在很大的差異，其主要原因就是咖啡機(jī)在工作中存在諸多的短過程，在峰值掃描過程中由于工作狀態(tài)的變化，導(dǎo)致峰值掃描曲線每次測量的不一致性，而準(zhǔn)峰值測量也會因?yàn)轵}擾出現(xiàn)的時間過短而可能找不到最大騷擾的頻率。

圖1 某品牌咖啡機(jī)第1次騷擾電壓測量的測試曲線

圖2 某品牌咖啡機(jī)第2次騷擾電壓測量的測試曲線

2 多步驟短過程器具電磁騷擾測量建議和測量案例

2.1 測量建議

器具的多步驟短過程工作特性會對電磁騷擾測量結(jié)果造成嚴(yán)重的影響，因此在測量時可根據(jù)器具產(chǎn)生的騷擾特性采取不同的測試手段：

1）延長器具短過程的工作時間。這個方法一般需要器具制造商方技術(shù)人員的配合，將器具的工作時間延長，使測試系統(tǒng)有足夠的時間來完成測試。

2）分段測試法。根據(jù)短過程的工作時間，在

要測試的頻域內(nèi)分成若干個子過程進(jìn)行測試，然后再對子過程測量結(jié)果進(jìn)行分析判定，最終給出測試結(jié)果。

3）直接準(zhǔn)峰值測量法。對于一些可疑頻率段，通過準(zhǔn)峰值多次掃頻，并讓器具不斷重復(fù)不穩(wěn)定的工作過程，使測試結(jié)果逐漸接近真值。

4）特征頻點(diǎn)法。在測量開始之前，先對器具的工作原理和關(guān)鍵元器件的電磁騷擾特性進(jìn)行分析，選擇可疑的頻率點(diǎn)直接進(jìn)行準(zhǔn)峰值和平均值的測量。如電機(jī)、負(fù)離子發(fā)生器等產(chǎn)生的電磁騷擾為寬帶騷擾，在整個頻域內(nèi)選擇一些關(guān)鍵點(diǎn)作為特征點(diǎn)，而開關(guān)電源、微處理器等產(chǎn)生的騷擾為窄帶騷擾，其特征頻點(diǎn)只要選擇其工作頻率的倍頻點(diǎn)即可。

5）手動測量法。這種方法要求測試時放棄接收機(jī)控制軟件系統(tǒng)，通過手動的方式保證在最短的時間內(nèi)完成特定頻段內(nèi)電磁騷擾的測量。

6）綜合分析法。在實(shí)際的測試過程中，用上述單一方法往往很難解決實(shí)際測量的結(jié)果準(zhǔn)確度問題，因此測試人員還需要對具體的器具進(jìn)行綜合分析后，選用一種或多種方法的組合進(jìn)行測量。

2.2 測量案例

針對第1節(jié)提出的兩款器具的測量問題，建議采取的測量手段：

1）雙桶洗衣機(jī)騷擾電壓的測量

首先用峰值檢波器預(yù)掃曲線并按常規(guī)方法進(jìn)行準(zhǔn)峰值測量，其次檢查測量結(jié)果和曲線，根據(jù)器具的工作原理識別可能的可疑頻率點(diǎn)，判定若是喀嚦聲，則該點(diǎn)不計(jì)入測量結(jié)果，若是連續(xù)騷擾，則對該窄小區(qū)域再次進(jìn)行手動準(zhǔn)峰值測量，找出真值。圖3為雙桶洗衣機(jī)改進(jìn)測量手段后的騷擾電壓測試曲線。

圖3 雙桶洗衣機(jī)改進(jìn)測量手段后的騷擾電壓測試曲線

2）咖啡機(jī)騷擾電壓的測量

第一步首先識別咖啡機(jī)的短過程有加熱、研磨、沖泡、咖啡豆渣打包和蒸汽（打沫），用峰值檢波器SWEEP預(yù)掃每一個短過程的曲線，了解每一過程的騷擾電壓包絡(luò)，第二步對每一過程的曲線選騷擾較高的頻率點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)峰值測量，第三步對每一過程的測量結(jié)果進(jìn)行合格判定，最終得出測量結(jié)果。

3 結(jié)束語

鑒于多步驟短過程器具不穩(wěn)定的工作特性會對電磁兼容測試結(jié)果產(chǎn)生重大影響，實(shí)驗(yàn)室必須對這些器具的工作過程加以識別和控制。對器具多步驟短過程的識別主要有兩種方法：首先是過程分析法，從器具運(yùn)行控制程序來分析，掌握器具的運(yùn)行過程并加以分析，必要時采用示波器等監(jiān)測手段來掌握運(yùn)行過程中的每一個細(xì)節(jié)包括運(yùn)

行時間、運(yùn)行電路和關(guān)鍵元器件工作狀態(tài)等。對于時間特別短的過程，要借助示波器區(qū)分是否是斷續(xù)騷擾，200ms以上的電磁騷擾要按照短過程加以識別。其次是結(jié)果分析法，電磁騷擾測試一般會以圖表的形式輸出測試結(jié)果，若測試結(jié)果的準(zhǔn)峰值大于該頻率的峰值，那么這個結(jié)果是可疑的，對于這些可疑的結(jié)果，我們必須重新分析器具的短過程工作特性，并通過第2.1節(jié)的測試方法進(jìn)行重新測量，最后獲得滿意的結(jié)果。

[1] GB4343.1家用電器. 電動工具和類似器具的電磁兼容要求 第1部分: 發(fā)射[L]. 北京 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局, 2009.Electromagnetic compatibility-Requirements for household appliances electric tools and similar apparatus-Part 1:Emission.