CN104297595B - 混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法，其如下步骤：1、搭建试验平台；2、设定3~5个场强计的采样时间段，在受试设备辐射抗扰度测试中，场强计记录受试设备受到干扰时分别在3~5个采样时间段的电磁场值；3、分别对步骤2中3~5个时间段内采集到的电磁场值统计平均，对应得到3~5个统计平均值；4、分别计算步骤3中得到的3~5个统计平均值的标准偏差，选择出小于3dB的标准偏差所对应的采样时间段，采用小于3dB的标准偏差所对应的采样时间段进行混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试。本发明的有益效果是能有效提高混响室连续搅拌模式下的电子设备辐射敏感度阈值。

Description

混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法

技术领域

本发明涉及一种混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法，特别适用于电子设备（系统）在混响室工作于连续模式状态下的电磁抗扰度测试。

背景技术

电子信息系统中，智能化、数字化以及微型化的大规模集成芯片有着极为广泛的应用。电子设备的集成度和灵敏度越来越高，使得其应对各种强电磁脉冲打击的能力就变得十分脆弱，很小的热量或过电压就可以把它们烧毁或击穿，或者使电路暂时失灵。这使得武器装备的电磁敏感度日益提高，而抗电磁毁伤能力下降。研究发现，无论电子设备是否具有收发天线系统，电磁能量都能通过设备腔体上的孔缝、贯通导线、电源线等进入电子设备，干扰其正常工作。一定强度的电磁能量不仅可对电子设备造成严重的干扰和硬损伤，还可以形成潜在性损伤，使电子设备的可靠性和稳定性降低，一些情况下还可能引发重大安全事故。电子设备在设计初或出厂前都要进行严格的电磁兼容方面的考量或测试。人们设计建造的测试场地主要有TEM室、GTEM室、开阔场、电波暗室或半电波暗室等。这些测试场地可以模拟各种电磁环境，电子设备或系统在其中进行各种电磁兼容性测试，同时也避免了对周围环境的污染。但这些测试平台都有个共同特点，模拟的都是无限大开阔空间，采用的干扰源都是单一方向的平面波辐照。这与电子设备实际工作中所处的电磁环境不符，如在武器系统的电子任务舱中存在多种有辐射的电子设备，由于在舱内的多次反射，会形成传播方向、极化方向随机的复杂电磁环境（即所谓的“二次污染”），这种复杂环境是传统电磁兼容测试平台无法模拟的，因而近年来出现了替代传统测试场地的混响室测试平台。

军事发达国家非常重视电子装备在复杂电磁环境条件下的工作可靠性和稳定性，因此，十分关注混响室这一新型电磁兼容测试平台的发展。国际电工委员会和有关国家先后都制定了混响室辐射抗扰度试验方法和试验标准。目前我国还没有任何关于混响室测试方法的国标或国军标。

在实际应用中，国际电工委员会的IEC61000-4-21混响室电磁兼容试验和测量技术存在一定的问题：

(1)未给出混响室连续模式条件下，腔室电磁环境表征方法；

(2)同一受试设备在不同搅拌速度下，会得出不同的结果；

(3)标准只对步进模式时的抗扰度测试方法给出了详细规定，而测试效率较高的连续模式由于边界条件变化快、电磁场稳定性差等原因未能做出具体规定；

(4)标准只规定了电磁辐射抗扰度的通过性测试方法，测试评价结果只有“通过”，“不通过”两种，不能定量的给出受试设备准确的敏感度阈值。这样，受试设备设计者和研制部门只能比较盲目地反复进行试探，来修改设备在复杂电磁环境下的防护措施。

由此看出，现有的基于混响室测试平台的抗扰度试验标准不能满足电子工业和信息化设备迅速发展的要求，而我国目前还没有一套混响室电磁兼容测试标准。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单高效、实用性强、成本低的混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法，具体步骤如下：

步骤1：搭建混响室连续工作模式下电磁辐射抗扰度试验平台：

所述平台包括主控计算机、混响室壳体、混响室内部测试区域、辐射发射分系统、受试设备分系统、检测和接收分系统以及机械控制分系统；所述主控计算机位于混响室壳体外部；

所述辐射发射分系统由信号发生器、功率放大器、定向耦合器、功率计、发射天线和光纤组成；所述主控计算机的指令输出端接信号发生器的信号输入端，所述信号发生器的信号输出端依次通过光纤连接功率放大器、定向耦合器和发射天线，所述功率计与定向耦合器的监测端相连接，所述发射天线位于混响室壳体和混响室内部测试区域之间，所述信号发生器、功率放大器、定向耦合器和功率计位于混响室壳体外部；

所述受试设备分系统位于混响室内部测试区域的正中央，其包括受试设备和试验台；所述受试设备在试验开始前即置于试验台上，且所述受试设备距混响室壳体的距离大于1/4个测试频率波长；

所述检测和接收分系统由场强计、摄像头、监控系统组成；所述监控系统为能抗高场强辐射的摄像头；所述主控计算机的相应端口经光纤连接场强计的信号端，所述主控计算机的相应端口经监控系统接摄像头的信号端；所述场强计和摄像头位于混响室内部测试区域内，所述监控系统位于混响室壳体外部；

所述机械控制分系统包括控制电机、主搅拌器和副搅拌器；所述主控计算机的输出控制端与控制电机的输入控制端连接，所述控制电机的输出控制端分别连接主搅拌器和副搅拌器的控制端；所述主搅拌器和副搅拌器位于混响室壳体和混响室内部测试区域之间，所述控制电机位于混响室壳体外部；

步骤2：设定3~5个场强计的采样时间段，在受试设备辐射抗扰度测试中，利用场强计记录受试设备受到干扰时，分别在3~5个所述时间段内的电磁场值；

步骤3：分别对步骤2中3~5个所述时间段内采集到的电磁场值进行统计平均，对应得到3~5个统计平均值；

步骤4：分别计算步骤3中得到的3~5个所述统计平均值的标准偏差，并将3~5个所述统计平均值的标准偏差与3dB比较，选择出小于3dB的标准偏差所对应的采样时间段，采用所述小于3dB的标准偏差所对应的采样时间段进行混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试。

进一步的，所述步骤2中场强计记录的每个所述时间段中的电磁场值为离散值。

进一步的，所述信号发生器、功率放大器、定向耦合器和发射天线之间依次通过同轴线相连接，所述同轴线通过微波转接头穿过混响室壳体。

本发明的有益效果是：

（1）通过设定采样时间段可平稳提取混响室连续搅拌模式下的电场强度；

（2）利用该方法可有效提高混响室连续搅拌模式下的电子设备辐射敏感度阈值。

附图说明

附图1为本发明中试验平台的结构示意图。

附图2为本发明在某敏感频率处，直接提取测试区域场强50次测试结果示意图。

附图3为本发明在某敏感频率处，采样时间段为1s时，提取测试区域场强50次测试结果示意图。

附图4为本发明在某敏感频率处，采样时间段为4s时，提取测试区域场强50次测试结果示意图。

其中，1混响室壳体、2混响室内部测试区域、A主控计算机、B控制电机、C信号发生器、D功率放大器、E定向耦合器、F功率计、G监控系统、H主搅拌器、I副搅拌器、J发射天线、K场强计、L试验台、M摄像头。

具体实施方式

下面结合附图1~4和实施例对本发明进行进一步说明：

本实施例包括如下步骤：

步骤1：搭建混响室连续工作模式下电磁辐射抗扰度试验平台，如附图1所示：

所述平台包括主控计算机A、混响室壳体1、混响室内部测试区域2、辐射发射分系统、受试设备分系统、检测和接收分系统以及机械控制分系统；

所述主控计算机A位于混响室壳体1外部；

所述辐射发射分系统由信号发生器C、功率放大器D、定向耦合器E、功率计F、发射天线J和光纤组成；所述主控计算机A的指令输出端接信号发生器C的信号输入端，所述信号发生器C的信号输出端依次通过光纤连接功率放大器D、定向耦合器E和发射天线J，所述功率计F与定向耦合器E的监测端相连接，所述发射天线J位于混响室壳体1和混响室内部测试区域2之间，所述信号发生器C、功率放大器D、定向耦合器E和功率计F位于混响室壳体1外部；

所述受试设备分系统位于混响室内部测试区域2的正中央，其包括受试设备和试验台L；所述受试设备在试验开始前即置于试验台L上，且所述受试设备距混响室壳体1的距离大于1/4个测试频率波长；

所述检测和接收分系统由场强计K、摄像头M、监控系统G组成；所述监控系统G为能抗高场强辐射的摄像头；所述主控计算机A的相应端口经光纤连接场强计K的信号端，所述主控计算机A的相应端口经监控系统G接摄像头M的信号端；所述场强计K和摄像头M位于混响室内部测试区域2内，所述监控系统G位于混响室壳体1外部；

所述机械控制分系统包括控制电机B、主搅拌器H和副搅拌器I；所述主控计算机A的输出控制端与控制电机B的输入控制端连接，所述控制电机B的输出控制端分别连接主搅拌器H和副搅拌器I的控制端；所述主搅拌器H和副搅拌器I位于混响室壳体1和混响室内部测试区域2之间，所述控制电机B位于混响室壳体1外部；

步骤2：进行电子设备辐射抗扰度测试：

选用某型心电图机为受试设备，在混响室中进行辐射抗扰度测试。附图2给出了该心电图机的某敏感频率处，直接提取混响室内部测试区域2内场强50次的实验数据。由附图2可以看出，数据波动非常大，50次测试结果几乎没有任何重复性。显然，直接提取混响室内部测试区域2内的场强很难作为连续模式条件下辐射敏感度的测试结果。

附图3、附图4为利用本专利中所述方法，分别给出了采样时间段为1s和4s时的测试结果。通过对比可以看出其波动性要小于附图2直接提取场强的结果，且采样时间段为4s时的测试结果的重复性比1s时好。但在实际测试中，并不是采样时间段越长越好，在考虑到重复性的同时还应考虑到由于选择较长采样时间段带来的场的滞后性。

选择较长的采样时间段尽管可以得到较好的测试可重复性，但也会使得场强计K采集到的场强值会滞后于被测设备受到干扰时的电场，此时场强计K所输出的场强值并不是受试设备产生效应时所处的电磁场。这说明选择合适的采样时间段可以得到重复性良好的测试结果。针对不同的受试设备，需要选择不同的采样时间段。对受试设备进行敏感度测试时，对多个采样时间段的测试结果进行提取。再计算多个采样时间段测试结果的标准偏差，随着统计平均时间参数的增大，其测试标准偏差逐渐减小。选择出小于3dB的标准偏差所对应的采样时间段，采用所述小于3dB的标准偏差所对应的采样时间段进行混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试。

本发明的工作过程如下：

当利用混响室连续搅拌模式下进行辐射抗扰度测试试验时，首先选定搅拌速度。在选定的搅拌速度的前提下，开始进行测试试验。设定好测试试验频率，将信号发生器C的信号源电平设置在较低的输出水平上（一般设为-20dB即可）。首先初始化各仪器（指的步骤1中平台上的各种仪器），待各仪器初始化结束后，各仪器开始工作，辐射抗扰度测试开始。测试过程中，不断升高信号发生器C的信号源电平，仔细观察受试设备状态。当发现受试设备工作状态发生改变，被认定是受到干扰而产生的一种辐照效应时，不同采样时间段条件下的测试结果将会保存在数据记录表中。该数据将会保存到文本当中。

本发明既能有效提高辐射抗扰度的可重复性，又能与其它传统测试场地的测试结果保持良好的一致性，具有广阔的应用前景。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (3)

1.一种混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法，其特征在于：通过对采集的场强值计算标准偏差，经过比较得到采集场强值的采样时间段，在电子设备辐射抗扰度测试中使用所述采样时间段进行采样，其具体步骤如下：

步骤1：搭建混响室连续工作模式下电磁辐射抗扰度试验平台：

所述平台包括主控计算机（A）、混响室壳体（1）、混响室内部测试区域（2）、辐射发射分系统、受试设备分系统、检测和接收分系统以及机械控制分系统；

所述主控计算机（A）位于混响室壳体（1）外部；

所述辐射发射分系统由信号发生器(C)、功率放大器(D)、定向耦合器(E)、功率计(F)、发射天线(J)和光纤组成；所述主控计算机（A）的指令输出端接信号发生器（C）的信号输入端，所述信号发生器（C）的信号输出端依次通过光纤连接功率放大器(D)、定向耦合器(E)和发射天线(J)，所述功率计(F)与定向耦合器(E)的监测端相连接，所述发射天线(J)位于混响室壳体（1）和混响室内部测试区域（2）之间，所述信号发生器(C)、功率放大器(D)、定向耦合器(E)和功率计(F)位于混响室壳体（1）外部；

所述受试设备分系统位于混响室内部测试区域（2）的正中央，其包括受试设备和试验台（L）；所述受试设备在试验开始前即置于试验台（L）上，且所述受试设备距混响室壳体（1）的距离大于1/4个测试频率波长；

所述检测和接收分系统由场强计（K）、摄像头（M）、监控系统(G)组成；所述监控系统（G）为能抗高场强辐射的摄像头；所述主控计算机（A）的相应端口经光纤连接场强计（K）的信号端，所述主控计算机（A）的相应端口经监控系统(G)接摄像头（M）的信号端；所述场强计（K）和摄像头（M）位于混响室内部测试区域（2）内，所述监控系统(G)位于混响室壳体（1）外部；

所述机械控制分系统包括控制电机（B）、主搅拌器（H）和副搅拌器（I）；所述主控计算机（A）的输出控制端与控制电机（B）的输入控制端连接，所述控制电机（B）的输出控制端分别连接主搅拌器（H）和副搅拌器（I）的控制端；所述主搅拌器（H）和副搅拌器（I）位于混响室壳体（1）和混响室内部测试区域（2）之间，所述控制电机（B）位于混响室壳体（1）外部；

步骤2：设定3~5个场强计（K）的采样时间段，在受试设备辐射抗扰度测试中，利用场强计（K）记录受试设备受到干扰时，分别在3~5个所述时间段内的电磁场值；

步骤3：分别对步骤2中3~5个所述时间段内采集到的电磁场值进行统计平均，对应得到3~5个统计平均值；

步骤4：分别计算步骤3中得到的3~5个所述统计平均值的标准偏差，并将3~5个所述统计平均值的标准偏差与3dB比较，选择出小于3dB的标准偏差所对应的采样时间段，采用所述小于3dB的标准偏差所对应的采样时间段进行混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试。

2.根据权利要求1所述的混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法，其特征在于：所述步骤2中场强计（K）记录的每个所述时间段中的电磁场值为离散值。

3.根据权利要求1或2所述的混响室连续搅拌模式下提高电子设备辐射抗扰度测试可重复性的方法，其特征在于：所述信号发生器（C）、功率放大器（D）、定向耦合器（E）和发射天线（J）之间依次通过同轴线相连接，所述同轴线通过微波转接头穿过混响室壳体（1）。