淺談電磁兼容測試儀器的計量校準

摘 要：電磁兼容測試儀器類型眾多，實際應用中為保證測試結果的準確性，需進行計量校準，將測量誤差控制在允許范圍內，為研究及掌握電氣設備干擾狀況提供依據。本文對電磁兼容測試儀器計量校準方法進行探討，以供參考。

關鍵詞：電磁兼容測試儀器；計量校準；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.205

0 引言

電磁兼容測試儀器是電力行業應用率較高的設備，通過分析電磁兼容測試結果可充分了解電氣設備的電磁干擾狀況，有針對性的加以改進，降低電氣設備造成的電磁不良干擾。

1 電快速脈沖群發生器校準

電快速脈沖群（EFT/B）發生器主要應用在試驗中，以檢測電子、電氣設備對瞬變擾動的抗擾性情況。為保證試驗正常進行，需應用容性耦合夾與去耦網絡、直流主電源端口耦合、EFT/B發生器。國內外有很多生產EFT/B發生器廠家，如Sanki、Keytek、Schaffner等，生產的EFT/B發生器包括的技術指標有：在100kHz脈沖重復頻率時，脈沖群周期0.75ms±20%；在5kHz脈沖重復頻率時，脈沖群周期為15ms±20%。并且在不同負載條件下單脈沖電壓峰值并不同。例如，當負載為50Ω是±10%，而當負載達到1000Ω時單脈沖電壓峰值是20%。在對EFT/B發生器進行校準操作時，需應用衰減器和帶寬不能低于400MHz的示波器相連進行發生器輸出的校準，校準內容包括脈沖群脈沖的重復頻率、脈沖持續時間、脈沖上升時間。考慮到實際情況，IEC對EFT/B發生器輸出波形的校準進行規定，即要求在負載為50Ω、1000Ω下均應進行校準。

2 電壓變化發生器、諧波測試儀器校準

2.1 電壓變化發生器校準

電壓變化發生器主要應用在測試電壓變化抗擾度上，以了解電網供電時的電壓變化狀況，其中時間相位控制電路、電壓測試部分、電源是主要構件。實際應用中校準電壓變化發生器包括的主要內容有：確保輸出電壓的準確度，尤其當發生器40%、70%、100%有效輸出電壓應滿足運行電壓百分比要求；注重負載能力的控制，當40%輸出應將電壓變化控制在10%以內；當70%輸出23A時將電壓變化控制在7%；當100%輸出16A時，電壓變化控制在5%以內。同時，還應注重考慮開關特性、沖擊電流驅動能力等。

2.2 諧波測試儀器校準

諧波測試儀器具備諧波電壓、諧波電流、功率分析儀等測試功能，其中交流電源、諧波分析儀是主要構成部分。相關標準對諧波測試進行規定，一般情況下要求諧波測試儀應能對不超過16A的諧波電流實施40次以內的諧波電流分析。同時，對諧波測試儀器的準確度進行規定，要求準確度應比5%讀數和0.2%額定電流更優。針對諸如60Hz、50Hz基波頻率低且能獨立使用的諧波分析儀，可借助標準交流電源對諧波電流與電壓進行校準。針對諸如400Hz的基波頻率較高或無法與可編程交流電源分離的諧波分析儀，校準時可采用標準諧波分析儀配合可編程交流電源進行。

3 電磁騷擾測量接收機校準

電磁騷擾測量接收機（EMI接收機）可用于測量較強幅值、微弱連續波信號的脈沖信號等，其中輸出指示、檢波器、中頻放大器、本機振蕩器、混頻器、射頻放大器、校準信號源、輸入衰減器等構成，具有多種檢波方式、脈沖響應特性、測量靈敏度高、測量動態范圍大等優點。抗擾度與無線電干擾測量設備相關規范詳細要求了EMI接收機性能指標，尤其脈沖響應、中頻帶寬、衰減器、正弦波電壓測量準確度是關鍵參數，脈沖響應值應滿足表1的要求。

其中當頻率范圍在9-150kHz時，重復頻率較100Hz大時，受脈沖重疊影響無法明確判定該頻段的響應。

4 電波暗室的校準

電波暗室是開展電磁兼容性試驗的重要場所，尤其在抗輻射干擾能力、射頻輻射騷擾試驗中應用率較高。電波暗室由全電波暗室、半電波暗室之分，其中半電波暗室指地面以外的五個面均貼有吸波材料的暗室；全電波暗室指留個面均貼有希波材料的暗室。電波暗室的校準主要體現在場均勻性、歸一化場地衰減項目上，其中場地均勻性要求在測試平面內規定的16點中，將4個點剔除掉，其余12點中的最小與最大值差值不能達到6dB；歸一化場地衰減要求，頻率范圍在30MHz～1000MHz，測得值和標準差不應超過±4dB。校準場均勻性主要在空的暗室中實施，選擇發射天線的位置時應考慮校正域范圍不應超過發射場主瓣寬度。同時，場發射天線和場傳感器應保持不足1m的距離，天線和EUT相距3m為宜。將校正區域劃分成均勻的16個點，點與點之間的距離在0.5m，其中最低點應高于地面0.8m。信號經功率放大器放大后，借助發射天線使得測試平面場強達到3V/m～10V/m，使用各向同性的場強探頭，對每個點的場強進行測量，獲得其中數值較為接近的12個值，并且最小值與最大值之差不超過6dB時，可判定測試平面為均勻的。校準歸一場地衰減主要借助寬帶掃頻法實現，具體實施流程為：在電波暗室的旋轉臺附近設定“測試空間”，將發射天線安裝在該測試空間的左、右、前、后、中間位置，分別校準不同高度發射天線，以及水平和垂直極化方向。當發射天線高度固定后，接收天線會在1～4m范圍中升降，以接收最大值信號。另外，校準前后需對電纜衰減情況進行校準。

綜上所述，電磁兼容測試儀器類型眾多，不同的儀器有著不同的計量校準規范要求，以及具體的計量校準實施方法，為提高電磁兼容測試儀器計量校準水平，指導計量校準工作開展，計量人員應注重不同電磁兼容測試儀器計量校準方法學習與研究，積累豐富的計量校準經驗，不斷提高計量校準質量。

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