EMC电磁兼容八大主要测试项目

微 信 公 众号：电磁兼容之家 第2400期RTCA/DO-160F，代替之前的DO-160E版本，是由RTCA 135特别委员会制定并于2007年12月6日发布的航空设备环境条件和测试步骤的标准。DO-160F涵盖了航空电气电子设备（航空电子学）的标准步骤和环境测试标准。在DO-160F中规定的测试是为满足联邦航空管理局（FAA）或者其他国际规定对安装在商业航空器上设备的要求而进行的典型测试。 在DO-160F中测试和测试等级/限值（参见“设备分类”）适用于当前实际使用的所有类型的飞行器，包括小型通用航空器、商业喷气式飞机、直升机、区域喷气式飞机和巨型喷气式飞机，例如最新的空中客车（A380）和波音客机（787）。该文件包括26个部分和三个附件，但是只有15至23节和25节含有电磁兼容的内容。DO-160F包括的其他内容有：温度、高度、振动、沙/尘、电源输入、射频敏感度、雷击和静电放电。 DO-160F的制定和修正与RTCA的欧盟版本：EUROCAE相配合。作为横跨大西洋的两个组织的合作成果，RTCA/DO-160F与他的欧洲版本EUROCAE/ED-14F完全一致。本文旨在对DO-160F中与EMC有关的每个节节进行简要的说明。DO-160E发布后每部分的变化也将简要说明，最后，我们还要展望DO-160的未来的修订。1-3节 前三节描述了DO-160的目标和适用范围（第1节），提供了全文中的术语及定义（第2节），并且规定了测试条件（第3节）。前三节提供了DO-160的后续节节的参考及准确进行特定测试的通用信息和指导。DO-160F新在何处？ 在第二节，增加“测试结果的适用范围”。 在第三节，增加“敏感度测试的EUT设置”。第15节：磁效应 MC（表示磁兼容与“EMC”表示电磁兼容对应）测试用来确定被测设备（EUT）影响罗盘偏转的程度，或者影响罗盘感应器指示的程度，其亦被称为“磁阀”。 标准的罗盘拥有一个巨大的表盘，可以读出指针的每一度偏移，这是唯一需要的测试设备。EUT通过东西连线方向接近罗盘，直到观察到北磁极产生一度的移动。测量其间距从而确定“设备分类”。设备等级 v可以根据EUT与罗盘（或者罗盘感应器）的间距从小于30厘米到大于300厘米将设备分为五个设备等级（Y，Z，A，B 和C）。DO－160F新在何处？ 0至30厘米的安装间距归入新分类Y。 每种设备分类的必要描述已加入到第15节“测试目的”之中，同时还有一个关于如何利用测试结果判断EUT与罗盘（或者罗盘感应器）的最近安装距离的讨论。 加入“等同的磁性感应器”的使用方法，以允许与典型的“自由磁性”罗盘相对的电子罗盘的使用。第16节：电源输入 虽然对于“电源输入”（或者其他标准所说的“电源质量”）是否为真正的EMC测试仍有争论，但是这里把它们加入其中有两条原因。首先，电源/输入/质量测试经常由EMC测试人员在EMC实验室完成。其次，在最新版的DO-160中，某些测试的频率范围已经落入了典型的EMC测试参数中，这些测试中所用的设备与在DO-160和其他EMC标准中使用的许多 “真正”的EMC测试是相似的。 第16节中的测试用来确定由于飞行器正常和紧急操作引起的AC和/或DC电源的各种变化情况下，EUT可否正常运行。另外，16节还包括了验证EUT是否会对航空器电源产生负面影响，从而损害或者降低其他安装设备性能的测试。 第16节有趣的一点是它是DO-160中唯一涵盖EUT敏感度（如浪涌、中断、瞬时变化等）和EUT的有害干扰（发射）的产生（如谐波电流、再生能量、电源因素等）的要求与测试的一个节节。以上这些，加上逐渐增加的航空电源系统的复杂度和多样性，及16节较多的内容（在DO-160中共有61页），触发了SC-135进行一些关于将电源输入/质量要求分离出去成为一个完全不同文件的讨论——尽管此时没有考虑马上做出更改。 为了赶上航空电源系统设计的最新进展，第16节在过去的10年里发生了巨大的变化。随着新的电力系统在最新型航空运输机上的应用，DO-160F也经过了大幅的修改。 于2001年6月12日发布的DO-160D第二次修改，对第16节做了大幅修订，加入了新的测试，修改了已有的测试，指出了交流谐波电流部分和变频交流电力系统的问题。在DO-160E中，重新编排了整个章节，将所有交流测试放在一个子节节中，而直流测试再另起一个子节节，使第16节更易于使用和理解。DO-160E同样介绍了一些新的测试方法，例如对交流电源设备的直流分量测试，和一个新的 “航空器电力系统的负载设备影响” 子节节。在DO-160F中，交流和直流电力系统需要更多的测试，增加了包括270V直流电力系统的一系列新的测试和测试等级，同时还有一个扩大很多的测试列表，涵盖了EUT对航空电子电力系统的影响。直流输入测试 直流输入测试包括： 稳态过电压与低电压状况 纹波电压 v瞬时电源中断 瞬时跌落与浪涌 暴露电压衰减时间（仅对270V电压） 瞬间电流交流输入测试 交流输入测试包括： 稳态过电压和低电压的情况 稳态高频与降频的情况 稳态相位不平衡（三相电） 电压与频率调制 电压与频率瞬变 瞬间电源中断 瞬间跌落与浪涌 直流偏置和电压畸变 谐波电流发射 相位不平衡（三相电输入） 直流电源分量 瞬间电流 电流调制 功率因数设备类别 共有三种设备类型（A，B，D，或Z）其指明了设备使用的电力类型和设备可以正常工作的直流或交流电源的类型。对于交流驱动的设备，有一个在类别指示符下的附加指示符，由两个字母组成的标志表明：这个设备已经经过测试，用在固定频率（CF），窄带可变频率（NF），或者宽带可变频率（WF）。 还有四个附加的类别指示符用来指示下面这些测试： 交流电流谐波（H） 交流电流调制（L） 交流功率因数（P） 直流电流纹波（R） 交流或直流涌入（I）DO-160F新在何处？ 包含270V直流驱动的EUT设备新的类别（D）、测试和测试等级。 对于使用三相交流电的EUT设备的相位损失测试。 在“航空器电力系统的负载设备影响”部分增加更多的测试。 所有试验参数的特定容差。 “手动重启”的特别定义。第17节：尖峰电压 此测试可判定EUT在尖峰电压输入至交流和/或直流电源端口期间和/或者之后是否可以按照要求运行。只要产生的波形至少有10微秒的持续时间、少于2微秒的上升时间和50欧姆的电源阻抗，就可以使用各种产生尖峰电压的方法。1分钟之内施加至少50V的尖峰电压。此测试与MIL-STD-461F的CS106非常相似。设备类别 有两个设备类别。B类测试等级为交流（rms）和/或直流线电压的两倍（或者200V，取较少者）。A类测试等级为600V。DO-160F新在何处？ 当所有的输入口都接入相同的电源总线而需要同时测试所有的输入口的要求。 三相电测试设置。 明确电源阻抗容限。第18节：音频传导敏感度——电源输入 此测试可判定EUT在音频干扰注入至交流和/或直流电输入端口期间是否可以按照要求运行。测试配置和步骤与MIL-STD 461F的CS101测试方法基本相同，仅有的不同表现为测试等级与频率范围上。音频干扰利用变压器耦合至所有电源引入线，测试电源引入线及回路线之间的干扰信号的峰-峰电压。测试等级为正常交流输入电压的8%，频率范围从10Hz到150KHz。 EUT必须在最小和最大的设计电流（如果可能）情况下测试，如果与变频系统一起工作，则同时需在AC电源的极限频率下测试。频率扫描率为每10倍30步进，并且在每个步进频点驻留时间为1分钟。设备类别 三种直流电源设备类别（R,B,和Z）指明了设备使用电力的类别和与设备兼容的直流电源的类型。制定了两个（R和K）交流电源设备类别。R类用一个附加的指示（一个两个字母的符号）说明，类别指示后括号内的符号，表明这个设备已经经过测试并可以使用在固定频率（CF），窄带可变频率（NF），宽带可变频率（WF），K类用来指示EUT已经通过测试可以使用。第19节：感应信号敏感度 本节测试用来判定设备和互联电缆在音频电场、磁场、和瞬时尖峰电压的作用下是否能按照要求运行。互联电缆的测试等级由暴露在辐射线中的线缆长度决定。对于感应切换瞬变电流（感应尖峰）测试，暴露长度可以是1.2或者3.0米，加在辐射线缆上的尖峰电压至少要达到峰-峰值600V。 对于电磁场感应进入线缆的情况，测试等级由产品暴露在辐射线缆中的互联电缆长度和加在辐射线缆上的RMS电压或电流来决定。测试等级由“伏特x米”（V-m）或“安培x米”（A-m）来表示。例如，Z类需要电场强度为1800V-m，其对应3米长的电缆暴露在施加电压为600Vrms的辐射线缆所产生的电磁场中。如果由于空间限制，只有少于3米的线缆暴露在辐射线缆中，加在辐射线缆上的电压就要提高，以达到1800V-m的测试等级。当测试遇到线缆最后少于3m的特殊情况时需要特殊处理。在这种情况下，测试等级可能会与耦合长度成比例减少。 扫频测试的频率范围由设备类别确定。频率扫描率为每10倍30步进，其中在每个步进频点的驻留时间为10秒钟。设备类别 设备类别由两个字母表示，第一个字母（A，B，C或Z）表明进行的测试和测试等级。第二个字母（C，N或W）表明与EUT适配的交流电力系统的工作频率（静态、窄带可变，或宽带可变）。DO-160F新在何处？第20节：射频敏感度（辐射与传导） 该测试用来确定当EUT和它的互联电缆暴露在射频干扰之中时，EUT是否会按要求运行。需要连续波（CW）、调幅方波（SW）、和脉冲调制（PM）射频信号。线性阻抗稳定网络（LISN）必须与每根电源线和未接地的电源回路串接，并且在LISN的电源输入和接地平板之间接入10μF的电容。除非另有规定，互联线缆至少需3.3米长，电源线不能超过1米。传导敏感度射频传导敏感度测试步骤与MIL-STD-461F中的CS114方法相似。射频干扰使用注入探头耦合进入EUT的互联线缆和电源线中，注入探头在测试前首先要按测试等级进行校准（在50欧姆夹具中）。记录下在校准夹具中每个频点达到规定RF电流所需的RF功率值，由此生成的频率-功率校准表将用于实际的测试中。 测试时，受测线缆或电源线中引入的射频感应电流由已校准的RF电流探头监控，注入探头的射频功率逐步加大直至到达适合的电流等级（由所使用的设备类别所决定）。注入探头的射频能量不能超过在50欧姆校准夹具中校准时记录的功率电平的6dB以上。测试频率范围从10KHz到400MHz，并且每个测试一般都需要扫描两次——一次使用CW信号，然后再使用SW调制信号。来源：电磁兼容之家