CN208334615U - 一种大电流注入试验系统的校验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种大电流注入试验系统的校验装置，包括直流电源、第一电路单元、第二电路单元和监控设备；第二电路单元与第一电路单元之间的连接线包括电源线、电源返回线、模拟信号返回线和模拟信号输出线；第一电路单元包括滑动变阻器和比较器；利用滑动变阻器可以调整第二电路单元输出的模拟电压值，利用比较器的本身特性在第二电路单元与第一电路单元之间的连接线注入不同程度的干扰时，使得第二电路单元输出不同的模拟电压值；监控设备监控第二电路单元输出的模拟电压值。本实用新型提供的大电流注入试验系统的校验装置的成本较低，可以对共模干扰和差模干扰两种耦合方式进行校验，并且利用本实用新型装置使得校验过程准确性和可重复性高。

Description

一种大电流注入试验系统的校验装置

技术领域

本实用新型涉及汽车电子电磁兼容技术领域，更具体地说，涉及一种大电流注入试验系统的校验装置。

背景技术

BCI(Bulk current injection，大电流注入)是汽车电子零部件电磁兼容试验中的重要试验项目。BCI法模拟被测设备在正常工作状态下导体中产生的连续波的电流，这些导体包括被测设备的信号电路、控制电路和电源电路。试验目的是考量被测设备对耦合到线束上的射频电流抗干扰能力。BCI抗扰度试验的基本原理是模拟天线产生的电磁场耦合到线缆之后对电气系统的干扰效应。天线产生的干扰电磁场，绝大部分都耦合到电气部件的连接线缆上，然后通过线缆传播到电气系统内部，如果抗干扰能力差则出现敏感现象。图1示出了进行BCI抗扰度的试验系统，该试验系统包括：信号发生器、功率放大器、定向耦合器、功率计、电流注入卡钳等。试验系统复杂，试验稳定性和一致性是难点。

目前，存在两种技术方案来确定试验系统的稳定性和确定性。一种技术方案是，通过标准阻抗校准电流注入卡钳，校准出产生目标电流的前向功率，保存校准出来的前向功率，通过保存下来的前向功率进行比较来确认试验系统的稳定性和准确性，但是前向功率这个参考值是通过系统本身软件记录和反馈的，无法保证试验时实际加到被测设备上的干扰的准确度，即是否产生了目标电流，因此不能客观的反映被测设备实际抗干扰能力，更无法保证试验系统进行试验的准确性和稳定性。另一种技术方案是，通过电流传感器感应单元反馈给高精度电流表干扰电流，将监控到的干扰电流与目标等级干扰电流进行比较确定试验系统的稳定性和确定性，但是，监控高精度电流表和电流传感器感应单元处于大电流注入试验环境中，高精度电流表和电流感应单元本身就极易受到电磁干扰。如果高精度电流表和电流感应单元本身被干扰到，那么将很难得到具有参考意义的结果。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种大电流注入试验系统的校验装置，欲解决现有技术存在的技术问题。

为了解决现有技术存在的上述问题，现提出的方案如下：

一种大电流注入试验系统的校验装置，包括：直流电源、第一电路单元、第二电路单元和监控设备；

所述第二电路单元分别连接所述直流电源、所述第一电路单元和所述监控设备；

所述监控设备，用于监控所述第二电路单元输出的模拟电压值；

所述第二电路单元与所述第一电路单元之间的连接线包括电源线、电源返回线、模拟信号返回线和模拟信号输出线；

所述第一电路单元包括滑动变阻器和比较器；

所述滑动变阻器，用于调整所述第二电路单元输出的模拟电压值；

所述比较器，用于在所述第二电路单元与所述第一电路单元之间的连接线注入不同程度的干扰时，使得所述第二电路单元输出不同的模拟电压值。

可选的，所述第一电路单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、所述滑动变阻器、所述比较器、第一电容、第二电容、第三电容和第一二极管；

所述第二电路单元包括：第二二极管、开关和BNC接头；

所述直流电源的正极经过依次串联的所述第二二极管、所述开关、所述第一电阻、所述第三电阻连接于所述直流电源的负极，所述开关与所述第一电阻之间连接所述电源线，所述第二二极管的正极连接所述直流电源的正极，所述第三电阻与所述直流电源的负极之间连接所述电源返回线，所述第一电阻与所述第三电阻的连接处接信号地，所述第三电阻与所述电源返回线的连接处接电源地；

所述第二电阻的一端连接于所述第一电阻与所述电源线的连接处，所述第二电阻的另一端连接所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接电源地，所述第一二极管与所述第一电容的连接处接信号地；

所述第三电容的一端连接于所述第二电阻与所述第一二极管的连接处，所述第三电容的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接电源地，所述第二电容与所述第三电容的连接处接信号地；

所述比较器的同相输入端连接于所述第二电阻与所述第一二极管的连接处，所述比较器的反向输入端连接于所述滑动变阻器的接线柱，所述比较器的输出端与所述BNC接头之间连接所述模拟信号输出线；

所述滑动变阻器的一端接所述比较器的输出端，所述滑动变阻器的另一端接信号地；

所述模拟信号返回线的一端连接所述BNC接头，所述模拟信号返回线的另一端接信号地。

可选的，所述直流电源的正极与所述第二电路单元之间连接第一人工电源网络，所述直流电源的负极与所述第二电路单元之间连接第二人工电源网络；

所述第二人工电源网络经过铜带连接接地平板。

可选的，大电流注入试验系统的校验装置还包括：绝缘材料，所述第一电路单元、所述第二电路单元以及所述第一电路单元与所述第二电路单元之间的连接线设置在所述绝缘材料的表面。

可选的，所述绝缘材料为绝缘泡沫材料。

可选的，大电流注入试验系统的校验装置还包括：屏蔽室、连接在所述第二电路单元与所述监控设备之间的第一光电转换模块和第二光电转换模块；

所述第一光电转换模块，用于将所述第二电路单元输出的模拟电压信号转换为光信号，并将所述光信号传输至所述第二光电转换模块；

所述第二光电转换模块，用于将接收到的光信号转换为模拟电压信号并传输至所述监控设备；

所述直流电源、所述第一电路单元、所述第二电路单元和所述第一光电转换模块均设置在所述屏蔽室的内部；

所述第二光电转换模块和所述监控设备设置在所述屏蔽室的外侧。

可选的，所述第二电路单元与所述第一电路单元之间的连接线的长度的取值范围为：1.70m～2.00m。

可选的，所述第二电路单元与所述第一电路单元之间的连接线的长度为1.75m。

可选的，所述第一电路单元还包括第一金属屏蔽外壳，所述第二电路单元还包括第二金属屏蔽外壳。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的一种大电流注入试验系统的校验装置，包括直流电源、第一电路单元、第二电路单元和监控设备；第二电路单元与第一电路单元之间的连接线包括电源线、电源返回线、模拟信号返回线和模拟信号输出线；第一电路单元包括滑动变阻器和比较器；利用滑动变阻器可以调整第二电路单元输出的模拟电压值，利用比较器的本身特性在第二电路单元与第一电路单元之间的连接线注入不同程度的干扰时，使得第二电路单元输出不同的模拟电压值；监控设备监控第二电路单元输出的模拟电压值。本实用新型提供的大电流注入试验系统的校验装置的成本较低，可以对共模干扰和差模干扰两种耦合方式进行校验，并且利用本实用新型装置使得校验过程准确性和可重复性高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为试验系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种大电流注入试验系统的校验装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种校验方法的流程图；

图4为本实用新型实施例提供的第一电路单元和第二电路单元的具体电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种大电流注入试验系统的校验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实施例提供一种大电流注入试验系统的校验装置，参见图2所示，该校验装置包括：直流电源11、第一电路单元12、第二电路单元13和监控设备14。

第二电路单元13分别连接直流电源11、第一电路单元12和监控设备14。

监控设备14，用于监控第二电路单元13输出的模拟电压值。具体的监控设备14可以包括显示屏用于实时显示第二电路单元13输出的模拟电压值。

第二电路单元13与第一电路单元12之间的连接线包括电源线L1、电源返回线L2、模拟信号返回线L3和模拟信号输出线L4。BCI试验为了模拟汽车零部件在整车上实际受到干扰的情况，将试验分为DBCI和CBCI，两个模拟的耦合方式不同，CBCI模拟的是共模干扰，DBCI模拟的是差模干扰。在对DBCI的耦合方式进行校验时，将电源线L1、模拟信号返回线L3和模拟信号输出线L4，这三根线均放在电流注入卡钳内部；而对CBCI的耦合方式进行校验时，将电源线L1、电源返回线L2、模拟信号返回线L3和模拟信号输出线L4，这四根线均放在电流注入卡钳内部。

第一电路单元12包括滑动变阻器P1和比较器C。

滑动变阻器P1，用于调整第二电路单元13输出的模拟电压值。通过改变滑动变阻器P1的阻值来调整第二电路单元13输出的模拟电压值。

比较器C，用于在第二电路单元13与第一电路单元12之间的连接线注入不同程度的干扰时，使得第二电路单元13输出不同的模拟电压值。由于设置有比较器C，因此，改变注入到第二电路单元13与第一电路单元12之间的连接线的干扰的强度，可以改变第二电路单元13输出的模拟电压值。

利用本实施例提供的校验装置进行校验，方法是：在1～400MHz频段注入干扰，调整注入频点即调整干扰强度，监控第二电路单元13输出的模拟电压值，使模拟电压值的偏差超过预设值，记录此时的频点，即为频点阈值，同一干扰注入位置进行三次频点阈值测试，并得出校验结论。下面详细介绍利用本实施例提供的校验装置进行校验的过程，参见图3所示，校验方法包括步骤：

S11：校验装置稳定性测试。

利用直流电源11为第一电路单元12和第二电路单元13供电；调整滑动变阻器P1的阻值来控制第二电路单元13输出的模拟电压的大小，使得第二电路单元13输出一个固定的模拟电压值；通过监控设备14进行模拟电压值的监控，模拟电压值在一定范围则认为其为固定的模拟电压值，例如，模拟电压值在目标值的±5mV内浮动，则认为符合要求。如果第二电路单元13可以正常输出固定的模拟电压值一段时间，例如30分钟，则认为装置稳定性复合要求。

S12：设置大电流注入系统参数及电流注入卡钳的位置。

将电流注入卡钳按照试验标注能要求夹到第二电路单元13与第一电路单元12之间的连接线上。在测试电脑上打开控制大电流注入系统的软件，设置调制方式、耦合方式、干扰驻留时间等参数。调制方式包括CW连续波和AM调制波；耦合方式包括DBCI和CBCI。打开信号发生器和功率放大器准备试验。

S13：调整干扰强度及记录频点阈值。

调整注入频点即调整干扰强度，监控模拟电压值的变化，在模拟电压值的偏差超出预设值，例如100mV时，记录此时频点值。注入频点的选取依照ftest＝f0*2^(k/n)公式进行。ftest为注入频点，f0为起始频点，k为注入频点指数(0,1,2….)，n为系数，由试验标准规定。在ftest的取值在大于等于1Mhz且小于等于30Mhz的范围内时，f0为1MHz，n为7，且执行DBCI的耦合方式的校验；在ftest的取值在大于等于30Mhz且小于定于400Mhz的范围内时，f0为30MHz，n为25，且执行CBCI的耦合方式的校验。改变ftest的值即为改变注入到第二电路单元13与第一电路单元12之间的连接线上的干扰的强度。对电流注入卡钳所夹的每个位置进行三次频点阈值测试。

S14：将记录的同一个位置的三个频点阈值进行比较，确定试验系统的稳定性和准确性。

例如，可以在95％以上的频点偏差小于1dB时，确定试验系统稳定且准确。

本实施例提供的大电流注入试验系统的校验装置的成本较低，可以对DBCI和CBCI两种耦合方式进行校验，并且利用该校验装置使得校验过程准确性和可重复性高。

参见图4所示，第一电路单元12包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、滑动变阻器P1、比较器C、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一二极管D1和第一金属屏蔽外壳121。

第二电路单元13包括：第二二极管D2、第二金属屏蔽外壳131、开关K和BNC(Bayonet Nut Connector，卡扣配合型连接器)接头。

直流电源11的正极经过依次串联的第二二极管D2、开关K、第一电阻R1、第三电阻R3连接于直流电源11的负极；开关K与第一电阻R1之间连接电源线L1；第二二极管D2的正极连接直流电源11的正极；第三电阻R3与直流电源11的负极之间连接电源返回线L2；第一电阻R1与第三电阻R3的连接处接信号地；第三电阻R3与电源返回线L2的连接处接电源地。

第二电阻R2的一端连接于第一电阻R1与电源线L1的连接处；第二电阻R2的另一端连接第一二极管D1的正极；第一二极管D1的负极连接第一电容C1的一端；第一电容C1的另一端接电源地；第一二极管D1与第一电容C1的连接处接信号地。

第三电容C3的一端连接于第二电阻R2与第一二极管D1的连接处；第三电容C3的另一端连接第二电容C2的一端；第二电容C2的另一端接电源地；第二电容C2与第三电容C3的连接处接信号地。

比较器C的同相输入端连接于第二电阻R2与第一二极管D1的连接处；比较器C的反向输入端连接于滑动变阻器P1的接线柱；比较器C的输出端与BNC接头之间连接模拟信号输出线L4。

滑动变阻器P1的一端接比较器C的输出端；滑动变阻器P1的另一端接信号地。

模拟信号返回线L3的一端连接BNC接头，模拟信号返回线L3的另一端接信号地。

第一电路单元12还包括第一金属屏蔽外壳121，第二电路单元13还包括第二金属屏蔽外壳131。第一金属屏蔽外壳121用于屏蔽外部环境对第一电路单元12的干扰；第二金属屏蔽外壳131用于屏蔽外部环境对第二电路单元13的干扰。

第一电路单元12与第二电路单元13之间的连接线长度的取值范围为1.70m～2.00m。优选的，将第一电路单元12与第二电路单元13之间的连接线长度设置为1.75m。

参见图5所示，本实施例提供另一种大电流注入试验系统的校验装置，相比于图2提供的校验装置，还包括：第一人工电源网络15、第二人工电源网络16、绝缘材料17、屏蔽室18、第一光电转换模块19和第二光电转换模块20。

直流电源11的正极与第二电路单元13之间连接第一人工电源网络15，直流电源11的负极与第二电路单元13之间连接第二人工电源网络16；第二人工电源网络16经过铜带连接接地平板。设置第一人工电源网络15和第二人工电源网络16，起到隔离直流电源噪声的作用。接地平板是实验室台架的一部分，是标准的测试部件。具体的直流电源11可以为蓄电池，蓄电池的电压在12V以上。

第一电路单元12、第二电路单元13以及第一电路单元12与第二电路单元13之间的连接线设置在绝缘材料17的表面。绝缘材料17具体为绝缘泡沫材料。具体的设置绝缘材料17的厚度为5cm。

第一光电转换模块19和第二光电转换模块20连接在第二电路单元13与监控设备14之间。

第一光电转换模块19，用于将第二电路单元13输出的模拟电压信号转换为光信号，并将光信号传输至第二光电转换模块20；

第二光电转换模块20，用于将接收到的光信号转换为模拟电压信号并传输至监控设备14。

直流电源11、第一电路单元12、第二电路单元13和第一光电转换模块19均设置在屏蔽室18的内部。

第二光电转换模块20和监控设备14设置在屏蔽室18的外侧。

屏蔽室18是屏蔽电磁干扰的一个空间结构，屏蔽室18的材料为金属。

第二电路单元13输出的模拟电压信号通过第一光电转换模块19与第二光电转换模块20组成的模拟光桥输出给监控设备14，实现屏蔽室18内外光耦隔离。进而达到了准确监控模拟电压值，防止输出信号及监控设备14受到屏蔽室18内部试验环境干扰导致的失效。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对本实用新型所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种大电流注入试验系统的校验装置，其特征在于，包括：直流电源、第一电路单元、第二电路单元和监控设备；

所述第二电路单元分别连接所述直流电源、所述第一电路单元和所述监控设备；

所述监控设备，用于监控所述第二电路单元输出的模拟电压值；

所述第二电路单元与所述第一电路单元之间的连接线包括电源线、电源返回线、模拟信号返回线和模拟信号输出线；

所述第一电路单元包括滑动变阻器和比较器；

所述滑动变阻器，用于调整所述第二电路单元输出的模拟电压值；

所述比较器，用于在所述第二电路单元与所述第一电路单元之间的连接线注入不同程度的干扰时，使得所述第二电路单元输出不同的模拟电压值。

2.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，所述第一电路单元包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、所述滑动变阻器、所述比较器、第一电容、第二电容、第三电容和第一二极管；

所述第二电路单元包括：第二二极管、开关和BNC接头；

所述直流电源的正极经过依次串联的所述第二二极管、所述开关、所述第一电阻、所述第三电阻连接于所述直流电源的负极，所述开关与所述第一电阻之间连接所述电源线，所述第二二极管的正极连接所述直流电源的正极，所述第三电阻与所述直流电源的负极之间连接所述电源返回线，所述第一电阻与所述第三电阻的连接处接信号地，所述第三电阻与所述电源返回线的连接处接电源地；

所述第二电阻的一端连接于所述第一电阻与所述电源线的连接处，所述第二电阻的另一端连接所述第一二极管的正极，所述第一二极管的负极连接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接电源地，所述第一二极管与所述第一电容的连接处接信号地；

所述第三电容的一端连接于所述第二电阻与所述第一二极管的连接处，所述第三电容的另一端连接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接电源地，所述第二电容与所述第三电容的连接处接信号地；

所述比较器的同相输入端连接于所述第二电阻与所述第一二极管的连接处，所述比较器的反向输入端连接于所述滑动变阻器的接线柱，所述比较器的输出端与所述BNC接头之间连接所述模拟信号输出线；

所述滑动变阻器的一端接所述比较器的输出端，所述滑动变阻器的另一端接信号地；

所述模拟信号返回线的一端连接所述BNC接头，所述模拟信号返回线的另一端接信号地。

3.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，所述直流电源的正极与所述第二电路单元之间连接第一人工电源网络，所述直流电源的负极与所述第二电路单元之间连接第二人工电源网络；

所述第二人工电源网络经过铜带连接接地平板。

4.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，还包括：绝缘材料，所述第一电路单元、所述第二电路单元以及所述第一电路单元与所述第二电路单元之间的连接线设置在所述绝缘材料的表面。

5.根据权利要求4所述的校验装置，其特征在于，所述绝缘材料为绝缘泡沫材料。

6.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，还包括：屏蔽室、连接在所述第二电路单元与所述监控设备之间的第一光电转换模块和第二光电转换模块；

所述第一光电转换模块，用于将所述第二电路单元输出的模拟电压信号转换为光信号，并将所述光信号传输至所述第二光电转换模块；

所述第二光电转换模块，用于将接收到的光信号转换为模拟电压信号并传输至所述监控设备；

所述直流电源、所述第一电路单元、所述第二电路单元和所述第一光电转换模块均设置在所述屏蔽室的内部；

所述第二光电转换模块和所述监控设备设置在所述屏蔽室的外侧。

7.根据权利要求1所述的校验装置，其特征在于，所述第二电路单元与所述第一电路单元之间的连接线的长度的取值范围为：1.70m～2.00m。

8.根据权利要求7所述的校验装置，其特征在于，所述第二电路单元与所述第一电路单元之间的连接线的长度为1.75m。

9.根据权利要求1～8任意一项所述的校验装置，其特征在于，所述第一电路单元还包括第一金属屏蔽外壳，所述第二电路单元还包括第二金属屏蔽外壳。