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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer elektromagnetischen Verträglichkeit zumindest eines als elektrische Komponente ausgebildeten Prüflings gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Prüfvorrichtungen zum Prüfen einer elektromagnetischen Verträglichkeit von elektrischen oder elektronischen Komponenten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise sind Absorptionskammern und Modenverwirbelungskammern bekannt, welche der Messung einer gestrahlten Störaussendung einer elektrischen oder elektronischen Komponente, z. B. einer elektronischen Fahrzeugkomponente, und/oder einer Störfestigkeitsprüfung einer elektrischen Komponente gegenüber elektromagnetischen Feldern dienen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Prüfkammer zum Prüfen einer elektromagnetischen Verträglichkeit eines als elektrische Komponente ausgebildeten Prüflings anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer elektromagnetischen Verträglichkeit zumindest eines als elektrische Komponente ausgebildeten Prüflings umfasst eine Absorptionskammer, welche jeweils zwei sich gegenüberliegende, elektrisch leitfähig ausgebildete Wände aufweist, die an jeweils einer Innenseite mit einer Anzahl von Absorptionselementen zur Absorption von elektromagnetischen Wellen versehen sind.
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Erfindungsgemäß ist innerhalb der Absorptionskammer eine Modenverwirbelungskammer angeordnet, wobei die Modenverwirbelungskammer durch ein Textil begrenzt ist, wobei das Textil lösbar an decken- und bodenseitigen Eckverbindungen der Wände befestigt ist, wobei das Textil ein elektromagnetische Wellen reflektierendes Material umfasst, wobei mindestens ein Sender innerhalb der Modenverwirbelungskammer angeordnet ist, welcher elektromagnetische Wellen sendet, und wobei wenigstens ein elektromagnetischer Schallwandler zur Verwirbelung der gesendeten elektromagnetischen Wellen mit einer vibrierbaren, zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Membran innerhalb der Modenverwirbelungskammer angeordnet ist.
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Die derart ausgebildete Prüfvorrichtung ist gegenüber konventionellen Prüfvorrichtungen dahingehend verbessert, dass in eine bereits vorhandene Absorptionskammer eine Modenverwirbelungskammer integrierbar ist. Da die Absorptionskammer bereits eine von elektromagnetischen Schallwellen abgeschirmte Umgebung bildet, bietet diese einen bereits ausreichenden Schutz vor elektromagnetischer Strahlung. Somit muss diese Anforderung bei der Gestaltung der Modenverwirbelungskammer nicht berücksichtigt werden. Damit ist eine einfache Konstruktion der Modenverwirbelungskammer möglich.
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Die Anordnung eines elektromechanischen Schallwandlers zur Verwirbelung der gesendeten elektromagnetischen Wellen alternativ oder zusätzlich zu einem Modenrührer ermöglicht die Erzeugung eines elektromagnetischen Felds mit einem konstanten Betrag und einer statistisch gleichverteilten Richtung und Polarisation. Natürliche Unebenheiten des die Modenverwirbelungskammer begrenzenden Textils begünstigen zudem die Verwirbelung der gesendeten elektromagnetischen Wellen. Ist der Schallwandler zusätzlich zum Modenrührer angeordnet, kann zur Erzeugung des zuvor genannten elektromagnetischen Felds eine gegenüber dem Stand der Technik niedrigere Drehzahl für den Modenrührer vorgegeben werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Prüfvorrichtung mit einer Absorptionskammer und einer Modenverwirbelungskammer zum Prüfen einer elektromagnetischen Verträglichkeit zumindest einer elektrischen Komponente,
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2 schematisch eine perspektivische Einzeldarstellung eines elektromechanischen Schallwandlers für die Modenverwirbelungskammer und
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3 schematisch eine perspektivische Einzeldarstellung eines Modenrührers für die Modenverwirbelungskammer.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Prüfvorrichtung 1 mit einer Absorptionskammer 2 und einer Modenverwirbelungskammer 3, wobei die Absorptionskammer 2 und die Modenverwirbelungskammer 3 jeweils semitransparent dargestellt sind.
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Die Absorptionskammer 2 umfasst einen geschlossenen Innenraum 2.1, welcher durch jeweils zwei sich gegenüberliegende Wände 2.2 sowie einen Boden 2.3 und eine Decke 2.4 begrenzt ist. Die Wände 2.2, der Boden 2.3 und die Decke 2.4 sind jeweils auf einer einer äußeren Umgebung zugewandten Außenseite mit einem elektrisch leitfähigen Material, z. B. einem Metall, versehen. Damit ist der Innenraum 2.1 elektromagnetisch von der äußeren Umgebung abgeschirmt.
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Auf jeweils einer dem Innenraum 2.1 zugewandten Seite sind die Wände 2.2, der Boden 2.3 und die Decke 2.4 mit einer Anzahl von Absorptionselementen 2.5 versehen, welche eine im Innenraum 2.1 erzeugte Feldenergie in Wärmeenergie umsetzen. Dies ermöglicht eine reflexionsarme Umgebung. Insbesondere wird damit ein Verhalten im Innenraum 2.1 weitestgehend ohne Wellenreflexionen erreicht. Die Absorptionselemente 2.5 sind beispielsweise jeweils pyramidenförmig ausgebildet und aus einem geschäumten Kunststoff, wie z. B. Polyurethan gebildet. Die Absorptionselemente 2.5 können zusätzlich auf nicht näher dargestellten Ferritplatten angeordnet sein. Die Absorptionselemente 2.5 sind beispielhaft in 1 angedeutet. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel verkleiden die Absorptionselemente 2.5 die Innenseiten der Wände 2.2 und der Decke 2.4 vollständig.
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In der gezeigten Absorptionskammer 2 können beispielsweise Störfestigkeitsprüfungen und Störaussendungsmessungen insbesondere elektromagnetischer Feldaussendungen elektrischer oder elektronischer Komponenten durchgeführt werden. D. h. eine elektrische oder elektronische Komponente wird einem elektromagnetischen Störfeld ausgesetzt oder es wird eine von der elektrischen oder elektronischen Komponente ausgesendete Störstrahlung erfasst. Zur alternativen Nutzung der Absorptionskammer 2 als Modenverwirbelungskammer 3, in welcher ebenfalls Störfestigkeitsprüfungen und Störaussendungsmessungen elektromagnetischer Feldaussendungen, jedoch nach dem Prinzip eines Hohlraumresonators, prüfbar sind, wird vorgeschlagen, die Modenverwirbelungskammer 3 mittels eines Textils 3.1 innerhalb der Absorptionskammer 2 anzuordnen und zu begrenzen.
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Das Textil 3.1 begrenzt die Modenverwirbelungskammer 3 zeltartig und ist lösbar an decken- und bodenseitigen Eckverbindungen 2.2.1 der Wände 2.2 befestigt. Insbesondere ist das Textil 3.1 an nicht näher dargestellten, an den Eckverbindungen 2.2.1 angeordneten, Befestigungselementen aufgehängt. Dies ermöglicht eine einfache Konstruktion und Integration der Modenverwirbelungskammer 3 in die Absorptionskammer 2.
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Zur Realisierung der Modenverwirbelungskammer 3 weist das Textil 3.1 zumindest an einer Innenseite, d. h. einem Inneren der Modenverwirbelungskammer 3 zugewandten Seite, ein elektromagnetische Wellen reflektierendes Material auf. Des Weiteren sind innerhalb der Modenverwirbelungskammer 3 mindestens ein Sender 3.2.1 und mindestens ein Empfänger 3.2.2, ein elektromechanischer Schallwandler 3.3, ein Modenrührer 3.4 und ein Prüfling P, welcher insbesondere eine elektrische oder elektronische Komponente darstellt, angeordnet. Der Sender 3.2.1, der Empfänger 3.2.2, der Schallwandler 3.3, der Modenrührer 3.4 und der Prüfling P sind im gezeigten Ausführungsbeispiel stark vereinfach dargestellt.
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Der Sender 3.2.1 dient dem Aussenden von elektromagnetischen Wellen innerhalb der Modenverwirbelungskammer 3, mit welchen der Prüfling P, welcher insbesondere eine elektrische oder elektronische Komponente darstellt, beaufschlagt wird. Der Empfänger 3.2.2 dient dem Empfang der ausgesendeten elektromagnetischen Wellen innerhalb der Modenverwirbelungskammer 3. Die in der Modenverwirbelungskammer 3 angeregten Schwingungsmoden bilden ein elektromagnetisches Feld. Da die Modenverwirbelungskammer 3 nach dem Prinzip des Hohlraumresonators arbeitet, werden die Schwingungsmoden auch als Hohlraumresonanzen bezeichnet. Zur Erzeugung eines möglichst gleichförmigen und isotropen elektromagnetisches Felds ist der Modenrührer 3.4 vorgesehen, mittels welchem die gesendeten und reflektierten elektromagnetischen Wellen verwirbelt werden. Der Modenrührer 3.4 umfasst eine Mehrzahl von plattenförmigen Rührelementen 3.4.1, die um eine Drehwelle 3.4.2 (siehe 3) angeordnet sind, wobei sich die Drehwelle 3.4.2 um deren Längsachse dreht. Dadurch wird eine Modenverteilung in der Modenverwirbelungskammer 3 geändert. Diese Änderung der Modenverteilung erlaubt, dass der Prüfling P dem statistisch gleichförmigen elektromagnetischen Feld von allen Seiten ausgesetzt ist, so dass eine Position des Prüflings P in der Modenverwirbelungskammer 3 nicht geändert werden muss.
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Für eine optimale statistische Verteilung des elektromagnetischen Felds in der Modenverwirbelungskammer 3 ist eine hohe Drehzahl des Modenrührers 3.4 erforderlich. Dies kann einen mechanisch hohen Aufwand mit sehr hohen Umlaufgeschwindigkeiten bedeuten, die insbesondere annähernd eine Schallgeschwindigkeit erreichen. Zur Verringerung der erforderlichen Drehzahl des Modenrührers 3.4 ist daher der Schallwandler 3.3 vorgesehen, mittels welchem die gesendeten und reflektierten elektromagnetischen Wellen verwirbelt werden. Dazu umfasst der Schwallwandler 3.3 eine vibrierfähige, zumindest teilweise elektrisch leitfähige Membran 3.3.1 (siehe 2). Insbesondere ist der Schwallwandler 3.3 als ein Lautsprecher ausgebildet.
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Der Schallwandler 3.3 kann auch alternativ zum Modenrührer 3.4 angeordnet sein. Zusätzlich dazu dienen natürliche Unebenheiten der Innenseiten des Textils 3.1 einer Modenverteilung.
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2 zeigt eine perspektivische Einzeldarstellung des Schallwandlers 3.3 für die Modenverwirbelungskammer 3.
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Die gezeigte Membran 3.3.1 des Schallwandlers 3.3 kann zum Schwingen angeregt werden und stellt somit eine vibrierbare oder vibrierfähige Oberfläche dar. Des Weiteren ist die Membran 3.3.1 elektrisch leitend ausgebildet und beeinflusst somit eine Ausbreitung der elektromagnetischen Wellen innerhalb der Modenverwirbelungskammer 3. Insbesondere kann dabei eine Amplitude der der zu reflektierenden elektromagnetischen Wellen angepasst werden.
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3 zeigt eine perspektivische Einzeldarstellung des Modenrührers 3.4.
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Der Modenrührer 3.4 umfasst die Mehrzahl von Rührelementen 3.4.1, welche jeweils als eine metallische Platte ausgebildet und jeweils an den Stirnseiten miteinander verbunden sind. Die Rührelemente 3.4.1 sind dabei abgewinkelt zueinander angeordnet und bilden einen ziehharmonikaartigen Modenrührer 3.4 in eine Längsrichtung einer Drehwelle 3.4.2, mit welcher die Rührelemente 3.4.1 jeweils verbunden sind. Die Drehwelle 3.4.2 rotiert im Betrieb des Modenrührers 3.4 in der gezeigten Pfeilrichtung und/oder entgegen der Pfeilrichtung. Die Drehwelle 3.4.2 ist jeweils durch die Rührelemente 3.4.1 hindurchgeführt. Damit kann sich bei der Rotation der Drehwelle 3.4.2 das elektromagnetische Feld in Abhängigkeit einer Rotationsposition der Rührelemente 3.4.1 in der Modenverwirbelungskammer 3 ändern, so dass ein statistisch gleichverteiltes und im Mittel räumlich homogenes elektromagnetisches Feld erzeugt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prüfvorrichtung
- 2
- Absorptionskammer
- 2.1
- Innenraum
- 2.2
- Wand
- 2.2.1
- Eckverbindung
- 2.3
- Boden
- 2.4
- Decke
- 2.5
- Absorptionselement
- 3
- Modenverwirbelungskammer
- 3.1
- Textil
- 3.2.1
- Sender
- 3.2.2
- Empfänger
- 3.3
- Schallwandler
- 3.3.1
- Membran
- 3.4
- Modenrührer
- 3.4.1
- Rührelemente
- 3.4.2
- Drehwelle
- P
- Prüfling
