汽车零部件的辐射发射-ALSE 法能力验证研究

张宁，陈宇军，郭锦添，王珊珊，邵华东，邱添权

（威凯检测技术有限公司，广州 510663）

引言

能力验证[1]是按照预先设定的准则，利用实验室间比对，评价实验室试验能力的重要外部质量评价活动，根据自身需求寻求并参加能力验证是实验室的责任和义务。

汽车零部件的辐射发射试验-ALSE 法作为汽车零部件电磁兼容常规测试项目之一，影响测试结果的因素较多。本文以策划实施汽车零部件的辐射发射试验-ALSE法能力验证为例，从样品制备、样品验证、方案实施、结果统计等相关技术问题进行探讨，希望对提升实验室整体水平有所帮助。

1 能力验证方案策划

1.1 样品制备

1.1.1 技术参数

本能力验证样品必须满足：

1）信号发射频率范围（30～1 000）MHz，特征发射频率间隔10 MHz；

2）频率稳定度＜50 PPM；

3）根据标准要求以双锥和对数周期天线测试，接收机接收信号，信号大小介于（30～90）dBμV/m，信号稳定度＜±3 dB；

4）供电方式为锂电池供电，样品充电电源为220 V / 50 Hz；

5）具有外接全向天线。

1.1.2 工作原理

汽车零部件辐射发射信号发生器采用电池供电，产生步距频率的所有谐波通过顶部的天线发射参考信号。其输出电平是固定的，变化很小，为汽车零部件辐射发射试验提供稳定的参考信号。

1.1.3 设计方案

能力验证样品结构要求：

1）样品方便安装、运输、携带；

2）具备器具正常工作指示灯，能及时指示工作异常；

3）特制信号发生器内部各电子元件的稳定性好，能保证特制信号发生器在长期使用及频繁运输后的输出信号的稳定性。

能力验证物品加工过程控制要求：

1）具备器具正常工作指示灯，不易脱落，能及时指示工作异常；

2）采用密封胶将信号发生器密封完好，不被轻易拆开；

3）电子元器件经过初步筛选后，由同批次生产加工制成。

1.1.3 样品外观

样品外观图见图1。

图1 样品外观图

1.2 试验要求

1.2.1 依据标准

本次试验依据GB/T 18655-2018[2]《车辆、船和内燃机 无线电骚扰特性 用于保护车载接收机的限值和测量方法》、CISPR 25：2021[3]Vehicles, boats and internal combustion engines-Radio disturbance characteristics-Limits and methods of measurement for the protection of on-board receivers。

1.2.2 试验步骤

1）试验环境应保持在温度（23±5）℃，相对湿度（20 ～ 80）%范围内；

2）样品直接放置在（900±10）mm 的测试桌面的接地铜板上，并距离测试桌边缘（100±10）mm。样品印有“CVC 威凯”的参考面正对天线，并且到天线相位中心的距离为（1 000±10 ）mm，接收天线正对样品发射天线，接收天线的高度（1 000±10 ）mm；

3）双锥天线设置为垂直极化，样品连接“长天线”，打开样品电源开关，指示灯点亮，热机3 min 以上。热机完成后，对频率范围（30～200）MHz 进行测量，记录特征频率50 MHz 和150 MHz 在（±200 kHz）范围内的最大峰值；

4）对数周期天线设置为垂直极化，样品连接“短天线”，打开样品电源开关，指示灯点亮，对频率范围（200～1 000）MHz 进行测量，记录特征频率230 MHz 和750 MHz 在 (±200 kHz)范围内的最大峰值；

1.3 均匀性和稳定性判定

能力验证提供者应确保能力验证样品具有足够均匀性和稳定性，适合能力验证计划的目的。能力验证提供者应使用适当标准对能力验证样品的均匀性和稳定性进行评估，确保其不会对能力评定造成不利影响。

1.3.1 抽样方式

均匀性抽样方式：对能力验证样品进行全检；

稳定性抽样方式：通过简单随机抽样的方式抽取3个样品作为稳定性检验样品。

1.3.2 评价方法

均匀性评价方式：①样品发出前利用单因子方差分析法；②样品回收后利用Ss ≤0.3σpt准则。

稳定性评价方式：①样品发出前利用t 检验法；②样品流转期间利用t 检验法；③样品回收后利用准则法。

1.3.3 评定分析结果

1.3.3.1 均匀性评定分析结果

均匀性评定分析结果如表1。

表1 均匀性评定分析结果(单位：dBμV/m)

从表1 知，发样前能力验证样品满足单因子方差分析法，样品回收后能力验证样品满足Ss ≤0.3σpt准则，因此能力验证样品是均匀的。

1.3.3.2 稳定评定分析结果

稳定性评定分析结果如表2～4。

表2 样品发出前稳定性评定分析结果(单位：dBμV/m)

表3 样品流转期间稳定性评定分析结果(单位：dBμV/m)

表4 样品回收后稳定性评定分析结果(单位：dBμV/m)

从表2 可知：能力验证样品满足计算的t 统计量小于tα（10）临界值，表明在显著性水平α=0.05 时，样品发出前特性满足稳定性要求。

从表3 可知：能力验证样品满足计算的t 统计量小于tα（10）临界值，表明在显著性水平α=0.05 时，样品流转期间特性满足稳定性要求。

1.4 数据统计分析

依据CNAS-GL002：2018[4]《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》，使用算法A 对实验室测试结果进行统计分析，以参加实验室测试结果的稳健平均值 x*作为指定值，以稳健标准差s*作为能力评定标准差。

按照Z 比分数的判定原则进行判定。

式中：

x—参加者结果；

xpt—指定值；

σpt—能力评定标准差。

|Z|≤2 为满意结果；2 ＜|Z|＜3 为有问题结果；|Z|≥3 为不满意的结果。

本次能力验证选取参加实验室报出的特征频率50 MHz （±200 kHz）、150 MHz （±200 kHz）、230 MHz （±200 kHz）和750 MHz （±200 kHz）电场强度的最大峰值作为本次计划评价的实验室结果，统计结果见图2。

2 原因分析及技术建议

2.1 测试设备

测试设备是辐射发射试验-ALSE 法测试结果的关键因素之一。

为了确保测试结果的准确性，首先要确保接收天线、预置放大器和线缆的校准系数是准确的。这意味着需要对这些设备进行精确的校准，以确保它们能够准确测量和放大测试信号。只有当这些设备的校准系数准确无误时，我们才能获得准确可靠的测试结果。因此，在进行辐射发射试验之前，必须对这些测试设备进行细致的校准工作。

除了确保接收天线、预置放大器和线缆的校准系数准确外，还需保证各个设备与线缆之间的连接状态良好。如果连接不良或松动，会导致信号损失或干扰，从而影响测试结果的准确性。因此，在进行测试之前，务必检查并确保设备与线缆的连接稳固可靠。

另外，在测试之前进行设备自校也是非常必要的。通过设备自校可以确保测试设备本身的准确性和稳定性，自校的目的是检查和调整设备的内部参数，以消除可能存在的误差或漂移，这样可以提高测试的可靠性，并确保测试结果准确无误。

2.2 背景环境

该测试对于电磁环境较敏感，环境背景噪声将可能对结果产生影响。

GB/T 18655-2018 的附录J 提供了测试场地的验证步骤和方法，建议实验室应当定期对场地进行确认，形成程序性文件，对场地背景环境长期监测，以降低场地背景环境带来的测试差异。

2.3 试验布置

根据辐射发射试验-ALSE 法的测试原理，其测试结果受样品摆放位置、样品与天线的距离、天线的高度等的影响。

GB/T 18655-2018 的6.5 章节对测试中的样品布置给出了明确要求，参加实验室应当严格按照标准和作业指导书的要求进行试验布置，避免由于测试布置造成测试数据的偏移。

3 结论

本文结合汽车零部件的辐射发射试验-ALSE 法能力验证计划，分析实验室数据产生差异的原因，针对实验室在试验过程可能会出现的问题提出技术建议，识别实验室间存在的差异，提高实验室间检测数据的复现性和一致性，促进实验室技术能力和互认度的提升，达到了本次能力验证的预期效果。

实施能力验证计划不仅可以提高检测机构的技术水平和能力，同时也可以促进行业的发展。通过推动技术创新和质量提升，整个汽车零部件检测领域可以更加健康和可持续地发展，进而能够提高汽车零部件检测的可信度和可靠性。对于消费者来说，他们可以更加信任经过能力验证的检测机构提供的检测结果，从而增加他们对汽车安全的信心，达成良性的循环。