任务9产品电磁兼容能力检验.ppt

任务9. 产品电磁兼容能力检验,佘少华 兰小海,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,2,一、 电磁兼容概述,主要内容 1.1 什么叫电磁兼容 1.1.1 电磁兼容的定义 1.1.2 电磁兼容的研究领域 1.2 实施电磁兼容的目的 1.2.1 电磁干扰及其危害 1.2.2 国家标准及国际标准的要求,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,3,1.1 什么叫电磁兼容,1.1.1 电磁兼容的定义 国家标准 GB/T4365-1995电磁兼容术语： “设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。”,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,4,特色定义： “电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱资源条件下，各种用电设备（分系统、系统，广义的还包括生物体）可以共存并不致引起降级的一门科学。”,1.1.1 电磁兼容的定义(续),2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,5,要素： 电磁环境是由空间、时间、频谱三个要素组成的。要解决电磁兼容问题，离不开空间、时间、频谱这三要素。这也就是我们说的电磁环境。 电磁兼容要求： 在共同的电磁环境中，任何设备、分系统、系统都应该不受干扰并且不干扰其他设备。,1.1.1 电磁兼容的定义(续),2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,6,1.1.2 电磁兼容的研究领域,电磁兼容涉及的问题可以归结为五大方面： （1） 骚扰源特性的研究 包括电磁骚扰产生的机理，频域与时域的特性，表征其特性的主要参数，抑制其发射强度的方法等等。 （2） 敏感设备的抗干扰性能 在电磁兼容领域中，被干扰的设备或可能受电磁骚扰影响的设备称为敏感设备，或者在系统分析中称为骚扰接收器。如何提高敏感设备的抗干扰性能，是电磁兼容领域中的研究问题之一。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,7,1.1.2 电磁兼容的研究领域（续）,（3） 电磁骚扰的传播特性 研究电磁骚扰如何从骚扰源传播到敏感设备上去，包括辐射与传导。 电磁兼容领域中传播特性研究的特点：源的非理想化（源的频域、时域特性的复杂性以及源的几何参数的复杂性）以及宽的频率范围。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,8,1.1.2 电磁兼容的研究领域（续）,（4）电磁兼容测量 包括测量设备、测量方法、数据处理方法以及测量结果的评价等等。 由于电磁兼容问题的复杂性，理论上的结果往往与实际相距较远，因而使得电磁兼容测量显得更为重要。 由于电磁骚扰源在频域与时域特性的复杂性，为了各个国家、各个实验室测量结果之间的可比性，必须详细规定测量仪器的各方面指标，并且各个国家的仪器指标应该严格地相同。 标准中采用的表征电磁噪声的参数（例如：峰值、准峰值、有效值、平均值）都是用等效于某一个特定参数的正弦信号定标的。亦即：测量得到的电磁噪声电平是等效于某个正弦信号的电平。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,9,1.1.2 电磁兼容的研究领域（续）,（5） 系统内与系统间的电磁兼容性 在一个系统之内或系统之间，EMC问题往往要复杂得多： 干扰源可能同时也是敏感设备； 传播的途径往往是多通道的； 干扰源与敏感设备不只一个等等。 这就需要我们对系统内的或系统间的电磁兼容问题进行分析与预测。 近年来，对系统内与系统间的电磁兼容问题的研究，除了“分析”以外，已开始研究“综合”。这方面的进展将对电磁兼容学科起到十分重要的促进作用。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,10,1.2 实施电磁兼容的目的,1.2.1 电磁干扰及其危害 在电磁环境中，电磁干扰造成的危害是各种各样的，可能从最简单的令人烦恼的现象直到严重的灾难。 一些电磁干扰可能造成的危害： 干扰电视的收看、广播收音机的收听。 在数字系统与数据传输过程中数据的丢失。 在设备、分系统或系统级正常工作的破坏。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,11,1.2.1 电磁干扰及其危害（续）, 医疗电子设备（例如：医疗监护仪、心电起搏器等）的工作失常。 自动化微处理器控制系统（例如：汽车的刹车系统、防撞气囊保护系统）的工作失控。 导航系统的工作失常。 起爆装置的无意爆炸。 工业过程控制功能（例如：石油或化工）的失效。 除此之外，强电场还会对生物体造成影响。 由此可见，电磁环境的恶化，会导致多方面的后果。 开展电磁兼容研究，加强电磁兼容管理，降低电磁骚扰，避免电磁干扰，是当务之急。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,12,1.2.2 国家标准及国际标准的要求,由于电子设备的发展及广泛应用，造成了复杂的电磁环境，干扰日益严重。这就促使电磁兼容 （Electromagnetic Compatibility 简称为EMC）技术的出现并迅速发展起来。 相应的国家及国际标准出台则使对电磁兼容管理提高到法律的高度，从而进一步地促进了电磁兼容的发展。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,13,1.2.2 国家标准及国际标准的要求(续),现在各国家、军队部门以及世界组织均成立了相应的管理组织或部门，出台了许多有关标准、规定和措施。例如欧洲的CE指令、美国的FCC联邦法规都有相应的电磁兼容要求。 我们国家对产品的电磁兼容性能也制订了一系列强制性或推荐性标准，并通过市场监督抽查和国家强制性产品认证（即3C认证）等措施来保证市场销售的产品的电磁兼容符合性。 因此，产品的电磁兼容符合性是国家标准及国际标准的要求。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,14,二、国内外电磁兼容发展动态,主要内容 2.1 电磁兼容起源及其发展 2.2 世界主要国家、地区的电磁兼容管理及实施情况 2.3 国内EMC的发展与3C认证的EMC要求,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,15,2.1 电磁兼容起源及其发展,在人类尚未发明发电机和使用电能之前，地球上就存在自然界产生的电磁现象。 电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎和电磁效应的现象同时被发现。 1823年安培发表了电流产生磁力的基本定律。 1831年法拉第发现电磁感应现象，总结出电磁感应定律，揭示了变化的磁场在导线中产生感应电动势的规律。 1840年美国人亨利成功地获得了高频电磁振荡。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,16,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),1864年麦克斯韦综合了电磁感应定律和安培全电流定律，总结出麦克斯韦方程，提出了位移电流的理论，论述了电和磁的相互作用并预言电磁波的存在。为认识和研究电磁干扰现象奠定了理论基础。 1881年英国科学家希维赛德发表了“论干扰”的文章，标志着研究干扰问题的开端。 1888年德国物理学家赫兹首创了天线，第一次把电磁波辐射到自由空间，同时又成功地接收到电磁波，用实验证实了电磁波的存在，从此开始了对电磁干扰问题的实验研究。 1889年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题，使干扰问题研究开始走向工业化和产业化。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,17,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),二十世纪以来，随着通信、广播等无线电事业的发展，使人们逐渐认识到需要对各种电磁干扰进行控制。 成立了国家级以及国际间的组织，如： 德国的电气工程师协会、国际电工委员会（IEC）、国际无线电干扰特别委员会（CISPR）等。开始对电磁干扰问题进行世界性有组织的研究。 为了解决干扰问题， 40年代初提出电磁兼容性的概念。 1944年德国电气工程师协会制订了世界上第一个电磁兼容性规范VDE0878。 1945年美国颁布了美国最早的军用规范JAN-I-225。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,18,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),电磁兼容性概念的提出，使电磁干扰问题由单纯的排除干扰，逐步发展成为保证设备在电磁环境中正常工作能力的系统工程。 电磁兼容学科在认识电磁干扰、研究电磁干扰和控制电磁干扰的过程中得到发展。 深入阐述了电磁干扰产生的原因，分清了干扰的性质； 深刻研究了干扰传输及耦合的机理，系统地提出了抑制干扰的技术措施； 制定了电磁兼容的系列标准和规范； 建立了电磁兼容试验和测量的体系； 解决了电磁兼容设计、分析和预测的一系列理论和技术问题。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,19,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),七十年代以来，电磁兼容技术逐渐成为非常活跃的学科领域之一，较大规模的国际性电磁兼容学术会议，每年召开一次。 美国最有影响的电子电气工程师协会“IEEE”的权威杂志，专门设有EMC分册。 美国学者B.E.凯瑟撰写了系统性的论著电磁兼容原理。 美国国防部编辑出版了各种电磁兼容性手册，广泛应用于工程设计。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,20,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),到八十年代，美国、德国、日本、前苏联、法国等经济发达国家在电磁兼容研究和应用方面达到了很高的水平。 主要研究和应用的内容包括电磁兼容标准和规范、分析设计和预测、试验测量和开发屏蔽导电材料、培训教育和管理等。 在工程应用方面研制出高精度的电磁干扰及电磁敏感度自动测量系统。 开发出多种系统内和系统间电磁兼容性计算机分析和预测软件。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,21,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),形成了一套完整的设计体系，还开发研制成功多种抑制电磁干扰的新材料和新工艺。 电磁兼容设计成为民用电子设备和军用武器装备研制中必须严格遵循的原则和步骤。 在产品设计、加工、检测、试验和使用的各个阶段都要考虑电磁兼容技术和管理。 电磁兼容性成为产品可靠性保证中的重要组成部分。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,22,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),九十年代，电磁兼容性工程已经从事后检测处理发展到预先分析评估、预先检验、预先设计。 把过去用于研制后期试验测量和处理以及返工补救的费用安排到加强事前设计和预测检验中来。 电磁兼容技术已成为现代工业生产并行工程系统的实施项目组成部分。 产品电磁兼容性达标认证已由一个国家范围发展到一个地区或一个贸易联盟采取统一行动。 从1996年1月1日开始，欧洲共同体12个国家和欧洲自由贸易联盟的北欧6国共同宣布实行电磁兼容性许可证制度，使得电磁兼容性认证与电工电子产品安全性认证处于同等重要的地位。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,23,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),在我国对电磁兼容理论和技术的研究起步较晚。 80年代初才组织系统地研究并制订国家级和行业级的电磁兼容性标准和规范。 1981年颁布了第一个航空工业较为完整的标准HB5662-81飞机设备电磁兼容性要求和测试方法。 八十年代以来，国内电磁兼容学术组织纷纷成立，学术活动频繁开展。 1987年召开了第一届全国性电磁兼容性学术会议。 1990年在北京成功地举办了第一次国际电磁兼容性学术会议，标志着我国电磁兼容学科的迅速发展并开始参与世界交流。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,24,2.1 电磁兼容起源及其发展(续),九十年代以来随着国民经济和高科技产业的迅速发展，电磁兼容技术受到格外重视。 并投入了较大的财力和人力建立了一批电磁兼容性试验测试中心，引进了许多先进的电磁干扰及敏感度自动测试系统和试验设备。 在电磁兼容性工程设计和预测分析方面也开展了研究并逐渐开始实际应用。 在部分高等院校中开设了电磁兼容原理及设计课程，翻译和编写了一批教材。 1993年由国家军用标准化中心组织编写了电磁兼容性工程设计手册，表明我国军用设备的电磁兼容性工程设计进入全面实施阶段。 此后，在标准和规范的研究与制订方面有了较大进展，到目前已制定了近百个国家标准和国家军用标准。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,25,2.2 世界主要国家、地区的电磁兼容管理及实施情况,经济发达国家和地区对电磁兼容问题都较为重视，政府甚至采取立法和认证程序来管理相关产品的电磁兼容性能，对不符合者采取非常严厉的处罚行动。 欧盟的“CE EMC”指令和美国的FCC法规的对世界的影响尤为深远。 世界各国对于EMC的管理，一般可分为两种管型式： 部份的国家只管制电机、电子产品的电磁辐射干扰部份（EMI），如美国； 另有部份国家也增加了电磁抗扰性（EMS）的管制，如欧盟地区。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,26,2.2.1 欧盟,(1) CE指令 欧盟89/336/EEC EMC指令要求从1996年开始，凡欲进入欧共体市场的电子、电器和相关产品一定要符合有关电磁兼容标准要求，并在产品上粘贴符合性标记“CE”。 （注：在有关产品使用“CE”标志，除电磁兼容指令外，还应符合相应的“LVD”低电压指令等所有相关指令的要求）。 欧盟对有关产品的电磁兼容性要求一般包括电磁骚扰和抗扰度两个方面的内容。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,27,2.2.1 欧盟（续）,(2) CE标记 欧洲联盟包括十五个国家：英、法、荷、比利时、西班牙、卢森堡、奥地利、芬兰、瑞典、丹麦、德、希腊、葡萄牙、爱尔兰、意大利。 CE指定由欧盟总部所制订，该指令落实各会员国，由会员国立法成为国内法令之后，就具有强制性。 而CE标记的CE二个字代表为欧盟“European Community“的缩写。 CE标记是采取自我宣告（EC Declaration of conformity ,Doc）方式。 如果产品满足了EMC要求，检测单位会将产品的型式试验（Type Test）报告等给厂商。 厂商建立产品技术档案，自我宣告产品已符合相关指令，按规定作成CE标记，贴示于适当位置。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,28,2.2.2 美国,(1) FCC法规 美国联邦通讯委员会（Federal Communications Commission , FCC）在1979年特别制定各种产品的电磁辐射干扰法规，法规编号从Part0Part100，涵盖了各项电机、电子产品。 FCC目前对有关产品的要求主要是电磁骚扰特性。FCC Part15、Part18、Part68分别是关于射频设备（含广播接收机、数字设备等）、工-科-医射频设备和通信设备的电磁骚扰特性的限制要求。 以国内厂商最有关的部份FCC Part15为例：此章是管制产品电磁辐射部份，主要分为非有意辐射产品与有意辐射产品两大类。 随着产品的日新月异，FCC制定电磁辐射干扰法规已逐渐朝着国际无线电干扰特别委员会（CISPR）的标准编订方式在修订。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,29,2.2.2 美国（续）,(2) FCC标记 自1996年8月起，部分产采用通过制造商自我宣告（DOC）的模式。 只要厂商的产品在FCC法规分类中属于DOC类，产品满足了EMC要求后，便可以依检验单位提供的产品型式试验报告等证明文件，实行自我宣告。 若厂商的产品在FCC法规分类中属于认证（Certification）类产品，则厂商必须先加入FCC会员。 产品满足了EMC要求后，便可以依检验单位提供的型式试验报告等证明文件向FCC认可的TCB（Telecommunications Certification Body）申请FCC ID。 按规定做成FCC标记，贴于产品适当位置。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,30,2.2.3 日本,日本自1985年起，由机械、电子等四个产业公会联合起来，成立一个类似财团法人团体VCCI（VOLUNTARY CONTROL COUNCIL FOR INTERFERENCE）。 制定出一个自愿性认证法。 其中VCCI法规的V-2便是电磁辐射干扰规定。 1995年起，厂商只要加入VCCI会员，并每年缴交年费，便可依检验单位提供的产品型式试验报告等证明文件，向日本VCCI报备登录。 按规定作成VCCI标记，贴于产品适当位置。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,31,2.2.4 新西兰与澳大利亚,新西兰与澳大利亚的电磁兼容管理主要是依据1992年公告的无线电波法（Radio Communication Act）。 该法于1996年1月1日生效，并于1997年1月1日起强制实施。 对信息技术设备产品需符合AS/NZS 3548电磁辐射干扰规定。 澳洲所管制的EMC架构与欧盟CE-Marking的EMC大致雷同，均采自我认证的方式。依产品标准执行且通过测试后，签署一自我宣告书（DOC）即可。 所不同的是宣告书必须由澳洲境内的进口商、供货商或制造商签署宣告； 另澳洲政府还要求每一澳洲本地的供货商或进口商必须向其执行单位ACA(Australian Communications Authority)登录。按规定作成C-Tick标记，贴于产品适当位置。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,32,2.2.5 台湾地区,台湾标准检验局（BSMI）为了控制岛内电子、电机产品的电磁辐射干扰，于1995年5月公布商品电磁兼容性管理办法。 并于1996年7月正式公告自1997年1月1日起管制复印机等产品的电磁兼容性能，之后陆续管制信息周边产品、家电与广播音响产品。 而标准检验局也依据CISPR与IEC的EMC标准，逐渐修订岛内相应标准CNS，例如CNS13438就是信息类产品的标准。 岛内申请厂商其产品符合了EMC要求后，便可以依检验单位提供的电磁兼容型式试验报告及其它必要的文件资料。填具申请书后，向所在地检验机构申请后，由检验机构核发检磁号码证书。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,33,2.3 国内EMC的发展与3C认证的EMC要求,为了减少电磁干扰所造成的危害，提高产品的电磁兼容性能，保护人身健康、设备安全和电磁环境，保护用户和消费者的利益， 自二十世纪八十年代以来，中国国家质量技术监督局开始系统地组织制定有关电磁兼容的国家标准。 到目前已制定了近百个国家标准。 这些标准的实施，为提高产品和系统的电磁兼容性能起到了极大的促进作用。 我国从九十年代开始逐步开始对电子电器及其他相关产品的电磁兼容性能进行相应的管理。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,34,2.3 国内EMC的发展与3C认证的EMC要求(续),我国相应的质量管理部门九十年代主要通过以下几种方法来逐步展开对电磁兼容的质量管理。 对国内生产销售的产品主要通过： 国家或地方、行业质量管理部门组织的产品质量市场监督抽查； 工业产品生产许可证制度； 电磁兼容认证等方式进行管理。 对进口产品，则通过进口商品安全质量许可证制度和电磁兼容强制检验来进行管理。 自2000年开始对六类进口商品（个人计算机、显示器、打印机、开关电源、电视机和音响设备）实施电磁兼容强制检验。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,35,2.3 国内EMC的发展与3C认证的EMC要求(续),到本世纪初，随着我国的经济的进一步发展和对外开放的持续深入的实施，我国在进口产品质量安全许可和强制性产品认证工作上存在内外不一致的问题日益突出。 为此，国务院领导做出了对进口产品质量安全许可制度和国产品强制性认证制度实行“四个统一”的批示。 即：统一标准、技术法规和合格评定程序；统一目录；统一标志；统一收费。 基于以上理由，由国家质量监督检验检疫总局和国家认证认可监督管理委员会共同制定了强制性产品认证管理规定（以下简称为规定）,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,36,2.3 国内EMC的发展与3C认证的EMC要求(续),规定于2001年11月21日审议通过，自2002年5月1日起施行，过渡期为一年。 强制性产品认证的主管单位为国家认证认可监督管理委员会。 认证标志的名称为“中国强制认证”（英文名称为“China Compulsory Certification”，英文缩写为“CCC”，） 该标志可简称为“3C”标志，该认证也简称为CCC认证或3C认证。 2001年12月3日发布第一批实施强制性产品认证的产品目录（以下简称为目录），目录共有19类132种产品。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,37,2.3 国内EMC的发展与3C认证的EMC要求(续),按规定要求：为完善和规范强制性产品认证工作，切实维护国家、社会和公众利益， 凡列入强制性产品认证目录的产品，必须经国家指定的认证机构认证合格、取得指定认证机构颁发的认证证书、并加施认证标志后，方可出厂销售、进口和在经营性活动中使用。 对列入目录内的产品，从2002年5月1日起受理申请，自2003年5月1日起，未获得强制性产品认证证书和未加施中国强制性认证标志的产品不得出厂、进口、销售。 按原规定要求，该规定应于2003年5月1日起开始强制实施。 由于众所周知的原因，国家认证认可监督管理委员会（CNAL）发布2003年第38号公告，将强制实施日期推迟到2003年8月1日。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,38,2.3 国内EMC的发展与3C认证的EMC要求(续),根据规定要求，自实施之日起： 强制性产品认证取代此前的中国电工产品认证委员会（CCEE）实施的电工产品安全认证（简称长城认证或CCEE认证）、 中国进出口质量认证中心（CQC）实施的进口商品安全质量许可制度、 中国电磁兼容认证中心实施的电磁兼容认证（简称CEMC认证）。 列入目录的产品也同时取消相应的生产许可证制度。 与此前的管理方式不同的是，3C认证首次在国内将电磁兼容的管理纳于强制认证的范畴（此前只是对六类进口商品实施电磁兼容强制检验）。 凡是列入3C目录的产品，按相应的强制性认证实施规则，若包含电磁兼容检测项目，则对其电磁兼容强制检验作为3C认证一部分内容来管理。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,39,2.3 国内EMC的发展与3C认证的EMC要求(续),现阶段，我国相应的质量管理部门主要以以下几种方法来展开对电磁兼容的质量管理。 对列入3C目录的产品，通过3C认证的方式进行管理； 对未列入3C目录的产品，则通过自愿认证的方式进行管理。 另外，无论产品是否列入3C目录，只要在国内生产或销售，都需要接受国家或地方的行业或质量管理部门组织的产品质量市场监督抽查和行业监督抽查。 对抽查产品的电磁兼容检测按国家相应的强制实施标准进行。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,40,三、电磁兼容理论基础,主要内容 3.1 电磁兼容基本名词及术语 3.1.1基本名词术语 3.1.2电磁兼容测试中常用单位 3.2 电磁干扰形成的三要素 3.3 电磁骚扰源的特性 3.4 电磁骚扰传播特性,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,41,3.1.1 基本名词术语,（电磁）发射（electromagnetic）emission “从源向外发出电磁能的现象。”电磁兼容中的发射既包含传导发射，也包括辐射发射。 电磁骚扰 electromagnetic disturbance “任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化。” 电磁骚扰还包括了无用信号。 电磁干扰 electromagnetic interference “电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。” 由以上两个术语可见：电磁骚扰仅仅是电磁现象，即指客观存在的一种物理现象，它可能引起降级或损害，但不一定已经形成后果。而电磁干扰是由电磁骚扰引起的后果。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,42,3.1.1 基本名词术语(续),（性能）降低 degradation（of Performance） “装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。” 此种非期望偏离（指向坏的方向偏离）并不意味着一定会被使用者觉察，但也应视为性能降低。 电磁环境 electromagnetic environment “存在于给定场所的所有电磁现象的总和。” “给定场所”即“空间”；“所有电磁现象”包括全部“时间”与全部“频谱”。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,43,3.1.1 基本名词术语(续),电磁噪声 electromagnetic noise “一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。” 一般认为无线电频率从10kHz开始向上。而“电磁”现象则包括所有的频率，除无线电频率外，还包括所有的低频(包括直流)电磁现象。 无用信号 unwanted signal， undesired signal “可能损害有用信号接收的信号。” 干扰信号 interfering signal “损害有用信号接收的信号”。 比较以上两条术语可见，差别仅在于无用信号是“可能损害”，而干扰信号是“损害”。表明无用信号在某些条件下还是有用的无害的；而干扰信号任何情况下都是有害的。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,44,3.1.1 基本名词术语(续),（对骚扰的）抗扰度 immunity（to a disturbance） “装置、设备或系统面临电磁骚扰下降低运行性能的能力。” （电磁）敏感性 （electromagnetic）susceptibilityEMS “在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。注：敏感性高，抗扰度低。” 抗扰度与敏感性都反应的是装置、设备或系统的抗干扰的能力，仅仅是从不同的角度而言。在国际与国内，军用标准体系常用敏感性这一术语；而民用标准体系惯用抗扰度一词。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,45,3.1.1 基本名词术语(续),骚扰限值（允许值） limit of disturbance “对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平。” 干扰限值（允许值） limit of interference “电磁骚扰使装置、设备或系统最大允许的性能降低。” (来自骚扰源的)发射限值 emission limit (from a disturb source) “规定电磁骚扰源的最大发射电平。” 发射裕量 emission margin “装置、设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。”,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,46,3.1.1 基本名词术语(续),（时变量的）电平 level（of time varying quantity） “用规定方式在规定时间间隔内求得的诸如功率或场参数等时变量的平均值或加权值。” (骚扰源的)发射电平 emission level (of a disturbance source) “用规定的方法测得的由特定装置、设备或系统发射的某给定电磁骚扰电平。” (电磁)兼容电平 (electromagnetic) compatibility level “预期加在工作于指定条件的装置、设备或系统上规定的最大电磁骚扰电平。” 注：实际上电磁兼容电平并非绝对最大值，而可能以小概率超出。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,47,3.1.1 基本名词术语(续),抗扰度电平 immunity level “将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能正常工作并保持所需性能等级时的最大骚扰电平。” 也就是说：超过此电平，该装置、设备或系统就会出现性能降低。而敏感性电平，是指刚刚开始出现性能降低的电平。所以对某一装置、设备或系统而言，扰抗度电平与敏感性电平是同一个数值。 抗扰度限值 immunity limit “规定的最小抗扰度电平。”,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,48,3.1.1 基本名词术语(续),抗扰度裕量 immunity margin “装置、设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值。” (电磁)兼容裕量 (electromagnetic) compatibility margin “装置、设备或系统的抗扰度限值与骚扰源的发射限值之间的差值。” 骚扰抑制 disturbance suppression “削弱或消除电磁骚扰的措施。” 骚扰抑制是加于电磁发射器（源）上的措施。 干扰抑制 interference suppression “削弱或消除电磁干扰的措施。” 干扰抑制是加于敏感设备（被干扰对象）上的措施。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,49,几个术语之间的相互关系,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,50,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,51,3.1.2 电磁兼容测试中常用单位,在电磁兼容测量中常用不同的量纲，单位也不尽相同。分述如下： 功率 电压 电流 功率密度与电场强度 磁场强度,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,52,3.1.2 电磁兼容测试中常用单位,功率 功率的基本单位为瓦（W），即焦耳/秒（J/s）。 为了表示宽的量程范围，常常引用两个相同量比值的常用对数，以“贝尔”（B）为单位。但贝尔是个较大的值。 为了使用方便，采用贝尔的110，即分贝（dB）为单位， 即： PdB=10 lg（P2/P1） PdBW=10 lg（PW /1W） 若以1mW为0dB， 0dBm = -30dBW dBmW通常省略为dBm。 频谱分析仪常以分贝毫瓦（dBm）表示其输人电平。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,53,3.1.2 电磁兼容测试中常用单位（续）,电压 对于纯阻性负载： P=V2 / R 若以分贝（dB）表示， VdB=20 lg（V2 / V1）=20lg（VV /1） dBV通常省略为dB 显然： 0dB = 120dBV dB与dBm之间的关系：PdBm= VdB 90 10 lg（R /1） 对于50的系统： PdBmVdB 107dB,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,54,3.1.2 电磁兼容测试中常用单位（续）,电流 常以dB为单位，即： IdBA = 20 lg（IA /1A） 磁场强度与电场强度 HA/m = EV/m / Z HA/m = EV/m / Z 当ZZ0120写为分贝形式： HdB（A/m） = EdB（V/m）- 51.5dB,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,55,3.1.2 电磁兼容测试中常用单位（续）,功率密度与电场强度 有时用空间的功率密度S表示电磁场强度，尤其是在微波波段。因为在微波波段，测量功率比测量电压容易，而且也具有实际意义。 功率密度的基本单位为W/m2。常用的单位为mW/cm2或W/cm2。 它们之间的关系为：SW/m210 SmW/cm20.01 SW/cm2 除需要进行场强换算外，一般功率密度不再转换为分贝形式。 Z0为自由空间波阻抗：Z0120 S = E2 / Z0 。 则在自由空间，功率密度S与电场强度E的关系化为分贝： SdB（W/m2）=EdB（V/m） 25.8dB SdB（mW/m2）=EdB（V/m） 155.8dB SdB（W/m2）=EdB（V/m） 125.8dB,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,56,3.2 电磁干扰形成的三要素,形成电磁干扰必然具备三个基本要素: 电磁骚扰源， 耦合途径或传播通道， 敏感设备。 电磁兼容设计即是从这三个基本要素出发。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,57,3.2.1 电磁骚扰源,电磁骚扰源包括自然骚扰源和人为骚扰源。 2.3.1.1 自然骚扰源包括： 来自银河系的电磁噪声；来自太阳系的电磁骚扰；来自大气层的电磁骚扰；热噪声。 2.3.1.2 人为骚扰源包括： 工科医（射频）设备；高压电力系统与电力电子系统；电牵引系统；内燃机点火系统；声音和广播电视接收机；家用电器、电动工具与电气照明；信息技术设备；静电放电；核电磁脉冲；通讯、广播、定位等大功率设备。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,58,3.2.2 电磁骚扰的传播途径,电磁骚扰的传播途径包括传导耦合和辐射耦合。 传导耦合包括互传导耦合和导线间的感性与容性耦合。 辐射耦合包括近场耦合和远场耦合。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,59,3.2.2 电磁骚扰的传播途径（续）,传导耦合必须在骚扰源和敏感设之间有完整的电路连接，骚扰信号沿着这个连接电路传递到敏感设备，发生干扰现象。 这个传输电路可包括：导线、设备的导电部件、供电电源、公共阻抗、接地平面、电阻、电感、电容、和互感元件等。 辐射耦合是通过介质以辐射电磁波形式传播，骚扰能量按电磁波的规律向周围空间发射。 常见的辐射耦合有三种： 骚扰源天线发射的电磁波被敏感设备天线意外接收，称为天线对天线耦合 空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合 两根平行导线之间的高频信号感应，称为线对线感应耦合,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,60,3.2.3 电磁骚扰敏感设备,所有的低压小信号的设备都是电磁骚扰的敏感设备。 电磁骚扰以辐射和传导方式侵害敏感设备的。 端口就如传输的“界面”，通过这些端口，电磁骚扰进入（或出自）被考虑的设备。 骚扰现象的性质和骚扰程度与端口的类型有关。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,61,3.2.4 端口,辐射骚扰出现在设备周围的媒体中，而传导骚扰出现在各种金属性媒体中。 端口的概念可以对各种媒体加以区分： 外壳端口； 交流电源端口； 直流电源端口； 控制线信号线端口； 接地端口，即系统和地或参考地之间的连接。 各种类别的兼容电平是按照对应的端口概念作出的。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,62,电磁骚扰进入设备的端口,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,63,3.3 电磁骚扰源的特性,3.3.1 电磁骚扰（EMI）定义 电磁骚扰由无用的、乱真的传导、辐射电信号组成，能造成系统或设备的性能发生不允许的劣化。 电磁骚扰的特性： 电磁骚扰的起源于传导或辐射的有害发射。 在时域内，电磁骚扰可以是瞬变的、脉冲的或稳态的。 在频域内，电磁骚扰所包含的频率分量范围可从50Hz的低工频直到微波波段。 电磁骚扰信号可以是窄带或宽带的，相参或非相参的、人为的或自然的。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,64,3.3.2 电磁骚扰源分类,电磁骚扰源大致可分为自然骚扰源和人为骚扰源。 人为骚扰源又可进一步区分为有意的和无意的（偶然的）。 电磁骚扰源还可分为宽带或窄带骚扰。 宽带骚扰可以进一步分为相参或非相参的。 窄带电磁骚扰：其振幅随频率变化（频谱密度函数）的频率范围窄于指定感受器的带宽。 在窄带噪声环境中，一旦感受器的带宽大于噪声信号的频率范围时，感受器的响应就与其带宽无关。 窄带噪声频谱密度在感兴趣的频率范围内是频率函数的一根谱线。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,65,3.3.2 电磁骚扰源分类（续）,宽带电磁骚扰：其振幅随频率变化（频谱密度函数）的频率范围大于指定感受器的带宽。 在宽带噪声环境中，感受器的响应对相参噪声信号而言与其频率带宽成比例，对非相参噪声信号而言与其频率带宽的平方根成比例。 宽带信号的频谱密度振幅函数，除了是频率的函数外，还要用指定的带宽来表示。 宽带噪声频谱密度在感兴趣的频率范围内是频率的连续函数。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,66,3.3.3 电磁噪声的频谱,研究电磁噪声的传播问题是一项困难的工作，原因之一就是电磁噪声的频谱非常宽。 以一周期梯形脉冲为例，其时域波形如右上图所示。则谱如右下图所示。 右下图所示的负的幅度表示相位相反。图中各条谱线顶端的包络实际上是不存在的。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,67,3.3.3 电磁噪声的频谱（续）,通过例子我们对频谱有了一个总的概念。 我们不必要去研究每一条谱线及其相位，甚至对其包络的变化细节也不必过分地关心。 一般只需注意包络顶端连线的变化规律，就能对不同时域波形相应的频域特性有个大体的了解。 这种了解对于理解电磁噪声的传播以及电磁兼容测量够了。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,68,3.3.4 电磁骚扰的幅度（电平）,骚扰幅度可表现为多种形式： 可用不同型号的幅度分布（即概率，确定的幅度值出现次数的百分率）表示； 可用正弦的（具有确定的幅度分布）或“随机的”概念来说明骚扰性质。 所谓随机，简单说，就是未来值不能肯定地预测。 随机噪声的典型代表是热噪声和冲击噪声。 冲击噪声：它们是一些在时间上明显地分开的、稀疏的、且前后沿很陡的脉冲； 热噪声：它们是彼此重叠的，多次发生的，且在时间上不易分开的密集脉冲。 这些集脉冲在幅度性质上是不易确定的骚扰。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,69,3.3.5 电磁骚扰的波形,电气干扰有各种不同的波形，如矩形波、三角波、余弦形波、高斯形波等等。 由于波形是决定带宽的重要因素，设计人员应很好地控制波形。 为了保持定时准确度或保证某种形式的准确动作，有时需要上升很陡的波形。 然而，上升斜率越陡，所占的带宽就越宽。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,70,3.3.5 电磁骚扰的波形（续）,各种波形占用带宽由宽到窄的排列为： 矩形波锯齿波梯形波三角波余弦形波高斯形波。 由此可见，使干扰减小到最小的方法之一是在可靠工作的情况下使设计的脉冲波形，具有尽可能慢的上升时间。 通常脉冲下的面积决定了频谱中的低频含量，而其高频成份与脉冲沿的陡度有关。 在所有脉冲中，高斯脉冲的占有频谱最窄。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,71,3.3.6 电磁骚扰的出现率,骚扰信号在时间轴上出现的规律称为出现率。 按出现率把电函数分为周期性、非周期和随机的三种类型来考虑。 周期性函数是指在确定的时间间隔（称之为周期）内能重复出现； 非周期性函数则是不重复的，即是没有周期，但出现是确定的，而且是可以预测的。 随机函数则是以不能预测的方式变化的电函数，即它的表现特性是没有规律的。 随机函数的定义允许限定其幅度或频率成份，但要防止用时间函数来分析、描述它。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,72,3.3.6 电磁骚扰的出现率（续）,通常干扰问题中遇到的周期电压和电流是功能性的。 它们的产生是为了特定的目的，如50Hz电源及其谐波或遥测信号。 许多非周期性电压和电流也是用于特定目的，如指令脉冲。 然而随机电压电流则是无用副产品，或是自然产生的，如热噪声。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,73,3.4 电磁骚扰传播特性,3.4.1 电磁骚扰传播途径 如果骚扰源和敏感部位在同一设备单元内，称“系统内”电磁兼容性问题； 如果骚扰源和敏感设备是两个不同的设备，则称为“系统间”问题。 大部分电磁兼容标准都是针对系统间电磁兼容的。 同一设备在一种情况下是骚扰源，而在另一种情况下或许是敏感设备。 设备要满足性能指标，减小骚扰耦合是消除干扰危害的有效手段，弄清楚骚扰耦合到敏感设备上的机理是十分必要的。 通常减小骚扰发射的方法也能提高抗骚扰性。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,74,3.4.1 电磁骚扰传播途径（续）,骚扰源和敏感部位在一起时，就有从一方到另一方的潜在干扰路径。 组建系统时，你必须知道发射特征和组成设备的敏感性。 遵守已出版的发射和敏感度标准并不能保证解决系统的电磁兼容性问题。 标准的编写是从保护特殊服务(在发射标准中，主要指无线电广播和远程通信)的观点出发的， 并要求骚扰源和敏感部位之间有最小的隔离。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,75,3.4.1 电磁骚扰传播途径（续）,许多电子硬件包含着具有天线能力的元件，例如电缆、印制电路板的印制线、内部连接导线和机械结构。 这些元件可以电场、磁场或电磁场方式传输能量并耦合到线路中。 系统内部耦合和设备间的外部耦合，可以通过屏蔽、电缆布局以及距离控制得到改善。 地线面或屏蔽面既可以因反射而增大干扰信号，也可以因吸收而衰减干扰信号。 电缆之间的耦合既可以是电容性的，也可以是电感性的。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,76,3.4.2 公共阻抗耦合,公共阻抗耦合是由于骚扰源与敏感部位共用一个线路阻抗而产生的。 最明显的公共阻抗是阻抗实际存在的场合，例如骚扰源和敏感部位共用的导体； 公共阻抗也可以是由两个电流回路之间的互感耦合； 或者由于两个电压节点之间的电容耦合产生的。 耦合程度随距离增大急剧下降。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,77,3.4.2 公共阻抗耦合（续）,(1) 导体连接 当骚扰源与敏感部位共用一个地时，则由于骚扰源的输出电流流过公共地阻抗，在敏感部位的输入端产生骚扰电压。因为导线的阻抗呈感性，因此输出中的高频或高didt分量将更容易耦合。 解决方法如下图，分别连接两个电路，因而在两个电路之间没有公共通路，也就没有公共阻抗。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,78,3.4.2 公共阻抗耦合（续）,(2) 磁场感应 导体中流动的交流电流会产生磁场，这个磁场将与临近的导体耦合，在其上感应出电压。 磁场耦合的等效电路相当于电压源串接在敏感部位的电路中。,值得注意是两个电路之间有无直接连接对耦合没有影响。 无论两个电路对地是隔离还是连接的，感应电压都是相同的。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,79,3.4.2 公共阻抗耦合（续）,(3) 电场感应 导体上的交流电压产生电场，这个电场与临近的导体耦合，并在其上感应出电压。,在上述情况，两电路都必须连接参考地，这样耦合路径才能完整。 但是如果电路未接地，并不意味着没有耦合通路，未接地电路与地之间存在杂散电容，该电容与直接耦合电容串联。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,80,3.4.2 公共阻抗耦合（续）,(4) 负载电阻的影响 磁场和电场耦合的等效电路之间的差异决定了电路负载电阻的变化引起的结果是不同的。 电场耦合随RL增加而增大，而磁场耦合随RL增加而减小。 这个性质可以用于诊断：比如你在观察耦合电压时，改变RL，你能够推断哪一种耦合模式起主导作用。 同样道理，磁场耦合对低阻抗电路的影响更大，而电场耦合对高阻抗电路影响更大。,2019/5/18,电器产品强制认证（gdmec）,81,3.4.2 公共阻抗耦合（续）,(5) 空间间隔 互电容和互感都受骚扰源