多步骤短过程器具的电磁骚扰测量探讨

蔡永华，程丽玲，张 斌，李 利

CAI Yong-hua, CHENG Li-ling, ZHANG Bin, LI Li

（浙江出入境检验检疫局，杭州 310020）

0 引言

智能化使得器具实现某一特定功能的过程变得越来越复杂，如咖啡机须由加热、研磨、冲泡、咖啡豆渣打包和蒸汽（打沫）等诸过程才能完成研制咖啡，洗衣机由浸泡、洗涤、漂洗、脱水以及烘干等过程完成整个洗衣功能，这些器具工作时有一个共同的特征，就是实现某一功能不是由一个单一的过程如加热或研磨完成，而是系列较短过程的组合，这些较短的过程其持续时间随着实现功能的需要从几秒到几十分钟不等，从电磁兼容骚扰产生的机理分析，这些不同的短过程会产生不同的电磁骚扰。目前电磁兼容骚扰测量，一般采用峰值预扫、最大值搜索和准峰值终测的方法[1]。分析表明，对于上述描述的多步骤短过程的器具，用这种方法几乎很难测得准确值或者真值，由于器具工作的短时性，器具骚扰的出现也具备了短时性，同时由于器具工作时是按一个个短过程步骤顺序工作的，所以该种器具还具备了骚扰出现的瞬变性，由此峰值预扫得到的最大值与准峰值终测捕捉到的最大值往往不一致；另一方面，由于器具各步骤间的切换，最终的测量结果里还可能包含了其他类型的骚扰，这些因素将导致测量结果的准确性得不到保证。

1 器具的多步骤短过程特性对测量结果的影响

对多步骤短过程器具测量结果进行研究，按照其对测量结果的影响可以分为两类，第一类测量可能会造成测试结果偏大，甚至造成器具合格误判的严重后果。因为连续骚扰和断续骚扰的测量方式和限值要求有着很大的区别。断续骚扰按照上四分位法进行统计考核，而连续骚扰则在每个频点都有最高的限定值。在评估连续骚扰的时候，我们希望能剔除由于工作过程的切换以及开关器件、半导体器件的开通和关断引起的断续骚扰叠加效应，而实际器具发出的电磁骚扰却没有断续骚扰和连续骚扰的区分，那么我们在终测连续骚扰时，若有不连续骚扰的工作过程出现，测试结果必将比实际连续骚扰结果偏大甚至出现误判的结果。例如，在测试双桶洗衣机电磁骚扰时，按照标准要求定时器切换引起的骚扰属断续骚扰，应按照喀呖声的要求进行评估，但在测量连续骚扰时由于定时器切换周期仅为几秒，测量结果受到定时器切换的影响，包含了部分断续骚扰，导致测量结果里有些频点超过了标准限值，但这些频点却是标准要求不需要的，显然这样测得的准峰值结果是不可信的，不是真值。

第二类测量可能会造成测试结果偏小，按照标准要求，带有多个工作过程的器具，每一个工作过程都需要进行测量，而多步骤短过程器具因每一个短过程持续时间太短不能完成正常方法进行的测试，即在峰值预扫和最大值搜索时由于器具短过程状态的变化很难保证测到最大骚扰频率点，同时即使能够找到最大频率点峰值，在进行终测时由于器具工作过程的变化也很难保证能测到最大的准峰值骚扰。图1和图2是某品牌咖啡机的两次骚扰电压测试曲线，比较不难发现两次测试结果存在很大的差异，其主要原因就是咖啡机在工作中存在诸多的短过程，在峰值扫描过程中由于工作状态的变化，导致峰值扫描曲线每次测量的不一致性，而准峰值测量也会因为骚扰出现的时间过短而可能找不到最大骚扰的频率。

图1 某品牌咖啡机第1次骚扰电压测量的测试曲线

图2 某品牌咖啡机第2次骚扰电压测量的测试曲线

2 多步骤短过程器具电磁骚扰测量建议和测量案例

2.1 测量建议

器具的多步骤短过程工作特性会对电磁骚扰测量结果造成严重的影响，因此在测量时可根据器具产生的骚扰特性采取不同的测试手段：

1）延长器具短过程的工作时间。这个方法一般需要器具制造商方技术人员的配合，将器具的工作时间延长，使测试系统有足够的时间来完成测试。

2）分段测试法。根据短过程的工作时间，在

要测试的频域内分成若干个子过程进行测试，然后再对子过程测量结果进行分析判定，最终给出测试结果。

3）直接准峰值测量法。对于一些可疑频率段，通过准峰值多次扫频，并让器具不断重复不稳定的工作过程，使测试结果逐渐接近真值。

4）特征频点法。在测量开始之前，先对器具的工作原理和关键元器件的电磁骚扰特性进行分析，选择可疑的频率点直接进行准峰值和平均值的测量。如电机、负离子发生器等产生的电磁骚扰为宽带骚扰，在整个频域内选择一些关键点作为特征点，而开关电源、微处理器等产生的骚扰为窄带骚扰，其特征频点只要选择其工作频率的倍频点即可。

5）手动测量法。这种方法要求测试时放弃接收机控制软件系统，通过手动的方式保证在最短的时间内完成特定频段内电磁骚扰的测量。

6）综合分析法。在实际的测试过程中，用上述单一方法往往很难解决实际测量的结果准确度问题，因此测试人员还需要对具体的器具进行综合分析后，选用一种或多种方法的组合进行测量。

2.2 测量案例

针对第1节提出的两款器具的测量问题，建议采取的测量手段：

1）双桶洗衣机骚扰电压的测量

首先用峰值检波器预扫曲线并按常规方法进行准峰值测量，其次检查测量结果和曲线，根据器具的工作原理识别可能的可疑频率点，判定若是喀呖声，则该点不计入测量结果，若是连续骚扰，则对该窄小区域再次进行手动准峰值测量，找出真值。图3为双桶洗衣机改进测量手段后的骚扰电压测试曲线。

图3 双桶洗衣机改进测量手段后的骚扰电压测试曲线

2）咖啡机骚扰电压的测量

第一步首先识别咖啡机的短过程有加热、研磨、冲泡、咖啡豆渣打包和蒸汽（打沫），用峰值检波器SWEEP预扫每一个短过程的曲线，了解每一过程的骚扰电压包络，第二步对每一过程的曲线选骚扰较高的频率点进行准峰值测量，第三步对每一过程的测量结果进行合格判定，最终得出测量结果。

3 结束语

鉴于多步骤短过程器具不稳定的工作特性会对电磁兼容测试结果产生重大影响，实验室必须对这些器具的工作过程加以识别和控制。对器具多步骤短过程的识别主要有两种方法：首先是过程分析法，从器具运行控制程序来分析，掌握器具的运行过程并加以分析，必要时采用示波器等监测手段来掌握运行过程中的每一个细节包括运

行时间、运行电路和关键元器件工作状态等。对于时间特别短的过程，要借助示波器区分是否是断续骚扰，200ms以上的电磁骚扰要按照短过程加以识别。其次是结果分析法，电磁骚扰测试一般会以图表的形式输出测试结果，若测试结果的准峰值大于该频率的峰值，那么这个结果是可疑的，对于这些可疑的结果，我们必须重新分析器具的短过程工作特性，并通过第2.1节的测试方法进行重新测量，最后获得满意的结果。

[1] GB4343.1家用电器. 电动工具和类似器具的电磁兼容要求 第1部分: 发射[L]. 北京 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 2009.Electromagnetic compatibility-Requirements for household appliances electric tools and similar apparatus-Part 1:Emission.