CN103630774B - 一种温湿度、振动与电磁兼容综合试验模拟设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温湿度、振动与电磁兼容综合试验模拟设备，包括横电磁波传输室、温湿度环境模拟设备及振动台，其中，所述温湿度环境模拟设备为温湿度送风系统，在所述横电磁波传输室内设置有立方体试验区内胆，通过进风道及出风道与温湿度送风系统相连接；所述振动台设置于所述横电磁波传输室下方，并设置与所述立方体试验区内胆相连接。采用上述方案，解决难以考察电磁场与温湿度、振动等环境应力场耦合情况下电子设备性能的难题，开拓了环境试验的新内容。

Description

一种温湿度、振动与电磁兼容综合试验模拟设备

技术领域

本发明属于电磁兼容测试环境模拟技术领域，尤其涉及的是一种温湿度、振动与电磁兼容综合试验模拟设备。

背景技术

电磁兼容试验的场地主要有开阔场地、全/半电波暗室以及各种横电磁波传输室等，由于电磁兼容试验对场地环境在反射、屏蔽等方面的特殊要求，目前还没有能够同时进行温度、湿度、振动和电磁环境的试验技术或试验设备，在产品研制过程中，只能将温湿度、振动等环境试验与电磁兼容试验分开进行，或者仅通过仿真计算来研究环境应力与电磁场的协和效应，难以实际地考察电磁场与温湿度、振动等环境应力场耦合情况下电子设备的性能，同时由于环境试验与电磁兼容试验分开进行，造成产品试验周期的延长。

在提高试验环境的综合性方面，目前三综合(温度、湿度和振动)试验箱已经在电子产品的研制和生产过程中得到广泛应用，三综合试验箱一般为振动台位于试验箱下方，加热、制冷和加湿设备位于试验箱后方，通过将温湿度箱和振动台集成设计，可在综合试验设备的试验区同时进行三综合试验。三综合试验更加逼近电子产品真实的工作环境，同时也提高了试验效率，节省了时间和经费。但由于电磁兼容试验对场地的特殊要求，环境试验与电磁兼容试验还是分开单独进行的。

对于电磁兼容试验来说，由于试验场地对反射的要求，再加上环境试验设备一般体积都较大，难以放到电波暗室或横电磁波传输室内部，而要从外部把温湿度环境和振动环境引入到电波暗室或横电磁波传输室内部，又必然会对电磁兼容试验设备的屏蔽效能造成影响，这使得生成温度、湿度、振动和电磁兼容综合试验环境难度很大，因此，目前这方面还没有成熟的试验技术或试验设备。

在电波暗室或横电磁波传输室内进行电磁兼容试验时，要考虑对屏蔽室内部进行散热、通风，一般是通过波导窗来进行换气，但由于屏蔽形体内部空间一般都很大，很难在屏蔽室内部形成稳定、可控的温湿度环境，另外，屏蔽室内部的吸波材料在高温高湿环境下性能和寿命也急剧下降，因此，要想通过这种方式将温湿度环境引入到屏蔽室内部，还有很多问题需要解决。

由于现有的环境试验技术和电磁兼容试验分开进行的，主要缺点包括：

1、不能实际考察电磁场与温湿度、振动等环境应力场耦合情况下电子设备的性能。

2、产品研制和生产过程中试验周期长，费用高。

3、环境试验和电磁兼容试验往往由不同的部门进行，给试验数据管理带来困难。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种温湿度、振动与电磁兼容综合试验模拟设备。

本发明的技术方案如下：

一种温湿度、振动与电磁兼容综合试验模拟设备，包括横电磁波传输室、温湿度环境模拟设备及振动台，其中，所述温湿度环境模拟设备为温湿度送风系统，在所述横电磁波传输室内设置有立方体试验区内胆，通过进风道及出风道与温湿度送风系统相连接；所述振动台设置于所述横电磁波传输室下方，并设置与所述立方体试验区内胆相连接。

所述的综合试验模拟设备，其中，所述横电磁波传输室与所述立方体试验区内胆一体设置。

所述的综合试验模拟设备，其中，进风道及出风道通过所述横电磁波传输室上的开孔设置与所述立方体试验区内胆相连接，并在所述横电磁波传输室连接进风道及出风道的一侧的开孔处分别设置有波导窗。

所述的综合试验模拟设备，其中，所述开孔处同时设置有气体密闭层及电磁屏蔽层。

所述的综合试验模拟设备，其中，所述振动台与所述立方体试验区内胆的连接处设置有气体密闭层及电磁屏蔽层。

所述的综合试验模拟设备，其中，所述电磁屏蔽层为铍青铜指形簧片或导电橡胶衬垫。

所述的综合试验模拟设备，其中，所述立方体试验区内胆沿横电磁波传输室地板的轴线对称设置。

所述的综合试验模拟设备，其中，所述立方体试验区内胆材料为有机玻璃、聚四氟乙烯或玻璃钢。

采用上述方案：

1、解决难以考察电磁场与温湿度、振动等环境应力场耦合情况下电子设备性能的难题，开拓了环境试验的新内容。

2、同时进行温湿度、振动和电磁兼容试验，缩短了产品的试验周期，也利于试验数据的统一管理。

3、在温湿度、振动与电磁兼容综合试验环境生成技术中，采用横电磁波传输室作为电磁兼容试验场地，易于与环境试验设备进行集成，成本较低。

附图说明

图1为本发明的GTEM小室、温湿度箱和振动台结构示意图。

图2为本发明的GTEM小室、温湿度箱和振动台结构剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明通过对横电磁波传输室与温湿度环境模拟设备、振动台等试验环境生成设备进行集成设计来实现综合试验环境的生成，相对于电波暗室，横电磁波传输室体积、重量都比较小，易于与环境设备的集成设计，且成本较低。

吉赫兹横电磁波传输室(GigahertzTransverseElectromagneticcell，以下简称GTEM小室)以其截止频率高、测试空间大、使用简单等优点在电磁兼容测试系统中得到广泛应用，下面以GTEM小室与环境试验设备的集成设计为例来说明本发明的技术方案。

本发明涉及到的各单项环境试验设备都有比较成熟的设计技术，在对其进行集成设计时面临的问题和难点在于：

1、GTEM小室、温湿度环境模拟设备和振动台都是大型设备，如何在空间位置上互不影响。

2、由于GTEM小室的体积很大，不能放入温湿度箱内，只能在GTEM小室内构建，温湿度和振动环境，必须对GTEM小室进行改造设计。

3、GTEM小室的测试区是封闭空间，并对电磁屏蔽有很高的要求。

4、GTEM小室内部空间很大且不规则，如何在GTEM小室内部形成稳定、均匀的温湿度场；

5、如何降低改造设计对GTEM小室屏蔽效能和内场分布的影响。

为了解决由于GTEM小室内部空间太大且形状不规则，不易形成稳定、均匀的温湿度场的问题，同时吸波材料也承受不了试验时的高温高湿，因此在GTEM小室内部设计了一个立方体试验区内胆。由于要在内胆中形成温湿度环境并且对GTEM小室内电磁环境的影响要尽可能小。为了分析添加试验区内胆对GTEM内场分布的影响，改变试验区内胆尺寸和材料，计算试验区内胆中的场强分布，仿真结果表明，不同介质材料对场强衰减影响较大，对均匀性影响不大，而材料相同时内胆尺寸越大其内部均匀性就越好，这说明在GTEM小室内部添加试验区内胆的方案是可行的，同时，试验区内胆材料的选择应兼顾导热性能、耐高低温性、介电常数和介质损耗及是否易于加工等因素，有机玻璃、聚四氟乙烯、玻璃钢等材料都可用于内胆的加工。

为了在试验区内胆中构建综合试验环境，考虑要通过在GTEM小室箱体开孔来引入温湿度和振动环境，考虑到GTEM小室、温湿度箱和振动台在空间上互不影响，提出如图1和图2所示的结构方案。因为要将温湿度环境引入到试验区内胆中，温湿度箱去掉原有的试验箱部分变为温湿度送风系统1，放置在GTEM小室4后部，通过外进风道2、外出风道7，以及GTEM小室后板上的波导窗3和6，与GTEM小室内部的内进风道8、内出风道10和试验区内胆9相连，在试验区内胆与GTEM小室的地板轴线上开孔与振动台5连接，内胆开孔处要作温湿度气体密封处理，GTEM小室开孔处进行电磁屏蔽处理，这样，就在试验区内胆中实现了综合试验环境的模拟。试验区内胆与GTEM小室在同方向开门，便于试验件的取放。

在连接振动台时，由于用于安装试验件的振动台工装台面会深入到内胆内部，必须要考虑对孔缝进行电磁屏蔽处理以及对温湿度气体和凝结水的密封，电磁屏蔽可采用铍青铜指形簧片、导电橡胶衬垫等方式进行，屏蔽效能满足电磁兼容试验要求即可。对于温湿度气体和凝结水的密封，采用现有的三综合试验箱对振动台开孔处的密封方式。

开孔破坏了GTEM小室的结构和电气连续性，为了减小开孔对GTEM小室屏蔽性能和内场分布的影响，通过仿真计算来分析开孔位置和尺寸的影响，由于振动台连接处开孔大小由振动台尺寸决定，这里主要是分析送风系统与内胆连接处的开孔大小与位置的影响。仿真计算结果表明，采用适当频段的波导窗时对其附近区域的场强和均匀性有一定影响，波导窗面积越大对内场分布影响也越大，但对于测试区的影响很小，与标准GTEM小室相比，均匀度有所下降，但也在3dB范围内，这说明采用波导窗连接温湿度送风系统和试验区内胆的方案是可行的，同时，在满足通风要求的前提下尽量采用较小面积的波导窗。

本发明提出的温湿度、振动与电磁兼容综合试验环境生成技术，通过对横电磁波传输室与温湿度环境模拟设备、振动台进行集成设计来实现，解决了环境试验与电磁兼容试验脱节的问题；在横电磁波传输室内部添加采用介质材料加工的立方体试验区内胆，解决在尽量不破坏横电磁波传输室内部电磁环境的前提下，形成稳定、均匀温湿度场；用于连接进、出风道的波导窗可安装在横电磁波传输室的前、后板(不与芯板相对)，安装位置不超过芯板的高度；试验区内胆的大小、位置与试验件大小、试验场强等级有关，由用户自定，但必须沿横电磁波传输室地板的轴线对称；制造内胆的材料综合考虑导热性能、耐高低温性、介电常数和介质损耗及是否易于加工等因素。

在上述内容的基础上，对于本发明做进一步解释，一种温湿度、振动与电磁兼容综合试验模拟设备，包括横电磁波传输室4、温湿度环境模拟设备1及振动台5，其中，所述温湿度环境模拟设备1为温湿度送风系统，在所述横电磁波传输室4内设置有立方体试验区内胆9，通过进风道8及出风道10与温湿度送风系统1相连接；所述振动台5设置于所述横电磁波传输室4下方，并设置与所述立方体试验区内胆9相连接。

所述横电磁波传输室4与所述立方体试验区内胆9一体设置。

所述进风道8及所述出风道10通过所述横电磁波传输室4上的开孔设置与所述立方体试验区内胆9相连接，并在所述横电磁波传输室4连接所述进风道8及所述出风道10的一侧的开孔处分别设置有波导窗3、6。

所述开孔处同时设置有气体密闭层及电磁屏蔽层。

所述振动台5与所述立方体试验区内胆9的连接处设置有气体密闭层及电磁屏蔽层。所述电磁屏蔽层为铍青铜指形簧片或导电橡胶衬垫。

所述立方体试验区内胆9沿横电磁波传输室地板的轴线对称设置。所述立方体试验区内胆材料为有机玻璃、聚四氟乙烯或玻璃钢。

采用上述方案：1、解决难以考察电磁场与温湿度、振动等环境应力场耦合情况下电子设备性能的难题，开拓了环境试验的新内容。2、同时进行温湿度、振动和电磁兼容试验，缩短了产品的试验周期，也利于试验数据的统一管理。3、在温湿度、振动与电磁兼容综合试验环境生成技术中，采用横电磁波传输室作为电磁兼容试验场地，易于与环境试验设备进行集成，成本较低。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种温湿度、振动与电磁兼容综合试验模拟设备，包括横电磁波传输室、温湿度环境模拟设备及振动台，其特征在于，所述温湿度环境模拟设备为温湿度送风系统，在所述横电磁波传输室内设置有立方体试验区内胆，通过进风道及出风道与温湿度送风系统相连接；所述振动台设置于所述横电磁波传输室下方，并设置与所述立方体试验区内胆相连接。

2.如权利要求1所述的综合试验模拟设备，其特征在于，所述横电磁波传输室与所述立方体试验区内胆一体设置。

3.如权利要求2所述的综合试验模拟设备，其特征在于，进风道及出风道通过所述横电磁波传输室上的开孔设置与所述立方体试验区内胆相连接，并在所述横电磁波传输室连接进风道及出风道的一侧的开孔处分别设置有波导窗。

4.如权利要求3所述的综合试验模拟设备，其特征在于，所述开孔处同时设置有气体密闭层及电磁屏蔽层。

5.如权利要求1所述的综合试验模拟设备，其特征在于，所述振动台与所述立方体试验区内胆的连接处设置有气体密闭层及电磁屏蔽层。

6.如权利要求4或5所述的综合试验模拟设备，其特征在于，所述电磁屏蔽层为铍青铜指形簧片或导电橡胶衬垫。

7.如权利要求4或5所述的综合试验模拟设备，其特征在于，所述立方体试验区内胆沿横电磁波传输室地板的轴线对称设置。

8.如权利要求7所述的综合试验模拟设备，其特征在于，所述立方体试验区内胆材料为有机玻璃、聚四氟乙烯或玻璃钢。