电磁兼容测试仪器的计量校准

电磁兼容测试仪器的计量校准

王占明

广西柳州市计量技术测试研究所广西 柳州 545001

摘要：电磁兼容测试仪器是实际应用频率比较高的一类仪器，仪器的精准度直接决定着电磁兼容测试结果的准确性。本文通过分析电磁兼容测试以及其相关仪器校准的意义，进一步分析了相关仪器计量校准的实际方法。

关键词：计量校准；电磁兼容测试仪器；谐波测试仪器

引言：当前，电力行业应用的电磁兼容测试仪器类型变得越来越多，为了保证这些测试仪器的有效应用，需要针对其特点来进行校准。基于此，本文对电磁兼容试验仪器的有效计量校准方法进行了简要描述。

1.电磁兼容测试及其相关仪器校准的意义

电磁兼容测试一般是针对电子或电气设备，在具有干扰的电磁环境当中，测试忍受电磁干扰的能力，开展该项测试的目的是为了确保实际产品的电磁兼容特性，避免后续出现麻烦。开展电磁兼容测试时，其实际选择的测试方法、仪器以及场所都是影响到测试效果的关键，其中，测试仪器是十分核心的内容，电磁兼容测试仪器具有着类型众多、精度较高的特点，但为了保证实际测试能够有效推进，还需对使用的测试仪器开展计量校准工作，由于不同仪器构造不同、功能不同，其计量校准的规范要求也是不相同的，做好计量校准有利于提升电磁兼容测试的水平。电磁兼容测试会运用到许多专用测试仪器以及常规的测试仪器，其中常规仪器主要是包括衰减器、高频信号发生器以及功率放大器设备等等，而专用测试仪器也是校准工作的关键，其包括EMI接收机、电压变化发生器、电快速脉冲群发生器以及电波暗室等等。

2.电磁兼容测试仪器的计量校准方法分析

2.1电压变化发生器的计量校准方法

电磁兼容测试仪器中的电压变化发生器一般是直接用于测试电磁兼容中电压变化的抗干扰度，实际通过该仪器的测试，可以准确获知电网在供电运行过程中具体电压变化情况。电压变化发生器中的主要构件包括提供电力的电源、电压测试模块部分以及时间相位控制电路等，在其计量校准方面，主要是涉及到两部分内容。其一是对输出电压进行计量校准，判断其是否准确，为了充分满足电压运行的需求，其实际电压值设定了几种百分比类型，分别包括40%类型、70%类型以及100%类型，要保证对应百分比的电压值能够有效输出，切实符合实际要求，因此应当进行计量校准工作；其二是校准其负载能力的控制情况，一般来说，若输出电压值百分比为40%，那么实际输出时的电压变化值应当控制在10%以内，而若是输出电压值百分比为70%，且实际电流值标准为23A，那么实际输出时的电压变化值应当控制在7%以内，而若是输出电压值百分比为100%，且实际电流值标准为16A，那么实际输出时的电压变化值应当控制在5%以内。除此之外，电压变化发生器的计量校准，还需充分考虑冲击电流的驱动能力特点以及实际装置的开关特性等等。

2.2谐波测试仪器的计量校准方法

谐波测试仪器是一种多功能的电磁兼容测试仪器，其可以测试的内容包括谐波电流与谐波电压，同时具备着功率测试仪器的测试功能。谐波测试仪器的核心构件就是谐波分析仪器，其电源类型为交流电源，根据相关的规定标准可知，谐波测试仪器需要满足小于或等于16A的谐波电流测试分析40次的频率需求，在测试分析精准度方面也有着一定要求，其应当要超过5%读数以及0.2%的额定电流精准度。谐波分析仪的校准根据其基波频率的不同，采用的校准方式也不相同，像是可独立进行使用的50HZ以及60HZ的基波频率仪器，应当要借助标准交流电源来进行校准，而对于基波频率为400HZ，且无法独立、必须要可编程交流电源连接的谐波分析仪来说，实际校准是需与可编程交流电源进行配合^[1]。

2.3电快速脉冲群发生器的计量校准方法

在许多的电磁兼容试验当中，经常会运用到电快速脉冲群发生器来开展测试工作，其主要功能是对电气或电子设备应对瞬变扰动的抗干扰能力进行测试。而为了保证实际试验能够有效推进，需确定设备的去耦网络、电快速脉冲群发生器以及直流主电源端口耦合等与实际需求相匹配，其中最重要的就是做好电快速脉冲群发生器的校准工作，目前所生产的电快速脉冲群发生器技术指标有两种，一种是其脉冲重复频率为5kHZ，具体脉冲群的周期为15ms，周期变化范围为20%；另一种是其脉冲重复频率为100kHZ，具体脉冲群的周期为0.75ms，周期变化范围为20%，同时，若是负载条件不相同，那么其单脉冲电压的峰值也不相同，比方说若实际负载条件为5Ω，负载变化范围是10%，那么负载不断增加到1000Ω时，其单脉冲电压的峰值会为20%。进行电快速脉冲群发生器的计量校准，主要使用示波器和衰减器来完成，示波器的规格为带宽大于400MHZ，实际进行发生器校准的内容包括脉冲的上升时间、脉冲的持续时间以及脉冲重复的频率等等，结合考虑实际要求，进行校准的负载条件应当选择1000Ω以及50Ω，一般先经过衰减器再经过示波器。

2.4电波暗室的校准方法

电磁兼容试验在进行的过程中，通常是需要在电波暗室内完成，因此还需对其电波暗室开展校准工作，像是射频辐射的抗干扰试验以及抗辐射程度试验等都需运用到电波暗室。电波暗室还包括半电波暗室类型以及全电波暗室类型，其中半电波暗室主要是指地面不设计吸波材料，而其他面都设计了吸波材料，全电波暗室则是所有面都设计了吸波材料。对电波暗室进行校准的要求是保持其场内的均匀性，同时对于场地的衰减项目应当做好归一化处理，一般在空的电波暗室当中对场内均匀性进行校准，在选择具体发送天线位置时，应当要保证发射场的主瓣宽度要大于其域范围，对域范围进行准确校正，场内的传感器也应当和发射天线保持着一米以内的距离，且EUT与发射天线之间的距离最好保持三米左右，通过在场内取一些均匀分布的点，测量这些点位置的场强，最后综合分析场强值来判断场内均匀性。对归一化场地衰减进行校准时，主要是采用宽带扫频法来完成，主要是先在电波暗室周围的旋转台附近设计一个校准测试的空间，然后在该空间前、后、左、右以及中间等不同位置上安装发射天线，对高度不相同的发射天线进行校准，同时还应当对垂直和水平的极化方向进行确定^[2]。

2.5EMI接收机的计量校准方法

EMI接收机全称叫做电磁骚扰测量接收设备，其一般是对连续、微弱以及幅值较强的脉冲信号测量时使用。EMI接收机的核心构件主要由中频放大器、检波器、混频器、本机振荡器、射频放大器、输入衰减器以及输出指示等构成，开展测量时具有着较高灵敏度，且具有脉冲响应特性，同时测量的动态范围也比较广，对EMI接收机的校准，主要是校准其脉冲响应，一般是针对频率以及不同的脉冲重复频率，其具有着不同的脉冲响应要求。例如，当脉冲频率为9-150kHZ，脉冲重复频率为100HZ时，其脉冲相对等效电平应当在-4.0±1.0dB，而若是当脉冲频率为9-150kHZ，脉冲重复频率大于100HZ时，则这时的脉冲会产生重叠，因此该频段的脉冲响应无法进行判别。

结论：综上所述，开展电磁兼容测试仪器的计量校准工作时，应当根据其仪器功能的不同进行校准。本文中主要研究了电压变化发生器、谐波测试仪器、电波暗室以及EMI接收机等电磁兼容测试仪器的计量校准方法，目的在于提升电磁兼容测试的水平，实际校准的过程中还需不断累积经验，提高校准质量。

参考文献：

[1] 林浩. 浅谈电磁兼容测试仪器的计量校准[J]. 山东工业技术,2019(17):231-231.

[2] 沈忱. 浅谈电磁兼容测试仪器的计量校准[J]. 百科论坛电子杂志,2020(12):185-188.