電磁兼容自動測試係統設計
發布時間:2008-09-29 來源:電子測試
中心論題:
- 自動測試係統的構成及功能
- 各主要功能模塊的設計及實現方法
- 測試結果分析
解決方案:
- 使用自動測試係統使電磁兼容標準測試簡單化
- 使用自動測試係統節省標準測試方麵的不必要的資源浪費
引 言
隨(sui)著(zhe)科(ke)學(xue)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan),人(ren)們(men)在(zai)生(sheng)產(chan)及(ji)日(ri)常(chang)生(sheng)活(huo)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)氣(qi)與(yu)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)也(ye)日(ri)益(yi)增(zeng)多(duo),而(er)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)與(yu)其(qi)他(ta)物(wu)體(ti)及(ji)設(she)備(bei)一(yi)樣(yang),工(gong)作(zuo)在(zai)一(yi)定(ding)環(huan)境(jing)之(zhi)中(zhong)。運(yun)行(xing)中(zhong)的(de)電(dian)氣(qi)、電子設備大多伴隨著電磁能量的轉換,往往對周圍環境中的其他用電設備發生影響,與此同時,電氣、電子設備本身也會受到其所處環境的各種電磁幹擾。我國國內目前基於GJB、FCC、CISPR等(deng)的(de)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)和(he)軟(ruan)件(jian)大(da)多(duo)采(cai)用(yong)國(guo)外(wai)進(jin)口(kou)的(de)配(pei)套(tao)軟(ruan)件(jian),這(zhe)樣(yang)就(jiu)相(xiang)應(ying)地(di)產(chan)生(sheng)了(le)很(hen)多(duo)問(wen)題(ti)。首(shou)先(xian),由(you)於(yu)技(ji)術(shu)的(de)壟(long)斷(duan)和(he)關(guan)稅(shui)等(deng)問(wen)題(ti),國(guo)外(wai)進(jin)口(kou)的(de)配(pei)套(tao)軟(ruan)件(jian)成(cheng)本(ben)很(hen)高(gao),對(dui)於(yu)一(yi)般(ban)的(de)小(xiao)型(xing)實(shi)驗(yan)室(shi)來(lai)說(shuo)是(shi)不(bu)小(xiao)的(de)負(fu)擔(dan);其次,國外的進口軟件僅適用於標準測試,用戶的可擴展性差,尤其是對於定位在EMC故障診斷及摸底實驗的實驗室更改測試參數不容易實現;最後目前對電磁兼容標準的測試存在對標準不清楚或者知道標準而無從下手的情況對實驗中的注意事項、實驗儀器、實驗方法、實shi驗yan配pei置zhi和he實shi驗yan布bu局ju等deng存cun在zai誤wu區qu,因yin而er存cun在zai著zhe大da量liang的de浪lang費fei和he多duo餘yu。本ben軟ruan件jian根gen據ju此ci要yao求qiu進jin行xing開kai發fa本ben軟ruan件jian的de目mu標biao使shi電dian磁ci兼jian容rong標biao準zhun測ce試shi簡jian單dan化hua,以yi節jie省sheng標biao準zhun測ce試shi方fang麵mian的de不bu必bi要yao的de資zi源yuan浪lang費fei。對dui於yu電dian磁ci兼jian容rong標biao準zhun自zi動dong測ce試shi係xi統tong軟ruan件jian最zui終zhong用yong戶hu為wei電dian磁ci兼jian容rong標biao準zhun測ce試shi人ren員yuan。EMI標準自動測試係統軟件將解決電磁兼容標準測試工作冗餘的問題,實現電磁兼容標準測試簡單程序化。電磁兼容標準自動測試軟件以VB和VC++為開發語言。其中VB實現界麵及數據庫功能,VC++實現程控儀器模塊的功能。
自動測試係統的構成及功能
a.硬件構成及功能:本係統的硬件構成主要有:①LISN(阻抗匹配穩定網絡):主要用於提供被測設備純淨電源及50 Q的穩定阻抗;②EUT(被測設備);③測試天線包括拉杆天線(10 kHz~30 MHz)、雙錐天線(30 MHz~200 MHz)、對數周期天線(200 MHz~1 GHz);④屏蔽電纜和轉接頭(N-SMA);⑤頻譜儀:用於數據采集;⑥GPIB連接線和GPIB卡:用於PC與頻譜儀之間的通信;⑦PC。為防止頻譜儀過載可選配高通濾波器。
b.軟件構成及功能:本軟件功能采用模塊化方法實現主要由界麵參數輸入及數據顯示模塊、數據庫管理模塊、程控及自檢模塊、報告報表模塊組成。本EMI標準自動測試軟件具備以下功能:①參數設置,包括測試標準的選擇,測試配置的提示,測試參數的設置,如測試頻段、測量帶寬、檢波方式、掃頻步進量、參考電平、分辨率帶寬、掃頻方式、傳感器係數、電纜損耗、衰減/放大器等;②控製儀器(頻譜分析儀)以一定的步長和速率對信號進行掃頻測量、判別和讀出數據;③數據處理能力.電dian磁ci輻fu射she自zi動dong測ce量liang軟ruan件jian能neng夠gou自zi動dong將jiang測ce量liang的de信xin號hao電dian壓ya轉zhuan換huan成cheng幹gan擾rao的de量liang值zhi,即ji自zi動dong補bu償chang因yin傳chuan感gan器qi的de使shi用yong而er引yin起qi的de隨sui頻pin率lv變bian化hua的de校xiao準zhun係xi數shu,並bing可ke用yong線xian性xing或huo對dui數shu頻pin率lv坐zuo標biao顯xian示shi出chu信xin號hao的de頻pin率lv分fen布bu,同tong時shi自zi動dong與yu相xiang應ying極ji限xian值zhi進jin行xing比bi較jiao,判pan別bie信xin號hao是shi否fou超chao標biao並bing在zai圖tu中zhong表biao示shi出chu信xin號hao頻pin譜pu與yu極ji限xian值zhi的de關guan係xi;④shujudecunchuheshuchunengli,ruanjiankeyijiangmeicideceliangshujuyishujukuwenjiandexingshijinxingbaocun,xuyaoshitiqu,tebieshichuanganqixishuheceshijixianzhidouyishujuwenjiandexingshibaocun,bianyushujuchulihezhaxunshitiaoyong。⑤數據庫管理功能。主要對各標準的極限值,天線校準因子等進行數據管理。係統工作流程圖如圖1所示。

各主要功能模塊的設計及實現方法
a.初始界麵及測試界麵模塊
jiemianmokuaiguanchuanyuzhenggeruanjianxitongshiruanjiandexinlingzhichuang,tadeyouliezhijieyingxiangleyonghushiyongzhenggexitongdeganshou。chongfenkaolvleyonghudexuqiuhedangjinruanjiandefazhanqushizhihou,benwenshejichurenxinghuaheyiyulijiedejiemianshuruchengxu。shouxian,biaozhunxuanzejiemianyonghuzhixuxuanzesuoxudebiaozhunxitonghuizidongcongshujukushaixuanbeixuanbiaozhunsuoguidingdeceshixiangmu、分類、檢波方式、測ce試shi所suo需xu儀yi器qi等deng供gong用yong戶hu選xuan擇ze並bing自zi動dong產chan生sheng測ce試shi儀yi器qi連lian接jie配pei置zhi圖tu。其qi次ci,軟ruan件jian提ti供gong了le多duo種zhong界jie麵mian風feng格ge及ji色se彩cai,加jia入ru了le當dang今jin軟ruan件jian的de流liu行xing元yuan素su,避bi免mian了le用yong戶hu審shen美mei疲pi勞lao,如ru圖tu2、3所示。


b.程控及係統自檢模塊
程控及係統自檢模塊均由VC++以控件形式實現。由於本係統使用的是NI公司的GPIB總線實現通信所以在VC++編程環境中,通過調用GPIB32.dll動態連接庫使用其內部函數完成通信,儀器指令參照HP 8563EC編程指令編製主要代碼如下:

其中掃描函數的4個參數的作用是使掃描得到的數據自動入庫以便數據顯示模塊使用。
係統開機自檢可以調用Connect8563.Queryinstrument函數完成,函數返回值反映了係統目前的全部狀態如圖4所示。

c.數據處理模塊
這個模塊包括2個主要功能:首先極限值、LISN校準因子、天線校準因子的插值功能。以極限值為例:diancijianrongceshibiaozhunyaoqiudejixianzhibingbulianxu,erceshijieguoshilianxude,yinerzaichengxushejishi,yaogenjuyouxiandejigejixianzhijinxingchazhi,yiquedingpinpuyisaopindeqishi、截止頻率對應的極限值。根據這2個(ge)頻(pin)點(dian)的(de)極(ji)限(xian)值(zhi)再(zai)進(jin)行(xing)第(di)二(er)次(ci)插(cha)值(zhi),確(que)定(ding)頻(pin)譜(pu)儀(yi)上(shang)每(mei)個(ge)點(dian)對(dui)應(ying)的(de)極(ji)限(xian)值(zhi)。兩(liang)次(ci)插(cha)值(zhi)均(jun)是(shi)在(zai)對(dui)數(shu)坐(zuo)標(biao)係(xi)下(xia)進(jin)行(xing)線(xian)性(xing)插(cha)值(zhi)。其(qi)他(ta)因(yin)子(zi)的(de)插(cha)值(zhi)算(suan)法(fa)與(yu)極(ji)限(xian)值(zhi)插(cha)值(zhi)類(lei)似(si)。其(qi)次(ci)是(shi)數(shu)據(ju)及(ji)單(dan)位(wei)轉(zhuan)化(hua)如(ru)下(xia):

式中:CL為電纜損耗;PAG為前置放大器增益;P為從頻譜儀得到的功率值;107為50 Ω係統中功率與電壓的轉換參數。
d.報告報表模塊
由於EMI標(biao)準(zhun)測(ce)試(shi)會(hui)產(chan)生(sheng)大(da)量(liang)的(de)數(shu)據(ju),而(er)且(qie)如(ru)果(guo)需(xu)要(yao)的(de)到(dao)我(wo)們(men)關(guan)心(xin)的(de)超(chao)標(biao)頻(pin)點(dian)的(de)情(qing)況(kuang)需(xu)要(yao)花(hua)費(fei)很(hen)大(da)精(jing)力(li)將(jiang)標(biao)準(zhun)中(zhong)規(gui)定(ding)的(de)極(ji)限(xian)值(zhi)與(yu)測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)比(bi)較(jiao)。自(zi)動(dong)測(ce)試(shi)軟(ruan)件(jian)的(de)自(zi)動(dong)報(bao)告(gao)報(bao)表(biao)功(gong)能(neng)能(neng)給(gei)測(ce)試(shi)節(jie)約(yue)大(da)量(liang)的(de)人(ren)力(li)物(wu)力(li),它(ta)自(zi)動(dong)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)的(de)比(bi)較(jiao)計(ji)算(suan)後(hou)生(sheng)成(cheng)標(biao)準(zhun)的(de)報(bao)表(biao),而(er)且(qie)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)給(gei)定(ding)的(de)格(ge)式(shi)生(sheng)成(cheng)測(ce)試(shi)報(bao)告(gao),做(zuo)到(dao)快(kuai)照(zhao)式(shi)的(de)測(ce)試(shi)即(ji)測(ce)試(shi)任(ren)務(wu)完(wan)成(cheng)就(jiu)可(ke)以(yi)馬(ma)上(shang)拿(na)到(dao)測(ce)試(shi)數(shu)據(ju)現(xian)場(chang)分(fen)析(xi)現(xian)場(chang)馬(ma)上(shang)解(jie)決(jue)問(wen)題(ti)。
測試結果分析
由you於yu本ben係xi統tong定ding位wei為wei電dian磁ci兼jian容rong預yu兼jian容rong實shi驗yan,所suo以yi係xi統tong的de誤wu差cha分fen析xi主zhu要yao是shi與yu標biao準zhun實shi驗yan室shi數shu據ju對dui比bi得de出chu,一yi般ban來lai說shuo預yu兼jian容rong實shi驗yan與yu標biao準zhun實shi驗yan室shi測ce試shi結jie果guo誤wu差cha不bu超chao過guo3~6 dB為wei合he格ge,誤wu差cha主zhu要yao來lai源yuan為wei實shi驗yan室shi不bu理li想xiang,必bi然ran帶dai來lai諸zhu如ru環huan境jing電dian平ping過guo大da,牆qiang壁bi反fan射she及ji牆qiang壁bi對dui天tian線xian方fang向xiang圖tu的de影ying響xiang等deng誤wu差cha。通tong過guo對dui某mou信xin息xi設she備bei輻fu射she發fa射she測ce試shi結jie果guo分fen析xi可ke得de,超chao標biao頻pin點dian誤wu差cha為wei3 dB左右,本底噪聲誤差為5 dB左右,符合要求。
結 論
EMI標準自動測試軟件具有執行效率高、儀器同步性好、模塊化設計、易於維護的諸多優點。VC++編製的程控指令具有很高的可移植性,可以移植到Agilent多數儀器和41所部分頻譜儀,對日後的程控係統的開發具有很好的借鑒意義。本係統解決了傳統測試的很多缺點和弊端,簡化了測試過程大大提高了EMI標準測試的工作效率,在電磁兼容領域有廣泛的應用前景。
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