CN114509629A - 一种精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置与方法，选用全底脉宽为0.7ns单高斯脉冲和高斯偶脉冲作为测试信号，实现在0～800MHz频段内的有效覆盖，激发被试品在真实工作环境下可能出现的电磁敏感现象。基于用户测试精度需求，使用自适应敏感频点锁定模块控制高斯偶脉冲的脉冲间距，自动化给出最优测试方案，精确测量被试品敏感频点分布范围。该装置能模拟设备在实际工作中所面临的复杂电磁环境，全面反映干扰信号可能存在的形式，全面考核被试品的敏感频点分布情况；能够解决精度要求不同时，测试方案自适应设计问题；能够实现人机交互和自动化测试，极大提高了测试效率。

Description

一种精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置与方法

技术领域

本发明属于电磁兼容特性技术优化领域，涉及传导敏感度测试领域，尤其涉及一种精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置与测试方法。

背景技术

电磁兼容性是所有使用电磁频谱工作的系统、装备和装置的一种能力，保证在既定的工作条件下，不会因电磁发射或响应而造成不能接受的或未预知的能力降级。大型复杂电子装备系统的电磁兼容性问题往往由线缆耦合产生，线缆在完成传输各种功能信号的同时，也成为各种干扰信号的主要传输通道。此外，线缆也会成为外界电磁能量的收集器，大量的干扰功率耦合进入线缆中，使电子设备或系统电路出现敏感现象，对较为敏感的电子元器件或者电路造成毁灭性破坏。因此对电子装备进行电磁兼容性测试显得尤为重要。

在电磁兼容性测试方面，现有的时域敏感度测试方法不能全面反映可能存在的干扰信号形式和功率量值。并且现有的试验在整个测试频段内，精度是固定的，测试方案是利用人工耗费大量时间设计的，无法实现重点关注区域内敏感频点的精确定位。当测试系统对于锁定敏感频点的范围有更加灵活的要求时，例如对任意测试精度设计最优测试方案，通过人为设计测试路径的方法则难以实现。

因此，亟需探索、研究、开发一种新型传导敏感性时域测试装置和方法，实现敏感频点的自适应测试，从而高效、全面检测大型复杂装备线缆引发的敏感性问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置与方法，具体从高斯脉冲频谱特性入手，选用全底脉宽为0.7ns单高斯脉冲和高斯偶脉冲作为测试信号，实现在0～800MHz频段内的有效覆盖，激发被试品在真实工作环境下可能出现的电磁敏感现象。基于用户测试精度需求，使用自适应敏感频点锁定模块控制高斯偶脉冲的脉冲间距，自动化给出最优测试方案，精确测量被试品敏感频点分布范围。

本发明的具体技术方案如下：

一种精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置包括时域脉冲生成模块、注入模块、信号监测模块、脉冲控制模块、数据处理模块、软件交互模块和自适应敏感频点锁定模块。

所述时域脉冲生成模块，用于产生单高斯脉冲和高斯偶脉冲，并为注入模块提供测试信号；

所述注入模块，用于接收时域脉冲生成模块产生的测试信号，并通过线缆耦合注入至被试品；

所述监测模块，用于实时采集被试品的敏感响应信息，并发送给软件交互模块；

所述软件交互模块，用于实时接收监测模块采集的被试品敏感响应信息并向数据处理模块发送；所述软件交互模块还用于与用户交互，用户输入测试精度、脉冲幅度和脉冲重复频率要求，软件交互模块向数据处理模块发送脉冲幅度和脉冲重复频率要求，向自适应敏感频点锁定模块发送测试精度要求；

所述自适应敏感频点锁定模块，用于接收软件交互模块发送的测试精度要求，生成最优测试方案，并发送给数据处理模块；

所述数据处理模块，用于交互用户测试要求、最优测试方案和被试品敏感响应信息，根据最优测试方案选择测试脉冲。

优选的，所述线缆传导敏感度时域测试装置还包括脉冲控制模块，用于与数据处理模块实时交互测试脉冲信息，并向时域脉冲生成模块发送脉冲生成指令。

优选的，所述测试脉冲信息包括脉冲形式、脉冲间距控制、脉冲幅度和脉冲重复频率。

优选的，所述线缆传导敏感度时域测试装置还包括显示模块，用于显示测试界面，包括由脉冲源参数设置界面和测试主界面；所述脉冲源参数设置界面具有内部通信的自检查、系统状态监测和测试参数设置功能；所述测试主界面具有视频监测、波形监测和敏感频点定位功能。

优选的，所述线缆传导敏感度时域测试装置还包含主面板，所述主面板上设有显示屏、输入接口、输出接口、USB(通用串行总线)接口和电源按钮。

优选的，所述显示屏具有指引操作和结果显示功能；所述输入接口具有接收被试品敏感响应的功能；所述输出接口具有输出脉冲测试信号的功能；所述USB接口具有数据传输和连接外部设备的功能；所述电源按钮具有启动和关闭装置的功能。

一种采用上述精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤一：标定高斯脉冲频谱，得到实际测试时线缆连接状态下输出的高斯脉冲与频域覆盖频带间的对应关系；

步骤二：将标定的高斯脉冲频谱导入测试装置，用户根据实际需求输入测试精度、脉冲幅度和重复频率要求，运行自适应敏感频点锁定模块，得到最优测试方案；

步骤三：依据最优测试方案，对线缆进行测试，实现在0～800MHz频段内精确测量线缆敏感频点分布范围。

相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

1.本发明的线缆传导敏感度时域测试装置/方法使用单高斯脉冲和高斯偶脉冲作为测试信号，能够很好地模拟设备在实际工作中所面临的复杂电磁环境，全面地反映干扰信号可能存在的形式。

2.本发明所采用的高斯偶脉冲属于瞬时时域信号，测试频谱宽，测试效率高，能够全面地考核被试品的敏感频点分布情况。

3.本发明自主开发了自适应敏感频点锁定模块，能够解决测试精度要求不同的实际用户需求和工程问题。

4.本发明的线缆传导敏感度时域测试装置，实现了人机交互和自动化测试，极大提高了测试效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所用的单高斯脉冲波形及其频谱图；

图2为本发明所用不同脉冲间距下高斯偶脉冲波形及其频谱图；

图3为本发明所用的使用自适应敏感频点锁定模块逐步锁定敏感频点范围流程图；

图4为本发明线缆传导敏感度时域测试装置的整机示意图；

图5为本发明线缆传导敏感度时域测试装置的系统框图；

图6为本发明线缆传导敏感度时域测试装置的主面板示意图；

图7为本发明线缆传导敏感度时域测试装置的测试界面；(a)为脉冲源参数设置界面，(b)为测试主界面；

图8为本发明实施例实际被试品连接状态下，注入线缆端不同脉冲间距的高斯偶脉冲波形。

附图标号说明：

1-显示模块，2-输入接口，3-输出接口，4-USB(通用串行总线)接口，5-电源按钮，1-1-“导入”按键，1-2-“设置”按键，1-3-“开始测试”按键，1-4-“暂停测试”按键，1-5-“继续测试”按键，1-6-“结束测试”按键，1-7-信息管理窗口，1-8-系统状态树，1-9-测试参数设置窗口，1-10-视频监测区，1-11-波形监测区，1-12-敏感频点定位区。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，为本发明所用全底脉宽为0.7ns的单高斯脉冲波形及其频谱图，所述全底脉宽具体指以10％脉冲幅度所相交的脉冲两端的宽度。由图1可看出，全底脉宽为0.7ns的单高斯脉冲频谱以-3dB为有效输入，实现在0～800MHz频段内的有效覆盖，激发被试品在真实工作环境下可能出现的电磁敏感现象。

如图2所示，为本发明所用全底脉宽为0.7ns的不同脉冲间距下高斯偶脉冲波形及其频谱图，以-3dB为有效输入，不同脉冲间距下，高斯偶脉冲有效覆盖频段不同。注入高斯偶脉冲，若被试品发生敏感现象，则被试品敏感频点在偶脉冲有效覆盖频段内；相反，若被试品正常工作，则被试品敏感频点在偶脉冲有效覆盖频段外。利用此性质，理论上通过注入不同脉冲间距的高斯偶脉冲测试信号，依据被试品敏感响应状况，确定当前脉冲间距下被试品敏感频点所在范围。通过取测试结果的交集，可逐步锁定被试品敏感频点所在频段。

为提高测试效率，需在满足测试精度要求下，所用脉冲间距不同的高斯偶脉冲数量最少，即最优测试方案。由此，以测试精度要求为输入，测试脉冲数量为自变量，目标为在满足测试精度要求下，所用脉冲间距不同的高斯偶脉冲数量最少，使用优化算法开发自适应敏感频点锁定模块。本发明所用的使用自适应敏感频点锁定模块逐步锁定敏感频点范围流程如图3所示。

如图4所示，本发明提供了一种精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置，该装置包括时域脉冲生成模块、注入模块、信号监测模块、数据处理模块、软件交互模块和自适应敏感频点锁定模块，如图5所示。其中，时域脉冲生成模块用于产生单高斯脉冲和高斯偶脉冲，并为注入模块提供测试信号；注入模块，用于接收时域脉冲生成模块产生的测试信号，并通过线缆耦合注入至被试品；监测模块，用于实时采集被试品的敏感响应信息，并发送给软件交互模块；软件交互模块，用于实时接收监测模块采集的被试品敏感响应信息并向数据处理模块发送，软件交互模块还用于与用户交互，用户输入测试精度、脉冲幅度和脉冲重复频率要求，软件交互模块向数据处理模块发送脉冲幅度和脉冲重复频率要求，向自适应敏感频点锁定模块发送测试精度要求；自适应敏感频点锁定模块，用于接收软件交互模块发送的测试精度要求，生成最优测试方案，并发送给数据处理模块；数据处理模块，用于交互用户测试要求、最优测试方案和被试品敏感响应信息，根据最优测试方案选择测试脉冲。

在一些具体实施方式中，所述线缆传导敏感度时域测试装置还可以包括脉冲控制模块，用于与数据处理模块实时交互测试脉冲信息，并向时域脉冲生成模块发送脉冲生成指令。所述测试脉冲信息包括脉冲形式、脉冲间距控制、脉冲幅度和脉冲重复频率。

图6为本发明测试装置的主面板，由显示屏1、输入接口2、输出接口3、USB接口4和电源按钮5组成，其中显示模块1具有指引操作和结果显示功能；输入接口2具有接收被试品敏感响应的功能；输出接口3具有输出脉冲测试信号的功能；USB接口4具有数据传输、连接鼠标、连接键盘接口功能；电源按钮5具有启动和关闭装置的功能。

在一些具体实施方式中，所述线缆传导敏感度时域测试装置还包括显示模块，用于显示测试界面，如图7所示。测试界面包括由脉冲源参数设置界面(图7a)和测试主界面(图7b)。脉冲源参数设置界面具有内部通信的自检查、系统状态监测和测试参数设置功能，其中“导入”按键1-1用于导入频谱实测标定信息；“设置”按键1-2用于弹出测试参数设置窗口；“开始测试”按键1-3用于开始生成测试信号；“暂停测试”按键1-4用于暂时停止生成测试信号；“继续测试”按键1-5用于恢复暂停前测试信号；“结束测试”按键1-6用于停止生成测试信号，并清空所有记录信息；信息管理窗口1-7用于更新系统信息；系统状态树1-8用于显示系统各模块是否正常或配置；测试参数设置窗口1-9用户根据实际需求输入测试精度、脉冲幅度、脉冲重复频率要求。测试主界面具有视频监测功能、波形监测功能和敏感频点定位功能，其中视频监测区1-10用于实时对被试品响应状态进行监测；波形监测区1-11用于对被试品注入波形的监测；敏感频点定位区1-12用于逐步锁定敏感频点的范围，实现在0～800MHz频段内精确测量被试品敏感频点分布范围。

实施例1：

以电动汽车转向控制线作为被试品，采用本发明的线缆传导敏感度时域测试装置对被试品进行传导敏感度时域测试，包含如下步骤：

第一步：装置连接

将测试装置的输入接口与电动汽车响应端口连接，输出接口连接注入模块与电动汽车转向控制线连接；

第二步：高斯偶脉冲频谱标定

所述装置选用全底脉宽为0.7ns的高斯脉冲作为测试信号，为亚纳秒级的高精度测试信号。在实际测试中，由于被试品连接线缆、转接头等影响，注入的高斯脉冲信号与理论值之间存在误差。图8为实际被试品连接线缆下，注入不同脉冲间距的高斯偶脉冲波形。本例选用脉冲间距0.5～12.5ns、最小调节步长为0.5ns的高斯偶脉冲信号以-3dB作为频带有效注入范围，使用频谱仪对实际装置连接下的脉冲频谱进行标定，生成高斯偶脉冲的有效测试频带边界值和脉冲间距的对照表如表1所示。

表1

第三步：输入测试要求

打开电源按钮，首先确认系统自检查通过，然后点击“导入”按键，将高斯偶脉冲的有效测试频带边界值和脉冲间距的对照表导入测试装置。点击“设置”按键，输入测试信号要求，即测试精度20MHz、脉冲幅度1000V和脉冲重复频率100Hz，自适应敏感频点锁定模块生成最优测试方案。

第四步：实时测试

点击“开始测试”按钮，发送命令至脉冲控制模块，依据最优测试方案，逐个打入测试脉冲，根据被试品敏感响应状态，逐步锁定敏感频点所在范围，本实施例中敏感频点所在范围为[61.5,68.2]MHz。

第五步：验证

采用任意信号发生器生成单频点正弦信号连接功率放大器，对测试结果所在频段进行扫描验证，信号频率在63.2MHz时，被试品敏感，故与测试结果相符。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置，其特征在于，包括时域脉冲生成模块、注入模块、信号监测模块、数据处理模块、软件交互模块和自适应敏感频点锁定模块；

所述时域脉冲生成模块，用于产生单高斯脉冲和高斯偶脉冲，并为注入模块提供测试信号；

所述注入模块，用于接收时域脉冲生成模块产生的测试信号，并通过线缆耦合注入至被试品；

所述监测模块，用于实时采集被试品的敏感响应信息，并发送给软件交互模块；

所述软件交互模块，用于实时接收监测模块采集的被试品敏感响应信息并向数据处理模块发送；所述软件交互模块还用于与用户交互，用户输入测试精度、脉冲幅度和脉冲重复频率要求，软件交互模块向数据处理模块发送脉冲幅度和脉冲重复频率要求，向自适应敏感频点锁定模块发送测试精度要求；

所述自适应敏感频点锁定模块，用于接收软件交互模块发送的测试精度要求，生成最优测试方案，并发送给数据处理模块；

所述数据处理模块，用于交互用户测试要求、最优测试方案和被试品敏感响应信息，根据最优测试方案选择测试脉冲。

2.根据权利要求1所述的线缆传导敏感度时域测试装置，其特征在于，所述线缆传导敏感度时域测试装置还包括脉冲控制模块，用于与数据处理模块实时交互测试脉冲信息，并向时域脉冲生成模块发送脉冲生成指令。

3.根据权利要求2所述的线缆传导敏感度时域测试装置，其特征在于，所述测试脉冲信息包括脉冲形式、脉冲间距控制、脉冲幅度和脉冲重复频率。

4.根据权利要求1所述的线缆传导敏感度时域测试装置，其特征在于，所述线缆传导敏感度时域测试装置还包括显示模块，用于显示测试界面，包括由脉冲源参数设置界面和测试主界面；所述脉冲源参数设置界面具有内部通信的自检查、系统状态监测和测试参数设置功能；所述测试主界面具有视频监测、波形监测和敏感频点定位功能。

5.根据权利要求1所述的线缆传导敏感度时域测试装置，其特征在于，所述线缆传导敏感度时域测试装置还包含主面板，所述主面板上设有显示屏、输入接口、输出接口、USB(通用串行总线)接口和电源按钮。

6.根据权利要求5所述的线缆传导敏感度时域测试装置，其特征在于，所述显示屏具有指引操作和结果显示功能；所述输入接口具有接收被试品敏感响应的功能；所述输出接口具有输出脉冲测试信号的功能；所述USB接口具有数据传输和连接外部设备的功能；所述电源按钮具有启动和关闭装置的功能。

7.一种采用权利要求1-6任一所述精度自适应的线缆传导敏感度时域测试装置的测试方法，包括以下步骤：

步骤一：标定高斯脉冲频谱，得到实际测试时线缆连接状态下输出的高斯脉冲与频域覆盖频带间的对应关系；

步骤二：将标定的高斯脉冲频谱导入测试装置，用户根据实际需求输入测试精度、脉冲幅度和重复频率要求，运行自适应敏感频点锁定模块，得到最优测试方案；

步骤三：依据最优测试方案，对线缆进行测试，实现在0～800MHz频段内精确测量线缆敏感频点分布范围。

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