基本低頻發(fā)射限值檢測技術(shù)研究

摘要
基本低頻發(fā)射限值檢測是評(píng)估電氣電子設(shè)備在9kHz至30MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生的電磁騷擾水平的關(guān)鍵技術(shù)，旨在確保設(shè)備符合電磁兼容性要求，防止對公共電網(wǎng)及其他設(shè)備造成干擾。本文系統(tǒng)闡述了基本低頻發(fā)射的檢測項(xiàng)目、方法原理、應(yīng)用范圍、標(biāo)準(zhǔn)體系及儀器配置，為相關(guān)領(lǐng)域的檢測實(shí)踐提供技術(shù)參考。

一、 檢測項(xiàng)目與方法原理

基本低頻發(fā)射限值檢測主要針對設(shè)備的電源端口，通過測量其傳導(dǎo)到公共電網(wǎng)的騷擾電壓來評(píng)估電磁騷擾強(qiáng)度。核心檢測項(xiàng)目包括騷擾電壓測量和騷擾功率測量。

1. 騷擾電壓測量

   • 測量原理：該方法是測量受試設(shè)備在供電電源線上產(chǎn)生的共模騷擾電壓。由于騷擾信號(hào)頻率較高，會(huì)通過電源線向外輻射或傳導(dǎo)，因此需在人工電源網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行測量。人工電源網(wǎng)絡(luò)（又稱線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)）在射頻范圍內(nèi)為受試設(shè)備終端之間提供一個(gè)規(guī)定的阻抗，并將來自電源的無用射頻信號(hào)與測試電路隔離開，同時(shí)為騷擾電壓的測量提供高頻信號(hào)輸出端口。

   • 測量方法：
     a. 設(shè)備布置：受試設(shè)備置于距接地參考平面0.4m的非金屬試驗(yàn)臺(tái)上，并通過規(guī)定長度（通常為1m）的電源線與人工電源網(wǎng)絡(luò)連接。人工電源網(wǎng)絡(luò)參考接地點(diǎn)與接地參考平面可靠連接。
     b. 測量步驟：使用測量接收機(jī)或頻譜分析儀連接至人工電源網(wǎng)絡(luò)的測量端口。在9kHz至30MHz頻率范圍內(nèi)進(jìn)行掃描測量，分別測量相線（L）對地和中線（N）對地的騷擾電壓。
     c. 限值比對：將測得的準(zhǔn)峰值和平均值讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值曲線進(jìn)行比對，判斷是否合規(guī)。

2. 騷擾功率測量

   • 測量原理：當(dāng)頻率超過30MHz時(shí)，電源線的輻射效率增加，僅測量電壓已不足以評(píng)估騷擾水平。騷擾功率測量通過測定受試設(shè)備電源線輻射的電磁能量來評(píng)估其騷擾能力。該方法使用吸收鉗（鐵氧體鉗）在電源線上移動(dòng)，測量其吸收到的大功率。

   • 測量方法：
     a. 適用場景：主要適用于30MHz至300MHz頻段，但某些標(biāo)準(zhǔn)對部分設(shè)備在30MHz起始頻段也有應(yīng)用。它是騷擾電壓測量的補(bǔ)充。
     b. 測量系統(tǒng)：由測量接收機(jī)、吸收鉗和輔助吸收鉗組成。受試設(shè)備放置于非金屬試驗(yàn)臺(tái)上，其電源線穿過吸收鉗，并拉直成一條直線。
     c. 測量過程：在特定頻點(diǎn)或頻段內(nèi)，沿電源線移動(dòng)吸收鉗，找到測量接收機(jī)指示大的位置，記錄該點(diǎn)的騷擾功率值。

二、 檢測范圍與應(yīng)用領(lǐng)域

基本低頻發(fā)射限值檢測廣泛應(yīng)用于所有連接到低壓公共電網(wǎng)的電氣電子設(shè)備。主要領(lǐng)域包括：

1. 家用和類似用途設(shè)備：如冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、微波爐、電磁爐、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)等。這些設(shè)備數(shù)量龐大，是公共電網(wǎng)低頻騷擾的主要來源之一。

2. 照明設(shè)備：特別是含有電子控制裝置（如鎮(zhèn)流器、驅(qū)動(dòng)器）的LED燈、熒光燈等。其開關(guān)電源電路易產(chǎn)生高頻諧波和騷擾。

3. 信息技術(shù)設(shè)備：個(gè)人電腦、服務(wù)器、打印機(jī)、顯示器等。其高頻數(shù)字電路是主要的騷擾源。

4. 音視頻設(shè)備：音響放大器、收音機(jī)、數(shù)字機(jī)頂盒等。

5. 工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療設(shè)備：部分小型或接入民用電網(wǎng)的ISM設(shè)備，如高頻熱合機(jī)、超聲設(shè)備等，需進(jìn)行此項(xiàng)檢測。

6. 電動(dòng)工具：電鉆、角磨機(jī)等帶有換向器電機(jī)的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的寬帶騷擾。

三、 檢測標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范

檢測活動(dòng)必須依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，以確保結(jié)果的可比性和公正性。

1. 標(biāo)準(zhǔn)

   • CISPR 14-1：《電磁兼容 家用電器、電動(dòng)工具和類似裝置的要求 第1部分：發(fā)射》。詳細(xì)規(guī)定了騷擾電壓和騷擾功率的測量方法、布置和限值。

   • CISPR 15：《電氣照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限值和測量方法》。針對照明設(shè)備的特殊要求。

   • CISPR 22：《信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法》（已由CISPR 32很大程度上替代，但其核心方法仍被繼承）。

   • CISPR 32：《多媒體設(shè)備的電磁兼容性 發(fā)射要求》。整合并替代了CISPR 13和CISPR 22，適用于音視頻和信息技術(shù)設(shè)備。

   • IEC 61000-3-2：《電磁兼容 第3-2部分：限值 諧波電流發(fā)射限值》。雖然主要針對諧波，但同屬于低頻傳導(dǎo)騷擾范疇，常與騷擾電壓檢測并行進(jìn)行。

2. 中國標(biāo)準(zhǔn)
   中國標(biāo)準(zhǔn)大多等同或修改采用標(biāo)準(zhǔn)，例如：

   • GB 4343.1：等同采用CISPR 14-1。

   • GB 17743：等同采用CISPR 15。

   • GB 9254：等同采用CISPR 32，適用于信息技術(shù)設(shè)備和多媒體設(shè)備。

   • GB 17625.1：等同采用IEC 61000-3-2，規(guī)定諧波電流發(fā)射限值。

四、 檢測儀器與系統(tǒng)配置

一套完整的基本低頻發(fā)射檢測系統(tǒng)主要包括以下設(shè)備：

1. 測量接收機(jī)/頻譜分析儀

   • 功能：核心測量設(shè)備，用于接收、放大、篩選和測量來自人工電源網(wǎng)絡(luò)或吸收鉗的射頻信號(hào)。

   • 要求：頻率范圍需覆蓋9kHz至至少30MHz，具備準(zhǔn)峰值檢波器和平均值檢波器功能，帶寬和掃描速度需符合CISPR 16-1-1的要求。

2. 人工電源網(wǎng)絡(luò)

   • 功能：為受試設(shè)備提供穩(wěn)定的高頻阻抗（通常為50Ω//50μH+5Ω，即V型網(wǎng)絡(luò)），隔離電網(wǎng)干擾，并提供純凈的測量信號(hào)輸出端。

   • 類型：根據(jù)相線數(shù)量分為單相和三相網(wǎng)絡(luò)。需能承受受試設(shè)備的額定電流。

3. 吸收鉗

   • 功能：在騷擾功率測量中，套在受試設(shè)備電源線上，吸收并測量線纜輻射的射頻功率。它由電流變換器、功率吸收體和鐵氧體環(huán)組成。

4. 接地參考平面

   • 功能：提供一個(gè)低阻抗的接地參考點(diǎn)，通常為金屬板（如銅板或鍍鋅鋼板），其尺寸應(yīng)大于受試設(shè)備投影面積，并與實(shí)驗(yàn)室接地系統(tǒng)良好連接。

5. 輔助設(shè)備

   • 電波暗室或屏蔽室：提供無外界電磁干擾的測試環(huán)境。

   • 阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)：用于騷擾功率測量中，端接輔助設(shè)備的電源線，防止反射。

   • 校準(zhǔn)器：用于對測量接收機(jī)、人工電源網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行定期校準(zhǔn)，確保測量準(zhǔn)確性。

結(jié)論

基本低頻發(fā)射限值檢測是電磁兼容性認(rèn)證中的強(qiáng)制性項(xiàng)目，其技術(shù)體系成熟，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范明確。通過精確的測量方法、合適的檢測儀器和嚴(yán)格的測試環(huán)境控制，可以有效評(píng)估電氣電子設(shè)備對電網(wǎng)環(huán)境的電磁污染程度，為產(chǎn)品的市場準(zhǔn)入和電磁環(huán)境治理提供科學(xué)依據(jù)。隨著技術(shù)的發(fā)展和新業(yè)態(tài)的出現(xiàn)，檢測標(biāo)準(zhǔn)和方法也將持續(xù)演進(jìn)，以適應(yīng)更高的電磁兼容性要求。