浅谈船舶类设备电磁兼容性测试

商钧　宋楠　杨淳

随着现代科学技术的迅猛发展，电子、电气设备在船舶领域的应用越来越广泛。然而，在有限的时间、空间和有限的频率资源下，船用设备及系统和海上设施所处的电磁环境更加复杂、更具挑战性。因此，如何加快电磁兼容性设计、测试、分析和整改技术已成为当务之急。

电子系统越是现代化，其所造成的电磁环境就越加复杂；反之复杂的电磁环境对电子系统也提出了更高的要求。船舶和海上电子电气设备具有连续工作时间长，设备所在空间狭小，安全性、可靠性要求高，控制种类繁多，信号种类复杂等特点，通常轮船上都配有导航设备、通信设备和与其机械相关的控制设备。船上使用的频率范围从90KHz到9GHz，EMC（Electro Magnetic Compatibility，电磁兼容性）环境十分特殊，因此，防止各系统间的干扰，防止设备间的干扰就成为迫切需要解决的问题。与此同时，随着船舶工业的高速发展，完善我国相关EMC标准的必要性已成为专业人士的共识。

国际海事组织（简称IMO）在1991年的A.694（17）决议的基础上于1995年11月通过A.813（19）决议，即《所有船用电气电子设备电磁兼容（EMC）通用要求》，国际电工委员会（简称IEC）于1999年制定了2.0版IEC 60533，其规定了船舶电气与电子设备的发射、抗扰性和性能准则的电磁兼容性的最低要求，有助于满足IMO A.813的决议要求。该标准对测量方法给出了进一步的指南和建议，以实现下列各组设备中的电气与电子装置的电磁兼容性：A组-无线电通信和导航设备；B组-发电和变电设备；C组-以脉动能量工作的设备；D组-开关设备和控制系统；E组-内部通信和信号处理设备；F组-非电气零件和设备；G组-综合系统。

为适应国际标准规定，中国于1988年制定了国际标准GB/T 10250《船舶电气与电子设备的电磁兼容性》，等同采用IEC 60533，该标准由中国船舶工业集团公司提出，由全国海洋船舶标准化技术委员会船舶电气设备分技术委员会归口。2002年，IEC制定了适用于SOLAS公约（国际海上和人命安全公约）所涉及的海上导航和无线电通信设备标准，即IEC 60945，该标准是A组和C组的基础EMC标准。

由中国船级社（简称CCS）制定的GD01-2006《电气电子产品型式认可试验指南》里规定了船用设备电磁兼容性型式认可试验要求，其中航行和无线电通信设备及系统的型式认可试验应按IEC 60945出版物的要求执行。对于船用产品的验证试验需由CCS认可的船用产品验证试验机构来承担，以此来保证经过验证试验的船用产品符合CCS或其承认的船舶规范、有关的国际公约规则、国际标准和国家标准的要求。验证试验机构首先要具备CNAS（中国合格评定国家认可委员会）、CMA（中国计量认证）等资质；其次，需通过CCS资料审查、现场审核及认可试验以取得CCS的认可。

目前，天津市无线电监测站已通过了船级社的现场审核，并完成了整改工作，等待中国船级社总社的认可。

船舶和海上设施电气电子设备EMC测试

电磁兼容性是指设备或系统在所处的电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何其他事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。因此，电磁兼容性包括两方面要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性，分为电磁干扰（EMI）和电磁抗扰度（EMS）两部分。电磁干扰有传导干扰和辐射干扰两种，EMS也有传导抗扰度和辐射抗扰度两种。电磁干扰三要素为骚扰源、传播路径和敏感设备。

船舶和海上设施电气电子设备在其电磁环境中能正常工作，且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。设备的电磁兼容测试也分为电磁干扰和电磁抗扰两大部分。

骚扰测量

依据指南GD01-2006，设备发射试验项目包括：传导发射测量和辐射发射测量。其可参考的适用要求见表2-1：

具体来说，传导发射测量频率范围为10KHz—30MHz，辐射发射测量频率范围为150KHz —2GHz，规范中分别规定了适用于桥楼及甲板区域内的设备和适用于一般配电区域内的设备适用的限值。需要特殊说明的是，所有的轮船携带运行在波段156MHz 到165MHz 的VHF 接收机，对于VHF 波段，IMO 要求接收机的灵敏度为2uVe.m.f，这等同于天线上一个3uV/m的场强。对于桥楼和天线之间的15 米的一个典型的分隔，一个自由空间的场强在3米是15uV/m（23.5dBuV/m），所以对VHF通信设备的运作要求一个更严的限制。

抗扰度测量

依据指南GD01-2006，设备抗扰度试验项目包括：静电放电、射频电磁场辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群、浪涌、低频传导和射频场感应的传导骚扰抗扰度，其可参考的适用要求见表2-2：

其他试验

对于航行和无线电通信设备及系统需采用IEC 60945，相对于GD01的EMC试验部分，该标准增加了电源短期变化和电源故障两项试验，未对低频传导抗扰度试验提出要求。同时，其他相同的EMC试验在细节上也有不同，需要试验机构注意。

辐射测试实例

受试设备为升降控制系统，测试场地为10米半电波暗室。测试按照GD01-2006 的要求进行布置，并按照一般配电区域的限值进行测试。受试设备前端距离接收天线3m。当使用磁场天线时，天线相位中心的高度离接地平板1.5m；当使用HL562 电场天线（测量频率30MHz—1GHz）时，天线高度在1—4米范围内升降，转台在0—360 度旋转；当使用HF906 电场天线（测量频率1GHz—2GHz）时，天线高度与受试设备高度相同。对于峰值测量结果接近或超出准峰值限值的频点进行准峰值单点测量。

150KHz—30MHz测试结果如图1和图2所示：

30MHz—1GHz垂直极化测试结果如图3所示：

156MHz—165MHz水平极化测试结果如图4所示：

1GHz—2GHz测试结果如图5和图6所示：

从该试验结果可以看出，供应商在设计时就要考虑EMC的问题，特别是保护频带部分；同时，受试样品为系统级时，需要制定更完善的测试方法。

随着无线电技术的高速发展，在有限的时间、空间和有限的频率资源下，各种电子设备的数量与日俱增，使用的密集程度越来越大，船用设备及系统和海上设施所处的电磁环境更加复杂，更具挑战性。因此，电磁兼容性设计、测试、分析和整改技术将会起到越来越大的作用。