Измерение кондуктивных помех в значительной степени зависит от испытаний на электромагнитную совместимость. Кроме того, в лабораториях, тестирующих импульсные источники питания, электронные приборы, системы промышленного управления, медицинские системы и автомобильные модули, качество измерения зависит не только от качества приемника, но и от аппаратного обеспечения в цепочке испытаний. К таким вспомогательным системам относятся, среди прочего, Оборудование для измерения электромагнитных помех и, в частности, искусственная сеть, применяемая для управления импедансом линии. Как только характеристики начинают отклоняться от нормы или их эффективность не гарантируется, результаты становятся обманчивыми, что приводит к ложным отказам, ложным прохождениям, задержкам в циклах сертификации и ошибочным решениям по улучшению конструкции.
Термин «искусственная сеть» используется для описания типа сети, целью которой является обеспечение повторяемого импеданса между источником питания и тестируемым устройством. При отсутствии стабильного импеданса поведение кондуктивных излучений резко меняется.

Проблема, связанная с дрейфом импеданса.

Для отображения заданного импеданса 50 Ом в диапазоне частот, определяемом измерениями кондуктивных излучений, обычно в диапазоне от 150 кГц до 30 МГц, необходима искусственная схема. Со временем внутренние компоненты начинают изменяться, поскольку конденсаторы стареют, резисторы также меняют свой допуск, происходят термические циклы, а внутренние выводы окисляются. Изменение параметров происходит неравномерно, и чаще всего сначала смещаются низкочастотные или среднечастотные области. Это приводит к нерегулярным кривым измерений.
В случае возникновения такой ситуации пиковые значения шума, зафиксированные во время предсерийных испытаний, будут выше или ниже, чем при полном сертификационном тестировании, что приведет к принятию проектных решений, требующих ненужных технических исправлений. Для устранения этого требуется калибровка для подтверждения величины и фазы импеданса на различных частотах в частотном диапазоне. В системах профессионального уровня используются калибровочные приспособления, которые выполняют проверку импеданса в терминалах LISN. Если отклонение превышает допустимое значение, компоненты будут заменены, а не изменены с помощью программной коррекции.
Производители измерительных приборов для электромагнитных помех рекомендуют устанавливать рекомендуемые сроки замены оборудования, непрерывно работающего в испытательных лабораториях, поскольку длительное воздействие температуры вызывает дрейф показаний. Скорость увеличения эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора становится существенным отклонением, когда компоненты работают с очень высоким напряжением.

Рисунок: Оборудование для измерения электромагнитных помех

Распространенные ошибки заземления сигнала

Неправильное соединение между заземляющей схемой камеры и искусственной сетью заземления является одной из наиболее распространенных причин расхождений в измерениях. Небольшие разрывы в заземляющем поле и протекающие через него токи, возникающие из-за различий в чередующихся проводниках, могут усиливать или подавлять нежелательный шум. Эта проблема обычно наблюдается в случаях, когда LISN расположен на подвижном столе или когда LISN подключен с помощью удлинительных кабелей, а не с помощью клеммных пластин.
Устранить эту проблему можно, обеспечив непрерывность сопротивления заземления между искусственным сетевым шасси, опорным заземлением приемника ЭМП и плоскостью заземления. Тем не менее, на частотах ЭМП резонансный путь, возникающий из-за небольших изменений значений импеданса, будет изменять пики излучения. Стратегия коррекции включает в себя соединение LISN с использованием низкоиндуктивных перемычек, прикрепление механических контактов и удаление плавающих позиций в стойке.

Перегрузка приемника

Не следует допускать, чтобы тестируемое устройство подавало на приемник электромагнитных помех прямые коммутационные помехи на уровнях, превышающих заданные. В случае отказа подавляющих секций искусственной сети высокоэнергетические переходные процессы напрямую передаются на вход приемника и приводят к непреднамеренной перегрузке. При перегрузке показания не будут расти, а пики исчезнут. Инженеры ошибочно воспринимают это как улучшение электромагнитной совместимости.
Эту проблему необходимо решить с помощью динамического испытания на перегрузку. Вместо измерения условий одной нагрузки следует сравнивать результаты при текущей нагрузке и в режиме ожидания. Если измеряемые кривые не совпадают, то этапы затухания в искусственной сети могут ослабнуть.
Современные приборы для измерения электромагнитных помех также включают функции диагностики перегрузок, которые пользователи могут использовать для предотвращения искажения результатов. В других сетях предусмотрены сменные секции защиты от перенапряжения, чтобы износ не влиял на остальную часть системы.

Таблица: Типичные симптомы неисправностей и определение первопричин для искусственных сетей.

Неправильное расположение кабельной трассы.

В ходе проведенных испытаний на электромагнитную совместимость прокладка кабеля является фактором, влияющим на наведение электромагнитных помех в виде кондуктивных помех. Когда кабели к тестируемому устройству прокладываются слишком близко к стенкам камеры, металлическим элементам или работающим контроллерам коммутации, картина электромагнитных помех существенно меняется. Теневые зоны на кабеле приводят к низким показаниям, а открытые участки кабеля — к усиленным показаниям.
При использовании измерительного оборудования для электромагнитных помех со стандартизированными опорными лотками прокладка кабелей всегда одинакова. Большинство сбоев происходит из-за того, что операторы перемещают кабели между циклами измерений, не фиксируя изменения. Решение заключается в том, чтобы включить схемы прокладки кабелей в тестовую документацию и придерживаться одинаковой схемы размещения во всех сессиях.
Искусственные сети, расположенные слишком далеко от входных линий, приводят к неконтролируемому перемещению кабеля, что вызывает значительные колебания в диапазоне частот.

Термическая нестабильность при длительных испытаниях

При длительной работе и переключении источников питания внутренняя температура тестируемого устройства повышает профиль излучения. Инженеры ошибочно полагают, что неисправен LISN или приемник. Однако тепловое воздействие является нормальным явлением. Одной из проблем, приводящих к этому, является перегрев искусственной сети, изменяющий внутреннее сопротивление, особенно вблизи высоких нагрузок.
Для решения этой проблемы необходимо обеспечить вентиляцию не только непосредственно вокруг тестируемого устройства, но и вокруг искусственной сети. При одновременном использовании нескольких ЛИСН на трехфазных нагрузках отвод тепла невозможен. В профессиональных испытательных средах предусмотрены изолированные каналы для циркуляции воздуха, обеспечивающие постоянную температуру вокруг элементов, создающих электромагнитные помехи.

Неправильная ориентация эталона при сравнении нескольких приборов.

Другие лаборатории сравнивают результаты работы различных систем с разными приемниками, разными сетями и схемами прокладки кабелей. Такое нереферентное сопоставление является ошибочным. Все циклы сравнительных измерений должны проводиться в одной и той же точке отсчета, которой является искусственная сеть.
Эту проблему необходимо решить, используя откалиброванный LISN в качестве эталонной сети. Данные измерений должны включать метку времени, тенденцию калибровки и эталонный идентификатор. Производители измерительных приборов для электромагнитных помех добавляют отслеживание последовательного соединения в программные журналы, чтобы исключить возможность путаницы между источниками измерений. LISUN предоставляет лучшее оборудование для измерения электромагнитных помех.

Неправильная интерпретация гармоник шума переключения

Гармоники частоты переключения сопровождаются шумом сетевой частоты, генерируемым силовой электроникой. При резонансе внутреннего фильтра искусственной сети на частоте пульсаций переключения амплитуда гармоник изменяется. Это не неисправности тестируемого устройства, а резонанс сети LISN. Инженеры должны уметь различать артефакты тестируемого устройства и сетевой резонанс.
Решение заключается в сравнении результатов измерений двух LISN и обеспечении воспроизводимости. Резонансное смещение наблюдается, когда второй LISN генерирует немного отличающиеся профили. Решение состоит в выборе сети, внутренняя резонансная частота которой не совпадает с частотой переключения тестируемого устройства.

Старение покрытия входных клемм и окисление

Точечное сопротивление увеличивается при механическом окислении. Эффект вызванной концентрации индуцированного тока несколько сдвигает импеданс в сторону более высоких частот. Окисленные клеммы также вызывают микродуговые разряды в точках контакта, которые проявляются в виде широкополосных импульсов при измерениях электромагнитной совместимости.
В качестве решений этой проблемы предлагаются модернизация клемм и замена оплеточных лент. Другие методы включают использование пасты для обработки поверхности, но опять же, производители должны соблюдать меры предосторожности, чтобы она не оставляла после себя следов загрязнения.

Заключение

Дефекты в тестируемом устройстве редко являются источником ошибок измерений при проведении валидации эмиссии. В случаях, когда лаборатории зависят от достоверности данных, это происходит в тех случаях, когда лаборатории зависят от достоверности данных. Оборудование для измерения электромагнитных помехИскусственная сеть будет выступать в качестве эталонного элемента. К распространенным причинам ненадежных показаний относятся дрейф импеданса, неправильное заземление, перегрев, окисление клемм, ошибки прокладки кабеля и деградация каскада затухания. Поиск и устранение неисправностей включает определение источника проблем: приемник, LISN, целостность заземления, резонанс переключения или тепловые эффекты.
Искусственные сети могут восстановить свою работоспособность в контролируемых эталонных импедансах в случае надлежащей коррекции. В этом случае в решениях по тестированию отражается истинное поведение продукта, а не искажения, вызванные оборудованием. Достоверно проведенные испытания на излучение способствуют своевременной корректировке или модификации конструкции, надлежащей сертификации и предсказуемому поведению в реальных условиях систем распределения электроэнергии.