電磁場抗擾度測試方法研究范文

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《環境技術雜志》2015年第一期

1電磁場產生及試驗方法

1.1亥姆霍茲線圈法利用任意波形發生器，通過音頻功放，讓亥姆霍茲線圈產生一個合適的磁場，霍爾探頭放在亥姆霍茲感應線圈中心，并適當調整方向以探測磁場強度的最大值。同時實時監測其磁場強度值，根據高斯計的讀數適當調整任意波發生器的輸出電平以得到測試規定的磁場強度。

1.2輻射環法調節任意波發生器的輸出，通過功放放大后，饋入合適的輻射環天線，以產生所需的試驗磁場。對于大于3Hz的磁場，通過相應的監測環監測試驗磁場，將監測環上的電平饋送到示波器上進行監測；對于DC-3Hz的磁場，則利用高斯計進行監測。

1.3TEM小室法TEM小室是由特性阻抗為50Ω的矩形同軸線構成，主段和兩邊逐漸減小的過渡段，均具有50Ω阻抗特性。將高頻電磁能量饋入TEM小室，在室內形成一個均勻的行波電磁場。

1.4帶狀線法在帶狀線一端饋入激勵功率，另一端接以寬帶匹配負載，在帶狀線裝置內形成橫電磁行波。產生穩定均勻的磁場區域，主要集中在導帶的中心線附近，并且比較強。

2系統的原理及框架組成

測試系統利用GPIB、TCP/IP、USB總線將各臺儀器相連接，通過現場儀表實現在線監控，使用自主開發的控制軟件構成完整的電磁場抗擾度測試系統。測試平臺將信號發生器產生的干擾信號通過功率放大器放大后，利用電磁場發生裝置將該干擾信號施加在受試設備上，再通過監測裝置監測相關的強度值，根據反饋的電磁場強度信息適當調整信號源輸出電平以達到所需的電磁場強度。同時，利用攝像頭、拾音頭和監控儀表實時監測整個測試平臺的工作狀態，保障測試系統安全運行。系統框架圖見圖1~圖3。

3測試系統軟件架構

3.1開發平臺的選擇面向對象的熱門開發環境有VC，ECLIPS,ANDROID，LabVIEW[6]等。經過對這些軟件的比較分析，最終選用美國國家儀器公司所開發的實驗室虛擬儀器工程平臺LabVIEW2011做為軟件開發環境。LabVIEW使用圖形化程序，采用“數據流”的概念打破傳統的思維模式，提供了豐富的儀器接口驅動和數據分析子程序，使得程序設計者在流程圖構思完畢的同時也完成了程序的撰寫。測試平臺采用計算機控制，通過GPIB總線控制信號發生器的工作狀態以及不同儀表間的數據傳輸，采用智能化編程語言LabVIEW實現系統的控制、顯示與測試，實現標準[7-8]中規定的不同頻率間測試模式的自動切換。

3.2系統設計模式大量的事實證明：使用設計模式可以簡化整個開發過程，更容易理解程序代碼，并可方便實現代碼重用。LabVIEW中設計模式主要包括數據流、主從線程模式、生產/消費模式、后臺服務模式、消息隊列模式、狀態機模式、用戶界面事件模式等。其中數據流編程被看成是核心編程思想。狀態機由一系列的狀態構成，在狀態機中，每一個狀態都可能導致一個或多個狀態的發生，其下一狀態是由用戶的輸入信息和當前狀態所決定的。一個好的狀態機會影響系統的穩定性和可維護性。本文設計的系統主要應用狀態機模式、用戶界面事件模式和消息隊列模式。為了實現自校功能，還采用了PID閉環控制設計的方法，在系統中完成信號源和目標電磁場強度的自動控制功能。同時還配有CRC自校準程序，當信號源、頻率或者電平有異常時，系統自動糾錯并彈出提示窗口，保障系統的正常運行。

3.3軟件管理模塊框架（見圖4）

3.4軟件的測試流程圖測試流程是測試軟件的主線，根據測試需求，實現全頻段各臺設備的連接和參數設置，完成所需要的各種功能。具體流程圖見圖5。

3.5軟件界面（見圖6）

4系統設計難點與測試注意點

1）為了提高測試自動化[9]程度，搭建平臺的過程中選用了支持GPIB和TCP/IP協議的儀器，如何協調分配這些儀器，使它們合理有序地正常工作，給程序的編寫上增加了很大的難度。2）測試過程中，有些監測設備偶爾也會受到磁場的影響，為了保證平臺能夠正常運行，需要采取措施如屏蔽、接地、加磁環等對監測設備進行電磁兼容整改，使之正常工作。3）干擾電磁場的駐留時間應不低于樣品的響應時間，測試過程中如果發現樣品出現異常，可以手動將信號源輸出在問題頻點上，進行定點觀察。如果有需要對樣品進行整改，要先停止信號源的輸出。4）軟件控制部分，在狀態機中加入PID閉環設計時，注意閉環判斷成功后需要把狀態重新賦值，回到用戶界面事件等待狀態，防止系統運行時出現死機現象。

5結語

目前，大部分檢測機構在電磁場抗擾度試驗過程中，受試樣品工作狀態的監控和判定都是通過檢測人員在附近觀察，高強度的電磁輻射干擾發射源對檢測人員的身體健康的影響是顯而易見的。本文設計了基于LabVIEW虛擬儀器遠程測試系統，實現了測試頻段的擴充，提高了測試效率，更好地保障了檢測人員的安全[10-11]。在未來的發展過程中，汽車電子行業[12]將融入更多高科技的智能電子產品。汽車電子磁場抗擾度測試平臺利用了已有的儀器設備，基于labVIEW虛擬儀器技術成功實現了測試自動化，兼顧了標準的更新[13]，為汽車電子的測試提供有力支撐。

作者：詹思敏單位：福州大學物理與信息工程學院福建省產品質量檢驗研究院