我们都知道对于有源医疗器械来说，其注册检验通用的无非就是四大项：安规、电磁兼容、环境试验以及产品自身的性能测试，若适用的话还有产品专标的测试以及报警的测试。本篇文章从EMC概念、EMC标准、EMC测试的意义、EMC测试项目以及具体测试方法来介绍一下EMC相关知识，对有源医疗器械研发、测试、注册、法规、生产、体系等相关人员应该有所帮助。

 

一、什么是电磁兼容

 

1.1电磁兼容概念

 

电磁兼容EMC（Electro Magnetic Compatibility)：是一门新兴的综合性学科，是电子、电气设备或系统的重要技术性能。国家标准GB/T 4365-2003《电磁兼容术语》对电磁兼容所下的定义为“设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力”，即电子、电气设备或系统在同一电磁环境中能良好执行各自功能的这样一个共存状态，简单点说，就是各种设备都能正常工作又互不干扰，达到“兼容”状态。要注意电磁兼容所要求的两个基本方面：在共同的电磁环境中，不受干扰且不干扰其他设备。

 

那么明白了以上呢我们知道，EMC包括两个方面的要求：一方面是指电子、电气设备或系统在正常运行过程中不会影响处在同一环境下的其他设备正常运行，具体如何判断呢？即对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值，这就是我们常说的EMI（Electro Magnetic Interference）电磁干扰。

另一方面是指电子、电气设备或系统能不受同一环境下的其他电子电器设备或系统的影响以至于不能正常工作，我们知道医院具备一个复杂的电磁环境，同一病房可能多种设备同时运行，这也就要求设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即我们常说的EMS（Electro Magnetic Susceptibility）电磁抗扰度，EMS是没有一个具体的限值的，而是有一个符合性准则，后面再谈。

EMC（电磁兼容）=EMI（电磁干扰）+EMS（电磁抗扰度）

 

如果这么说我们还是觉得抽象的话，下面我们举几个例子来说明一下：

 

生活中我们是否见到过这样的现象

 

如果图中两人为设备的话那么二者电磁兼容都不合格，一方面说明脱袜子的同学1产生的干扰显然影响了同学2而使其不能正常工作，另一方面呢说明同学2的抗干扰能力不足以致受同学1影响，开个玩笑哈，不过理就是这么个理……

好了，下面说几个正常点的

例子1：小时候我们应该经历过，打开电视时，室内的日光灯会出现瞬间变暗的现象，这是因为电视打开的瞬间大量电流流向电视机，电压骤然下降导致使用同一电源的日光灯受到影响。

例子2：在手机来电时，话筒会出现失真伴有刺耳的“吱吱”声或者电视/电脑屏幕出现闪烁，这些是因为你手机通讯的电波从空间耦合到话筒、电视/电脑接收天线上使其受到干扰。

像例子1中由一个设备中产生的电压/电流变化通过电源线、信号线传导并影响其他设备时，将这个电压/电流的变化称为传导干扰；而像例子2中通过空间传播并对其他设备产生无用电压/电流，造成危害的干扰称为辐射干扰。

了解了电磁兼容的概念，我们再一起来看看电磁兼容由何组成~

 

1.2电磁兼容三要素

 

任何产生电磁兼容问题的情况都必须具备以下三个条件：骚扰源（干扰源）、耦合途径、敏感设备，我们称之为电磁兼容三要素，缺少任何一个都构不成电磁兼容问题。骚扰源即产生骚扰的电子、电气设备或系统，说明骚扰从哪里来；耦合途径是将骚扰源产生的骚扰传输到敏感设备的途径，说明骚扰如何传输；敏感设备是受到骚扰影响的电子、电气设备或系统，说明了骚扰到哪里去。

 

电磁干扰源通常分为自然干扰源和人为干扰源。

自然干扰源包括：

(1)大气噪声干扰：如雷电产生的火花放电，属于脉冲干扰，其频率从几Hz到100MHz以上。

(2)太阳噪声干扰：指太阳黑子的辐射噪声。在太阳黑子活动期．黑子的爆发产生的强烈噪声可致使通信中断。

(3)宁宙噪声：指来自宇宙天体的噪声。

(4)静电放电：人体、设备上所积累的静电电压可高达几万伏乃至几十万伏．常以电晕或火花方式放掉，称为静电放电。静电放电产生强大的瞬间电流和电磁脉冲，会导致静电敏感器件及设备的损坏。

 

人为干扰源指而电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。这里所说的人为干扰源都是指无意识的干扰，至于为了达到某种目的而有意施放的干扰，如军事上或者比赛等的电子对抗则不属于本文讨论范围。

 

常见的人为干扰源包括：

(1)无线电发射设备：包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统．

(2)工业、科学、医疗(ISM)设备：如高频手术刀、X光机、核磁CT、高频理疗设备等．

(3)电力设备：包括电机、继电器、电梯等设备

(4)汽车、内燃机点火系统：汽车点火系统产生宽带干扰，从几百千赫到几百兆赫。

(5)电网干扰：指由50Hz交流电网强大的电磁场和大地漏电流产生的干扰，以及高压输电线的电晕和绝缘断裂等接触不良产生的微弧和受污染导体表面的电火花。

(6)高速数字电子设备：包括计算机和相关设备。

电磁干扰的传输途径分两种方式：传导传输方式和辐射传输方式，从被干扰的敏感器角度来看，干扰的耦合可分为传导耦合和辐射耦合两类。

 

还拿例子一来说，电视就是骚扰源，电线则是耦合路径，日光灯则是敏感设备，三者一起导致了EMC问题的发生。需要强调的是：任何电子电气设备都可能是骚扰源，也可能是敏感设备；骚扰源可以是无信息的电磁噪声也可以是有用的功能性信号！

 

1.3为什么要做电磁兼容

 

对于医疗电子设备来说，医院内往往存在较多的医疗电子设备，致其电磁环境较为复杂，医疗设备处于这一环境中，十分容易遭受电磁的干扰，可能导致设备运转异常，对医生的诊断造成严重障碍，且部分重要设备因干扰导致无法正常工作时，可能危害患者的生命。受到电磁干扰的影响，部分诊断仪器发生偏差后，医生拿到错误的诊断结果，将发生诊断失误，耽误患者治疗。如若心电图受到电磁干扰影响后，在患者本身信号中增加了电磁干扰信号，导致得到的心电图结果发生偏差，医生难以通过心电图正确诊断患者的病情。医院应用的血液透析设备，若该仪器受到电磁干扰影响，无法正常过滤人体血液内的代谢产物、多余药物，将对患者的治疗效果产生不良影响。且电磁干扰一旦对重要仪器产生干扰，将导致医疗事故，影响患者生命，如呼吸机、心脏起搏器等，受到电磁干扰影响后，无法正常运转，将直接威胁患者生命安全。

故对医疗器械执行电磁兼容测试，也是为了提高医疗器械的安全性和有效性，防止使用中因受到电磁干扰或产生电磁骚扰，使自身或者其他医疗设备失控、失效从而对患者、使用者产生不可接受的伤害。

 

1.4电磁兼容测试项目

 

医疗器械涉及的电磁兼容性标准包括 ：

针对医用电气设备和系统的YY0505-2012《医用电气设备第1-2部分：安全通用要求并列标准：电磁兼容要求和试验》；

针对检验诊断类医用电气设备的GB/T18268.1-2010《测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求》和GB/T18268.26-2010《测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第26部分：特殊要求体外诊断（IVD）医疗设备》；

以及已经发布实施的一些医疗器械国家标准和行业标准中对电磁兼容性的特别要求，这些特别要求或是标准的一部分，或是一个完全针对电磁兼容性的标准，如GB/T25102.13-2010《电声学助听器第13部分：电磁兼容 （EMC）》。

我们这里结合医疗器械行业标准YY0505-2012简单介绍一下试验项目，后续会单独详细介绍每一个测试项目：

YY0505-2012针对EMC规定中的电磁发射测试项目（4项）如下

电源端子传导骚扰电压（传导骚扰 CE）：GB4824、GB4343、GB17743；辐射骚扰（RE）：GB4824、GB4343.1、GB17743；断续骚扰（喀呖声）：GB4824、GB4343.1;谐波电流发射：GB17625.1;电压波动/闪烁发射：GB17625.2

辐射发射RE---通过空间以电磁波的形式发射电磁骚扰能量。

传导发射CE（其中包括功率，喀呖声）---通过导线以电压电流的形式发射电磁骚扰能量。

谐波（Harmonics） ---设备工作时向交流供电电源注入的50Hz高次谐波。

电压波动和闪烁（Flicker） ---设备工作时引起的交流供电电压的起伏波动。

 

YY0505-2012针对EMC规定中的电磁抗扰度测试项目如下：

静电放电（ESD）：GB/T17626.2

射频辐射抗扰度（RS）：GB/T17626.3

射频传导抗扰度（CS）：GB/T17626.6

电快速瞬变脉冲群抗扰度（EFT）：GB/T17626.4

工频磁场：GB/T17626.8

浪涌抗扰度（Surge）:GB/T17626.5

电压暂降、短时中断和电压变化：GB/T17626.11

辐射抗扰度 RS---对空间骚扰电磁波的抗扰度。

传导抗扰度CS---对导线传导的骚扰电压和电流的抗扰度。

静电放电ESD---对静电放电产生的脉冲骚扰的抗扰度。

电快速瞬变脉冲群EFT---对某些电路产生的群脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。

浪涌（surge）---对雷电或某些电路产生的脉冲骚扰的抗扰度。骚扰从导线加入。

电压暂降、短时中断和电压变化（DIP）---对供电电源变化的抗扰度。

工频磁场（PMS）---对50Hz交流电产生的强磁场的抗扰度

电磁兼容诊断（预）测试：

产品在研发阶段、生产线上的质量控制测试、送权威实验室检测之前进行的预测试、送检产品不合格后的整改测试。

通过预测试调查是否存在电磁兼容问题和产生的原因，确定产生骚扰和被干扰的具体部位，在采取抑制措施后有否改进，并不要求完全按标准在正规实验室中进行。

电磁兼容一致性（符合性）测试：根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试，评估其是否达到标准提出的要求。产品在定型和进人市场之前必须进行符合性（一致性）测试，国家产品强制认证制度（3C 认证）规定的电磁兼容测试就是属于符合性测试。

 

二、电磁兼容标准

 

细究起来，电磁兼容标准制定工作已经有70年的历史，最早是由国际无限电子干扰标准化特别委员会（CISPR）提出，后来世界各大组织及各国政府都相继制定了许多的电磁兼容标准，目前国际上有权威性的电磁兼容标准和从事EMC标准制订工作的专业委员会有：

国际电工委员会：IEC标准（TC77）

国际无线电干扰标准化特别委员会：CISPR标准

国际标准化组织：ISO标准

国际电信联盟：ITU标准

欧共体：EN标准(CENELEC)和ETS标准(ETSI)

德国：VDE标准

美国：FCC标准和军用标准MIL-STD

日本：VCCI标准

涉及电磁兼容的国际上标准化组织主要是国际电工委员会（IEC）。而其主要的组织为第77技术委员会（T77）和国际无线电干扰标准化特别委员会（CISPR）。

虽然这些标准制定组织不同，但大体内容是相似的，正所谓一通百通，嘿嘿，这些标准都在逐步走向国际统一而且有着统一的制定原则：保证测试结果的可重复性、一致性、精确性；科学、合理、实用、便于操作。

根据标准的不同地位和适用范围，电磁兼容标准体系可分为基础标准、通用标准、产品族（类）标准和产品专用标准四个等级。

 

2.1基础标准

 

基础标准仅对现象、环境、试验方法、试验仪器、EUT配置和试验报告等给出定义及详细描述，但不涉及具体产品。该类标准不会给出固定的限值和产品性能的直接判据，但它们却是其它各级电磁兼容标准编写的基础。

例如：GB/T 17626.2《电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验》就是基础标准，类似的还有GB4365《电磁兼容术语》、GB/T6113《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范》及GB/T17626其他系列标准等。

 

2.2通用标准

 

通用标准以基础标准为依据制定，规定了通用环境中的所有产品一系列最低的电磁兼容性要求（包括必须进行的试验项目和必须达到的试验要求），根据产品的属性和使用情况规定了限值。

通用标准中提到的试验项目和试验方法可以在相应的基础标准中找到，在通用标准中不会做具体介绍，通用标准给出的试验环境、试验要求、试验项目可以作为产品族标准和产品专用标准的编制指南，同时对于尚未建立电磁兼容标准的产品，可以参考通用标准来提前进行一个电磁兼容预测试。

例如：

GB/T17799.3《电磁兼容 通用标准 居住、商业和轻工业环境中的发射》 GB/T17799.2《电磁兼容 通用标准工业环境中的抗扰度试验》

 

2.3产品族标准

 

产品族标准也可以叫产品类标准，这是根据特定产品类别而制定的电磁兼容性能的测试标准。

产品族标准中规定的测试内容及限值与通用标准中的规定应保持一致，但不同之处在于，产品族标准可以根据产品的特殊性，在测试内容的选择、限值及性能的判据方面有一定的特殊性和具体性，如提高限值或者增加测试项等。

产品族标准应该说是电磁兼容标准中内容最多的一类标准，例如：

GB17743《电气照明和类似设备的无线电骚扰特性的限值和测量方法》

GB4343《家用电器、电动工具和类似器具的电磁兼容要求 第1部分：发射》

GB9254《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》

GB4824《工业、科学和医疗(ism)射频设备 骚扰特性 限值和测量方法》

这些标准每一个都分别代表一个大类产品对电磁骚扰发射限度的要求。

 

2.4产品专用标准

 

产品专用标准通常是将具体的条款包含在产品的通用技术条件中而不单独形成电磁兼容标准。

产品专用标准对电磁兼容的要求一般与相应的产品族标准要求一样，但考虑产品的具体特性后可增加试验项目，与产品族标准相比，产品专用标准对电磁兼容要求更加明确也更加具体，而且增加了产品性能试验的标准。

 

举例说明

为了更好的帮助大家理解以上四个类型，我举一个医疗行业具体例子：

基础标准比如我上面提到的GB/T6113《无线电骚扰和抗扰度测量设备规范》 →通用标准YY 0505-2005 《医用电气设备第1-2部分：安全通用要求并列标准：电磁兼容要求和试验》→产品族标准GB4824《工业、科学和医疗(ism)射频设备 骚扰特性限值和测量方法》→产品专用标准GB9706.27《医用电气设备第2部分:输液泵和输液控制器安全专用要求》（在这个专标中对静电、工频磁场等都有不同于通标的要求值）

 

我们测试时选择标准的顺序是：产品专用标准→产品族标准→通用标准→基础标准，但是并不是所有的产品都具备产品专用标准。

 

2.5试验介绍及注意事项

 

我们已经知道EMC（电磁兼容）=4项EMI（电磁干扰）+7项EMS（电磁抗扰度）

 

在进行电磁兼容试验时，经常会有意或者无意的遇到以下现象：设备试验通不过时有人会将电缆换为屏蔽电缆，或者将辐射功率值调到最小，甚至将某个无关紧要的部件拆卸掉等等，这些操作无疑都说明试验人员对电磁兼容试验的目的理解不正确，许多人做实验的目的就只是为了通过认证，导致他们在设备进行试验时怎样能通过就怎样做，但这无疑是舍本逐末甚至会引发严重后果的行为，随着监管的越来越严，部分省市已经将EMC纳入飞检的范围之内，也已经有企业因EMC不符合要求而被飞停，我们应该认识到，随着电子设备越来越集成化、精密化，设备所在的电磁环境也越来越复杂，而我们做电磁兼容试验的目的也是确认产品在实际的电磁环境下能否正常工作，即不干扰其他设备，也不被其他设备所干扰。所以在进行试验时我们应遵循以下几个原则：

（1）确保受试设备（EUT）处在实际工作状态，包括所连接的辅助设备、电缆种类及长度、是否接地、安装状态等。

（2）确保受试设备（EUT）处于“最严酷”状态，或者说处在最敏感、最不利状态，做骚扰试验时，设备处在发射最强状态。比如一个产品发射功率有10、20、30、40等，那么在测试时一定要将功率调节为40，而不能因为功率为10更容易通过试验就设置功率为10。如果不确定“最严酷”状态，可以适当改变试验布局以期找到这一状态点。

（3）使用最接近限值的数据，比如做辐射发射试验时使天线处在接受最强辐射的高度和极化方向。

注意事项：

（1）EUT应根据实际使用情况在对干扰最敏感的工作模式下进行试验。

（2）试验时应将试验配置、EUT工作方式及试验布局情况明确记录下来，以便必要时能够复现或者对比试验结果。

（3）如果EUT用户手册规定需要外部保护装置，那么在试验时也应使EUT带保护进行。

（4）如果EUT有多个端口或线缆，那么试验应选择足够多的端口或电缆来试验，并尽可能覆盖到不同类型的端口或线缆来试验，并将选用情况记录在案。

 

最后说一下抗扰度标准的性能判据：

通用标准中的性能判据：

（1）判据A：EUT在试验中和试验后都能正常工作，无性能下降和制造商所规定的性能等级现象发生；

（2）判据B：EUT在试验后可以正常工作，无性能下降和制造商所规定的性能等级现象发生；

（3）判据C：允许EUT有暂时的性能降低，只要这种功能能够通过控制操作、复位或者关机等操作后恢复的。

判据A要求最高，判据C要求最低，对于具体是否合格的判定，通用标准不直接给出，而是由产品专用标准或者制造商给出。

 

基础标准中的性能判据：

（1）在制造商、委托方或购买方规定的限值内性能正常；

（2）功能或性能暂时降低或丧失，但在骚扰停止后能自行恢复，不需要操作者干预；

（3）功能或性能暂时降低或丧失，需要操作者干预才能恢复；

（4）因设备硬件或软件损坏，或数据丢失而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。

一般骚扰引起问题的也都是硬件问题，软件多数情况下不会因环境改变而出现问题。

 

附：常见的几类电磁兼容标准

 

医疗设备电磁兼容主要依据标准

 

CISPR 11/EN 55011/GB 4824：《工业、科学和医疗（ISM）射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法》

IEC 60601-1-2/YY 0505：《医用电气设备第1-2部分：安全通用要求 并列标准：电磁兼容要求和试验》

IEC 61326-1/GB T18268.1：《测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求》

IEC 61326-2-6/GB T18268.26：《测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第26部分：特殊要求体外诊断（IVD）设备》

IEC 61000-3-2/GB 17625.1：《电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》

IEC 61000-3-3/GB 17625.2：《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》

 

家用电器电磁兼容主要依据标准

 

CISPR 14-1/GB 4343.1：《家用电气、电动工具和类似器具的电磁兼容要求第1部分：发射》

CISPR 14-2/GB 4343.2：《家用电气、电动工具和类似器具的电磁兼容要求第2部分：抗扰度》

IEC 61000-3-2/GB 17625.1：《电磁兼容限值谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》

IEC 61000-3-3/GB 17625.2：《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》

 

通信设备电磁兼容主要依据标准

 

CISPR 22/EN 55022/GB 9254：《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》

CISPR 24/GB/T 17618：《信息技术设备抗扰度限值和测量方法》

 

低压电器电磁兼容主要依据标准

 

CISPR11/GB 4824：《工业、科学和医疗（ISM）射频设备电磁骚扰特性限值和测量方法》

IEC 60947-1/GB 10408.1：《低压开关设备和控制设备 第1部分：总则》

IEC 60947-2/GB 10408.2：《低压开关设备和控制设备 第2部分：断路器》

IEC 60947-3/GB 10408.3：《低压开关设备和控制设备 第3部分：开关、隔离器、隔离开关、以及熔断器组合电器》

IEC 60947-4/GB 10408.4：《低压开关设备和控制设备 第4-1部分：接触器和电动机起动器机电式接触器和电动机起动器（含电动机保护器）》

IEC 60947-5/GB 10408.5：《低压开关设备和控制设备 第5-1部分：控制电路电器和开关元件机电式控制电路电器》

IEC 60947-6/GB 10408.6：《低压开关设备和控制设备 第4-2部分：接触器和电动机起动器交流半导体电动机控制器和起动器（含软起动器）》

IEC 60947-10/GB 10408.10：《低压开关设备和控制设备 第5-2部分：控制电路电器和开关元件接近开关》

 

三、辐射发射(辐射骚扰)试验

 

辐射发射（RE）测试是EMC的重要测试项之一，也是问题较多、较不容易通过的项目。不同类型的设备进行辐射发射测试时都需选取相应的产品标准，按照不同的设备等级和分类，来确定被测试设备（EUT）的测量限值和测试需求。该部分文章主要从定义、试验目的、试验设备、试验方法、试验配置等方面展开，后面也会结合具体例子说明。

 

3.1定义

辐射：辐射是能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。虽然我们看不到摸不着，但就像空气一样，我们知道它是切实存在的，比如我们日常生活中经常说的手机辐射、电脑辐射等。

 

辐射发射：辐射发射指电子、电气产品或系统由其内部电路工作时向其周围空间发射的电磁波。这个发射是通过空气作为传播路径而不是导线（包括信号线和电源线），既然称之为发射，那么肯定相对而言在其周围空间就有接收物体或设备存在。辐射的能量如果被其他医用电子设备接收，则可能产生设 备的误操作，进而影响其他设备的工作。

 

3.2试验目的

辐射发射（RE）试验主要测试电子、电气设备或系统在正常工作时自身对外界的辐射干扰强度，包括来自电路板、机箱、电缆及连接线等所有部件的辐射骚扰。通过将试验测量值与限值比较来判断EUT的辐射发射是否合格，测量值低于限值则PASS，反之则FAIL。大体来讲有三种情况：试验结果良好，即试验数据距限值裕量大；试验结果一般，即试验数据距离限值裕量小；试验结果超标，即限值无裕量。

 

一般来讲，结果越好相应的成本就越高，但这并不是一个企业老板想要的，因为没有利润最大化，很多国外的产品基本就是卡线过刚好有一点点裕量，而国内的话要么很差（设计开发可能并未考虑，还有试验数据几乎跳出示波器屏幕的惊人情况），要么就是很好，当然能做到卡线过有一部分是靠运气，但更多的应该是水平，通过总结以往经验和对比常用的整改方法，选择相对成本最低的又能满足标准要求的方式，值得学习！

 

Tip：不同类型的产品可能有不同的限值，要结合我们上一篇讲述的产品专用标准或产品类标准来查找确定哦~，，简单的电动机驱动的设备或系统引用GB4343.1，以照明为主要功能的设备或系统引用GB17743，信息技术类的设备或系统引用GB9254，除上述的其他设备或系统引用GB4824。

 

3.3试验设备及必备条件

测量接收机：测量接收机是EMI测试中最常用的基本测试仪器，仪器类型包括准峰值测量接收机、峰值测量接收机、平均值测量接收机和均方根值测量接收机。YY0505要求测量接收机测试范围覆盖30MHz—18GHz，具备PK（峰值）、QP（准峰值）、AV（平均值）检波器，测量接收机的几个重要指标分别是：6dB处的带宽、充电时间常数、放电时间常数、临界阻尼指示器的机械时间常数、过载系数。GB/T6113.1规定了频率段范围：

A频段——9～150kHz；

B频段——0.15～30MHz；

C频段——30～300MHz；

D频段——300～1000MHz；

E频段------1GHz以上

划重点：频段范围一定要记着，以后会到处用的到！

 

对于准峰值测量接收机（包含测试控制系统和计算机软件），要求特性如下

 

在准峰值测量时，如果想要在某个频率点得到比较稳定的测量值，则测量时间应大于检波器充放电时间和电表机械时间常数之和，并且测量不止一个周期，所以一般准峰值测量时间要求比较长，在实际测量中，往往先用峰值进行全频段测量，然后再对接近或超过限值的频率点进行准峰值测量，这么做可以大大节省测量时间。

 

天线

天线是辐射发射试验的接收装置，由于辐射发射试验频率范围覆盖30MHz—18GHz，所以相应的在不同频率范围段有不同的天线相匹配，例如：

在30MHz-230MHz频段常常采用偶极子与双锥天线：

 

230MHz-1GHz频段常采用对数周期、偶极子及对数螺旋天线：

            

还有一些其他的天线比如对数天线、喇叭天线等都可适当应用

 

关于天线的知识，由于种类太多，而且参数专业性知识比较强，想要了解更多的可以自己查找一些资料~

 

电波暗室

电波暗室，是主要用于模拟开阔场，同时用于辐射无线电骚扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量的密闭屏蔽室。电波暗室的尺寸和射频吸波材料的选用主要由受试设备(EUT)的外行尺寸和测试要求确定，常见的有3m法或10m法。

 

10m法参考配置：典型屏蔽内尺寸：21m（长）×12m（宽）×9m（高）。

3m法参考配置：典型屏蔽内尺寸：9m（长）×6m（宽）×6m（高）。

一般当3米法的测试结果和10米法的测试数据不一致时，以10米法的为准，当两个10米法的实验室数据结果有冲突时可以选择开阔场来进行仲裁，但是目前国内开阔场应该只有4个（不对的话欢迎纠正）；

 

电波暗室可以由开阔场地替代：开阔场地至少应该在椭圆范围内没有任何可能反射电磁波的物体。使用开阔场地试验的话，EUT和天线放置于椭圆的两个焦点上，测量接收机则放在椭圆外。测试桌天线架都应是非金属的；地面应铺设金属板或金属栅网，板或网的连接处不应有电不连续点，孔、缝直径小于0.1λ，λ为拟测试的最高频率的波长，对于频率为1GHz，孔、缝直径应小于30mm；开阔场地的环境噪声越小越好，至少应比标准规定的EUT的骚扰限值低6dB。

 

3.4试验方法及配置

 

试验布置图如下

EUT发出的电磁波将在各个金属面上发生发射和多次反射，故测试天线接受到的场强是直达波和反射波的矢量和，因此天线或者EUT的位置稍有变化，测试结果就会有很大不同，也因此在RE测试中，天线的高度、天线的极化方向以及转台的角度都要不断改变，以期检测到设备辐射的最大点。

测试要素：

场地：开阔场地或半电波暗室；

木桌：0.8米高；

转台：可360度旋转；

天线：选择合适类型，且在1~4米移动，并进行垂直极化和水平极化测试；

宽带天线、同轴电缆、骚扰测量仪组成50Ω匹配传输系统；

测试接收机：准峰值读值，峰值测量；

EUT:处于最敏感状态

曾经我有个困惑，天线为什么要上下移动呢？那我们知道由于EUT的结构，大小等的原因，天线并不能在固定的某一个高度就能接收到所有的EUT的发射最大值，上下扫描，总会探测到一个发射功率最大值，同时转动角度，可以获取到试验的最大值。那么为什么一定要在1m-4m之间而不是1m-5m或者其他的范围呢？当接收天线在1-4m移动时，接收到的场强以驻波形式变化，波峰波谷的高度差约为λ/4，那么为了保证在30MHz时也能找到最大场强，我们可以计算下此时λ=3*10^8/30MHz=10m，λ/4=2.5m，由于桌子本身高0.8m，所以下限设为1m，而上限则为0.8+2.5=3.3m，考虑到天线自身高度，故范围为1-4m（当然以上为个人观点仅供参考）。

 

天线的阻抗、同轴电缆的阻抗和干扰测量仪的输入阻抗都应相等，阻抗不匹配将引起反射，形成驻波，影响读数准确性。水平和垂直两种状态都要测量，垂直放置时天线的最低端离地应大于25cm，以免影响天线的性能，采用频谱分析仪设在最大保持方式和对数dB显示方式。

 

3.5举例

 

还是以医疗器械某设备为例

3.5.1 设备的分组

1组：本为发挥自身功能的需要而有意产生和（或）使用传导耦合射频能量的所有工科医设备。

2组：为材料处理而有意产生和（或）使用电磁辐射射频能量的所有工科医设备。

 

大多数类型的设备和系统仅为其内部功能需要而产生或使用RF能量，因此属于1组，如心电图和心磁图设备和系统，脑电图和脑磁图设备和系统等，另外一些预期以非RF电磁形式传递能量给患者的设备和系统也属于1组设备，如医疗成像设备和系统——X射线诊断系统、CT系统、超声诊断系统等；治疗设备和系统——超声治疗系统，输液泵、呼吸机等；只有少数系统和设备是施加RF能量给材料（患者）的，属于2组设备，常见的有磁共振成像系统、透热疗法设备、热疗设备和高频手术系统等。

 

3.5.2  设备的分类

A类：非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。

B类：家用和直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。

 

3.5.3  结合广州所检验某输注泵类产品报告来学习，首先是试验日期、温湿度、大气压力等环境因素填写，确保电磁环境和气候环境满足试验要求

 

其次试验依据YY0505、GB4824-2013，按照我上面所讲设备分组分类，划分为1组（本为发挥自身功能的需要而有意产生和（或）使用传导耦合射频能量的所有工科医设备）A类（非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备），

 

试验场地选择在10m法半电波暗室进行，GB4824-2013规定

 

输注泵类产品为1组A类设备且输入功率＜20kVA，由6.2.2.2可知在9kHz—150kHz时无适用限值，即不进行此频段测试；由表4我们可知在30MHz—230MHz准峰值限值为40dB（μV/m），在230MHz—1000MHz准峰值限值为47dB（μV/m）。

 

由上图及测试表格可知不同天线极性、高度以及不同转台角度和发射频率时测量值都在限值范围内，想想我们开始讲的测量值低于限值则PASS，反之则FAIL，故该产品辐射发射测试合格。

广州所是如何布置试验的呢：

连接图如下：

 

对于不同产品，测试标准和布置以及限值要求可能会不同，具体还是要查阅对应标准。

辐射发射常见检测依据：

机车车辆设备电磁兼容要求GB/T 24338.4-2009，IEC 62236-3-2:2003；

轨道交通信号和通信设备的发射与抗扰度GB/T24338.5-2009，IEC 62236-4:2003；

地面供电装置和设备的发射与抗扰度GB/T 24338.6-2009，IEC 62236-5:2003；

机车车辆电子装置GB/T 25119-2010,IEC 60571：2006；

居住商业和轻工业环境中的发射 GB17799.3-2012，IEC 61000-6-3:2011；

工业环境中的发射 GB17799.4-2012，IEC 61000-6-4:2011；

信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法 GB/T 9254-2008，CISPR22:2006；

家用电器电动工具和类似器具的电磁兼容要求第1部分：发射 GB4343.1-2009，CISPR 14-1:2005；

测量控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求 GB/T 18268.1-2010，IEC 61326-1:2005；

工业科学和医疗(ISM)射频设备骚扰特性限值和测量方法GB4824-2013，IEC CISPR 11:2010；

可编程序控制器设备要求和测试GB/T15969.2-2008，IEC 61131-2:2007；

计算机通用规范第1部分：台式微型计算机 GB/T 9813.1-2016；

量度继电器和保护装置第26部分：电磁兼容要求GB/T14598.26-2015，IEC 60255-26:2013。

 

四、何为分贝

 

鉴于上面有跟大家说到要介绍什么是dB，那么我们就先来看一看dB（分贝）到底是何方神圣？

 

4.1众人眼中的分贝

 

小贾说：“分贝……好像是形容声音大小的吧，反正是某个单位。”

“对对对！我前几天刚测了噪音，就是用分贝来衡量的，额，不对，后面好像还有个括号dB（A）…”同事小伟迷茫了。

 

“不对吧？我记得测量接收机的测量值也是用分贝来表示的，那个应该不是指声音”小黄接话道。

 

其实，他们说的都对又都不对，分贝并不仅仅是一个单位，更是描述某比值时的一种对数表达方式。

 

4.2分贝的来龙去脉

 

知道贝尔吗？哪个贝尔？…没错，就是发明了电话的那个，

 

贝尔先生虽以发明电话著称于世，但也是他，发现我们人类耳朵对声音强度的反应是成对数形式，大致意思就是当声音的强度上升到某一限值时，人的听觉会变的相对钝化，这就使得可以用对数的单位来表示人耳的特性，世人为了纪念这一杰出发现而命名为Bell（贝尔）。

 

然而，在后续的实际应用中由于Bell（贝尔）这一单位在描述时有些略大，就比如我们的单位KV（实际生活中接触到的电压大部分都为伏级），所以就产生了更小的十分之一级的单位：decibel（分贝）。英语中deci 是十分之一的意思，将deci ＋ bel结合即成decibel。而这又可以简写为dB。

注意：dB前面的“d”是小写，而后面的“B” 是为了表示对贝尔的纪念和尊重应大写。

 

4.3如何定义分贝？

 

声学方面：我们知道，声音本质上也是一种波。声音通过空气传播，通过空气分子的振动传到了我们耳朵里，继而引发人耳鼓膜的振动，这样我们才得以听到声音。所以，声音的大小，其实反映的是声波振动的强度。

由于空气振动会引起大气压强的变化，所以确切地说，我们应该用压强变化的程度来描述一个声音的大小，这就是声压(SPL,Sound Pressure Levels)的概念，它的单位是Pa（帕斯卡）。

比如：我们日常谈话的声音大约是2*10^-2 Pa；酒吧的声音约为2Pa，

 

细心地你就会发现两者竟然相差百倍之多，但我们似乎感觉差别并没有百倍这么巨大。所以用声压来描述声音强度虽然表述更为准确，但却与我们的日常感觉存在不小的出入。因此我们声学也引入分贝作为声压的测量量，这就是我们常见的dB（SPL）的由来。

分贝是如下定义的：设定某一声压值为“标准值”（0分贝），标准值换算为我们上述所说的声压是2×10^-5 Pa（20μPa），这也是人耳在1000Hz这个频率下能听到的最小的声音，说形象点大致相当于3米外的一只蚊子在飞。我们将这个值看做是参考值（Vref），给定其他任何一个声音，将这个声音的值除以标准值，然后对结果取以10为底的对数，再乘以20，这样得到的结果就是给定声音的分贝。写成公式就是：

说了这么多干枯的概念，还是举个例子让大家更直观地感受一下：

比如对于上面的两个例子，大家可以依据公式进行简单计算下，那么日常谈话声音换算过来就是60分贝，酒吧的声音是100分贝，这样不仅方便计算，而且比较符合一般人的听觉感受。

 

事实上，很多人听不到上述“标准值”的声音。根据世界卫生组织的定义，如果一个人能听到的最小声音在25分贝以下，就属于正常听力。

日常生活中的声音：

 

总结一下：

通过上面对“分贝”的描述，我们会发现：

1.“分贝”并不反映声音的绝对响度，它是以某一个声音为基准，描述声音响度的相对关系。科学一点说，它把一个指数增长的物理量转换成了线性增长的物理量，便于计算。

2.“0分贝”并不代表“没有声音”，它只是一般认为人类能听到的最小声音而已。完全有可能有比0分贝还弱的声音（比如4米外的一只蚊子），那就是负分贝了。

3.上面提到的2×10^-5 Pa，是用于计算“在空气或其它气体中传播的声音”时使用的标准值。当计算通过水等液体介质传播的声音时，就要采用不同的标准值（水为1×10^-6 Pa即1μPa）。这意味着，如果有同样分贝的空气中的声音和水下的声音，它们各自代表的声压强度是不一样的哦。

 

4.4 dB在EMC测试中的应用

 

这才是重中之重，还记得吗？我们上篇文章有提到测量接收机也会以dB来显示测试结果，那么我们为什么在EMC测试中要用dB呢？采用dB来表示又有什么优点呢？

 

声音的“分贝”概念我想大家都已经了解，给定声音的值除以参考值，然后对结果取以10为底的对数，再乘以20得到的即为声音的分贝。功率公式会有点小不同：声波也可以看做是一种能量，它的功率（P）比是声压（p）比的平方。即功率10*log（P2/P1）=10*log（p22/p12）=20*log（p2/p1），也即功率分贝是声压分贝的两倍。

例如：甲功率比乙功率大一倍，那么以乙的功率为基准值，甲的功率分贝为10lg（甲功率/乙功率）=10lg2=3dB。也就是说，甲的功率比乙的功率大3 dB。

 

那么同样地，“分贝”作为EMC测试的一个计量单位也是一个表征相对值的量：测量物理量除以参考量，然后对比值取以10为底的对数，再乘以20。

而这意味着采用“分贝”可以使物理量之间较复杂的乘除及方幂运算转换为对数之间简单的加减运算，因为对数的存在，哪怕两个功率之间存在较大的数量级差异，它们的分贝差也只是很小的数字。比如：当P2=1000000000P1时，两者分贝只差90dB而已，因此，“分贝”还具有压缩数据的特点，可提高测量计算的精确性，基于此，我们在EMC测试中也常以“分贝”来作为计量单位。

 

了解了以上后我们再来看看电磁兼容测试中常见的参考量以及与测量值“分贝”的换算关系：

 

1.dBm

dBm即dB毫瓦，是用分贝来表示功率的一种方式，也叫作功率电平。

dBm=10*log(P/0.001(W))，P为所测功率值瓦（W）。如：1mW=10*log(0.001W/0.001W)=0dBm， 10mW=10*log(0.01W/0.001W)=10dBm。

 

 

2.dBμV

dBμV即dB微伏，是用分贝来表示电压的一种方式，也叫电压电平。

dBμV=20*log（U/1(μV)），Ｕ代表需要测量的绝对电压值，单位为伏（V）。如：

1μV=20*log（1μV/1(μV)）=0 dBμV。

 

3.dBW

dBW=10*log(P/1(W))，dBW = dBm–30

 

 

4.5 dB的计算公式

 

1.电压（电流）放大倍数分贝数定义：K=20lg(Vo/Vi)，其中K为放大倍数的分贝数，Vo为信号输出值，Vi为信号输入值；

2.功率放大倍数分贝数定义：K=10lg(Po/Pi)，其中K为放大倍数的分贝数，Po为放大信号功率输出，Pi为信号功率输入；

3.对于放大器：输出与输入的比值即为放大倍数，当改用“分贝”做单位时，放大倍数就称之为增益，所以以后在看到“增益”时，我们知道这是说放大倍数的意思，只是一个概念的两种不同叫法而已。

增益为0dB时，无放大；增益为1dB时，实际放大倍数约为1.1；增益为2dB时，实际放大倍数约为1.25；增益为3dB时，实际放大倍数约为1.4；增益为6dB时，实际放大倍数约为2；……

放大倍数（*倍）	增益dB（电压/电流）	增益dB（功率）
1	0	0
2	6	3
3	9.5	4.8
4	12	6
5	14	7
6	15.6	7.8
7	16.9	8.9
8	18.1	9
9	19.1	9.5
10	20	10
11	20.8	10.4
12	21.6	10.8
13	22.3	11.1
14	22.9	11.5
15	23.5	11.8
16	24.1	12
17	24.6	12.3
18	25.1	12.6
19	25.6	12.8
20	26	13
21	26.4	13.2
22	26.8	13.4
23	27.2	13.6
24	27.6	13.8
25	28	14
26	28.3	14.1
27	28.6	14.3
28	28.9	14.5
29	29.2	14.6
30	29.5	14.8
31	29.8	14.9
32	30.1	15.1
33	30.4	15.2
34	30.6	15.3
35	30.9	15.4
36	31.1	15.6
37	31.4	15.7
38	31.6	15.8
39	31.8	15.9
40	32	16

 

1-40倍放大对应的电压/电流、功率增益表（dB）

物理量	参考量	相应的分贝量	分贝量的名称	测量值分贝数计算公式
电压	1μV	0 dBμV	微伏分贝	dBμV=20lg（测量值/1μV）
电流	1μA	0 dBμA	微安分贝	dBμA=20lg（测量值/1μA）
电场强度	1μV/m	0 dBμV/m	微伏每米分贝	dBμV/m=20lg（测量值/1μV/m）
磁场强度	1μA/m	0 dBμA/m	微安每米分贝	dBμA/m=20lg（测量值/1μA/m）
辐射功率	1pW	0 dBpW	皮瓦分贝	dBpW=10lg（测量值/1pW）

关于－3dB

上面我们看到的都是正值，那么什么是－3dB呢？为什么又要特别说明一下这个数值呢？

测量值如果大于参考值，那么得到的增益为正数字，反过来如果测量值小于参考值，得到的增益自然就为负数，-3dB也叫半功率点或截止频率点。随着输入频率上升，放大电路的电压放大倍数将下降，当电压幅度降至最大值的0.707倍时的位置，为截止频率。这时功率值恰好是最大功率的一半所以又称为是半功率点。而用分贝表示正好下降了3dB。

如图：假设f0为1kHz，则对应的Bandwidth范围fL~ fH为0.707kHz~1.414kHz.

根据电压幅度计算：20log(0.707)=－3dB ，根据功率计算：10log（0.5）=-3dB，对应的频率称为上截止频率，我们常说的-3dB带宽也就是指电压下降到幅值的0.707倍或功率下降到一半时对应的频带宽度。

（2）dBmV、dBµV与dBm的换算

我们已经知道：

dBμV=20lg（测量电压/1μV） ---（1）

dBmV=20lg（测量电压/1mV） ---（2）

 

dBm=10lg（测量功率/1mW） ---（3）

由 测量功率=测量电压^2/阻抗 ---（4）

可知：

测量功率*阻抗=测量电压^2 ---（5）

将（5）式代入（3）式可得：

测量功率=（10^（dBm/10））/10^3 ---(6)

由（2）式可知：

测量电压=（10^（dBmV/20））/10^3 ---(7)

将（6）、（7）式代入（4）式可得：

dBmV=10lg（阻抗*1000）+dBm ---（8）

当阻抗值取50Ω时:

dBmV=46.9897+dBm50Ω ---（9）

当阻抗值取75Ω时:

dBmV=48.7506+dBm75Ω ---（10）

 

同理可以得到 dBµV 到dBmV 之间的关系如下，

dBμV=20lg（1000）+dBmV=60+dBmV ---（11）

好了公式就总结完了，没记住？没关系！这些公式大家以后都会经常使用的，用到时记得过来查阅就好了，Practice makes perfect！

 

举个例子巩固一下：

例如：有一个50欧的功率放大器，其输出功率为50dbm，求其输出电平（以μV为单位）？

答：由公式（9）可知，输出电平=47+50=97dBmV；再由公式（11）可知，

输出电平=97+60=157dbμV。

附表1和附表2分别显示了在阻抗为50Ω和75Ω的条件下，dBmV， dBµV 和dBm之间的换算关系。

附表1：50Ω阻抗下的功率换算

附表2：75Ω阻抗下的功率换算

 

五、传导发射(传导骚扰)试验

 

通过前面的学习我们已经对EMC概念有了一个初步的认识而且了解了“分贝”以及RE测试，接下来要跟大家分享的也是四个EMI测试项之一：传导发射（CE）

 

5.1定义

 

传导发射（Conducted Emission），简称CE，也被称为传导骚扰，是指电子、电气设备或系统内部的电压或电流通过信号线、电源线或地线传输出去而成为其他电子、电气设备或系统干扰源的一种电磁现象。几乎所有具备电源线的产品都会涉及到传导发射测试。其测试的实质也是测试50Ω阻抗两端的电压，大量实践表明，大部分的电源端口传导发射问题产生于共模电流。传导发射通常用骚扰电压或骚扰电流的限值来表示，主要测量频率在150KHz到30MHz的范围。

 

5.2试验目的

 

传导发射（CE）测试主要测试电子、电气设备或系统在正常工作时自身的电压电流通过信号线、电源线或地线传输出去而对其他设备造成的干扰强度，测试这些骚扰量是否超过标准要求的界限值。与辐射发射类似，通过将试验测量值与限值比较来判断EUT的传导发射是否合格，测量值低于限值则PASS，反之则FAIL，以此保证在公共电网上工作的其他设备免受干扰。

Tip：不同类型的产品可能有不同的限值，具体数值要结合我们讲过的产品专用标准或产品类标准来查找确定哦~

 

5.3试验设备及必备条件

 

5.3.1测量接收机

上面我们已经讲过测量接收机，一起回顾一下，测量接收机是EMI测试中最常用的基本测试仪器，仪器类型包括准峰值测量接收机、峰值测量接收机、平均值测量接收机和均方根值测量接收机。测量接收机的几个重要指标分别是：6dB处的带宽、充电时间常数、放电时间常数、临界阻尼指示器的机械时间常数、过载系数。

 

5.3.2人工电源网络（AMN）或线性阻抗稳定网络（LISN）

线性阻抗稳定网络LISN（Line Impedance Stabilization Network）也叫做人工电源网络AMN（Artificial MainsNetwork），LISN是一种耦合去耦电路，

主要有以下作用：

a)将EUT与电网隔离开来，为EUT提供纯净的交流或直流电源；

b)通过耦合电容把EUT的骚扰信号耦合至测量接收机进行测量，使EUT的骚扰信号不会反馈到电源端；

c)提供规定的阻抗（一般为50Ω）。

对于低频信号，LISN的电感表现为低阻抗，电容表现为高阻抗，所以信号经过LISN基本不衰减，电源可以经LISN输送到开关型变换器；而对于高频信号，LISN的电感表现为高阻抗，电容可以视为短路，所以LISN阻止了高频噪声在EUT和电网之间的传送。连接测量接收机时，仪器内部标准阻抗为50Ω，共模和差模干扰电流将从该50Ω阻抗上流过，此时，LISN起到了为共模和差模干扰电流在所需测量的频段提供了一个固定阻抗（50Ω）的作用，而50Ω电阻上的电压就是传导骚扰电压。

EUT产生的干扰电流包括两种模态：差模电流从火线流出到中线，共模电流经过火线和中线到地线；因此，火线和中线中的差模信号的幅值相同，相位相反，而共模信号是幅值和相位都相同。在总的传导干扰信号中，设备中的共模和差模噪声具备不同的特性，滤波器的设计方法也由此各不相同，必须被分别抑制。然而这个线性阻抗稳定网络只能测量电源线上总的传导干扰，并不能测出其中的共模和差模分量。因此，在实际的传导发射测试中，依具体的测试结果及显示要求的不同，可以对这个基础的线性阻抗稳定网络进行处理，得到改进的线性阻抗稳定网络。

另外使用LISN测量传导干扰需特别注意过载问题，EUT因开关或瞬时断电会引起瞬态尖峰，其幅度远远超过接收机的电压测量范围，很容易损坏接收设备，由于测试接收机的价格不菲，因此需在接收设备前端加过载保护衰减器，并且最好在EUT通电、调试好之后再接上测试设备。

使用LISN测量尖峰干扰信号时，因为尖峰干扰电压的幅度较大，如AC220V电源线的开关动作产生的瞬态电压尖峰可能达到近400V。而尖峰信号通常在开关、继电器闭合瞬间出现，属于瞬态干扰，故测量过程中要不断做开关动作，通过具有一定带宽的带存储功能的示波器捕捉和测量，使其最大值与规定限值进行比较。

标准中规定A频段 (9~150kHz) 和B频段 (150k~30MHz) 分别使用50Ω|50μH+5Ω 和 50Ω|50μH两种V型网络。

LISN的主要指标包括：频率范围；阻抗；分压系数；相角；隔离度等。

 

ENV216的特点：

a)频率范围：9kHz～30MHz

b)最大恒定电流16A

c)模拟阻抗(50μH+5Ω)||50Ω满足CISPR16-1-2Amd.2：2006.

d)V型网络满足CISPR，EN，VDE，ANSI，FCCPart15和MIL-STD-461D，E和F

e)标准满足CISPR16-1-2和ANSIC63.4

 

ENV216的优点：

a)ENV216基于空心电感线圈设计，包含人工模拟手；

b)使用150kHz高通滤波器，可避免由于低频高电平引起的测量接收机过载；

c)不论接收机输入衰减大小，为了保证标准阻抗，ENV216内置10dB衰减器；

d)内置脉冲限幅器，保护接收机输入；

e)由控制器和R&S测量接收机产生的输入由TTL电平控制。

 

5.3.3电流探头

电流探头的应用十分广泛，主要是利用流经导体的电流会在周围产生磁场，该磁场会被另一线圈感应这一互感原理制造的，电流探头把磁场转化成相应的电压信号，和示波器配合，通过电流探头转换系数将接收到的电压转换为电流，即可得到不同频率上干扰电流的幅度值。计算公式如下：

I=U+ F                                       

式中：I为干扰电流，单位为dBuA；U为端口电压，单位为dBuV；F为电流探头转换系数，单位为dB/Ω。

 

电流探头分成AC电流探头和AC/DC 电流探头，AC 电流探头常见的是无源探头，成本低，但不能处理直流分量；AC/DC 电流探头通常是有源探头，分为低频探头和高频探头，低频探头常见的带宽在几百KHZ 以下，高频探头带宽一般在几MHZ 以上。

 

电流探头重要指标主要有以下几类，购买时也可参考：

a)精度：是指电流到电压转换的精度。拿 AC/DC 电流嵌为例，一般开环系统的精度比较差一点，典型值在3%左右；闭环系统的精度比较高，典型值在1%左右。

 

b)带宽：所有探头都有带宽。探头的带宽是指探头响应导致输出幅度下降到70.7%(-3dB)的频率，关于-3dB我们上一篇刚刚介绍过哦。

 

为精确地测量上升时间和下降时间，我们使用的测量系统必需使用拥有充足带宽的探头，可以保持构成波形上升时间和下降时间的高频率成份。比如使用测量系统的上升时间时，系统的上升时间一般应该比要测量的上升时间快4-5倍。

补充知识：在幅度测量中，随着正弦波频率接近带宽极限，正弦波的幅度会变得日益衰减。在带宽极限上，正弦波的幅度会作为实际幅度的70.7% 进行测量。因此，为实现最大的幅度测量精度，必需选择带宽比计划测量的最高频率波形高几倍的示波器和探头。这同样适用于测量波形上升时间和下降时间。波形转换沿(如脉冲和方形波边沿)是由高频成分组成的。带宽极限使这些高频成分发生衰减，导致显示的转换慢于实际转换速度。

 

c)插入损耗：插入阻抗是从电流探头的线圈(二级)转换到被测的携带电流的导线中的阻抗。插入损耗是指在发射机和接收机之间，引入其他器件导致的信号衰减量，通常用dB单位表示。插入损耗的表达公式如下：

插入损耗（Insertion Loss）= 20lg(Ur/Ut)

Ut为发射信号，Ur为接收信号。

 

5.3.4电压探头

在不能使用LISN时会考虑使用电压探头，电压探头主要由隔直流电容器和一个电阻器组成，使线路和地之间的阻抗至少为1.5kΩ。且应保证电容器或其他任何保护测量接收机抵御危险电流的装置对测量结果的影响小于1dB。

 

5.3.5屏蔽室

屏蔽室是专门设计的对射频能量起到衰减作用的封闭房间，屏蔽室可以提供符合试验要求的电磁环境，暂时可以先这么理解，后面也会用具体篇章来详细介绍屏蔽室。

 

5.3.6模拟手（选用）

为了模拟使用者手的感应，当手持式设备进行电源端子骚扰电压测量时，需要用到模拟手，非手持式设备无需用到。

模拟手是一个规定尺寸的金属箔（带），它按规定的方式放在或缠绕在设备上通常被使用者接触的部分，一般采用铜箔，厚度为0.05mm，宽度为60mm，长度为150mm-200mm，金属箔按照规定的方式借助一个RC组件连到测量系统的参考点，该组件由一个个C=220pF±20%的电容串联一个510Ω±10%的电阻组成，模拟人体的RF阻抗。

 

使用模拟手的一般原则是：无论手柄是固定的还是可拆卸的，金属箔应包裹EUT所有的手柄（每个手柄使用一个金属箔）。

当EUT罩壳全部为金属时，不需要金属箔，RC单元的M端直接接到设备壳体上；当EUT罩壳为绝缘材料时，金属箔应围绕手柄包裹。

 

5.4试验方法及配置

EUT应放在距离地面80~90cm高的非导电桌上：

a)超长的电缆要进行捆扎，折成30~40cm的线束，若由于特殊原因不能这么做，则应在报告详细说明电缆布置情况；

b)不用的I/O信号电缆末端接终端电阻，进行终端匹配，不能悬空，这一点尤其重要；

c)EUT与LISN/AMN之间的间隔在地面上的投影距离应至少为80cm；

d)所有的电缆与GND之间的间距在10cm以上；

e)悬垂电缆末端距GND为40cm以上，以保证不会有过分的空间耦合。

f)在屏蔽室内测量时，可用地面或者屏蔽室的任意一壁作为接地平面（GND）。

 

落地式设备距离LISN80cm，EUT与辅助设备放置在距离GRP0.1m的非导电桌上。

5.5举例

还是以医疗器械某输注泵设备为例，与辐射发射类似，先对EUT进行分组分类，因为不同组别和类别的限值会不同。

5.5.1 设备的分组

1组：本为发挥自身功能的需要而有意产生和（或）使用传导耦合射频能量的所有工科医设备。

2组：为材料处理而有意产生和（或）使用电磁辐射射频能量的所有工科医设备。

 

大多数类型的设备和系统仅为其内部功能需要而产生或使用RF能量，因此属于1组，如心电图和心磁图设备和系统，脑电图和脑磁图设备和系统等，另外一些预期以非RF电磁形式传递能量给患者的设备和系统也属于1组设备，如医疗成像设备和系统——X射线诊断系统、CT系统、超声诊断系统等；治疗设备和系统——超声治疗系统，输液泵、呼吸机等；只有少数系统和设备是施加RF能量给材料（患者）的，属于2组设备，常见的有磁共振成像系统、透热疗法设备、热疗设备和高频手术系统等。

 

5.5.2  设备的分类

A类：非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。

B类：家用和直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备。

 

5.5.3  结合广州所检验某输注泵类产品报告来学习，首先是试验日期、温湿度、大气压力等环境因素填写，确保电磁环境和机械环境满足试验要求

 

其次试验依据YY0505、GB4824-2013，按照我上面所讲设备分组分类，划分为1组（本为发挥自身功能的需要而有意产生和（或）使用传导耦合射频能量的所有工科医设备）A类（非家用和不直接连接到住宅低压供电网设施中使用的设备），

 

试验场地选择在电磁屏蔽室进行，GB4824-2013规定

 

输注泵类产品为1组A类设备且输入功率＜20kVA，由6.2.1.2可知在9kHz—150kHz时无适用限值，即不进行此频段测试；由表2我们可知在0.15MHz—0.50MHz准峰值限值为79dB（μV），平均值限值为66 dB（μV）；在0.50MHz—30MHz准峰值限值为73dB（μV），平均值限值为60 dB（μV）。

 

六、谐波电流测试

 

6.1什么是谐波电流

 

电子、电气设备或系统在设计过程中如果使用了非线性负载，那么当电流流经该非线性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就会形成非正弦电流，谐波电流就是将非正弦周期性电流函数按傅立叶级数展开时，其频率为原周期电流频率整数倍的各正弦分量的统称。

谐波频率是基波频率的整数倍，如果谐波的频率是基波频率的N倍，就称为N次谐波。知名数学家傅立叶曾分析证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波频率倍数的谐波的正弦波分量，傅里叶变换本质其实就是谐波分析，这说明谐波也是正弦波，只是每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以区分为偶次谐波与奇次谐波，如第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、4、6、8等为偶次谐波。

有人好奇为什么没有1次谐波呢？我们知道基波是与该重复波形最长周期相等的正弦波分量，相对于这个周期的频率被称为基波（本）频率。而频率等于基波（本）频率整数倍的正弦波分量称为谐波，因此我们认为一次谐波即为基波，所以很少出现一次谐波的叫法，如基波为50Hz时，2次谐波为100Hz，3次谐波则是150Hz。

 

一般来讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。如果想了解或学习傅里叶分析，推荐一个超Nice教程：“傅里叶分析之掐死教程”

 

6.2谐波电流试验目的

 

谐波电流不仅会对同一电网中的其他用电设备造成干扰，还会使电网的中线电流超载而降低电能使用效率。另外还可能造成医用设备超温，产生噪声，加速绝缘老化，缩短使用寿命，甚至造成设备故障或烧毁等。

为了保障电网质量，我国相继公布了GB17625.1《电磁兼容限值低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流小于或等于16A）》及GB17625.2《电磁兼容限值对额定电流不大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限值》，分别等同于IEC61000-3-2和IEC61000-3-3。

我们做谐波电流试验目的旨在检测电子电气设备通过电源线注入到公用供电系统中的谐波电流是否满足相应标准规定的限值要求。

小提示：医疗器械行业谐波电流发射限值参考GB 17625.1，一般来讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大，因此标准中对奇次谐波提出了更高的要求，从而保证医用设备不会对公共电网造成过大的影响。需要注意的是YY 0505对每相电流＞16 A的设备或系统不做要求。

 

6.3试验设备及必备条件

根据GB17626.1标准要求，主要试验设备有以下几种：

（1）纯净电源：其作用是产生一个没有谐波的50Hz交流电源，这样可以保证测试到的谐波完全是由EUT产生的。具体要求如下：

a)输出电压稳定度在±2.0%以内，频率稳定度在±0.5%以内；

b)三项电源应保证两两相之间的相角为120°±1.5°；

c)带载时输出电压2-40次谐波分量不得超过GB17625.1第A.2（C）所规定之比例；

d)输出电压峰值应为其rms值的1.40到1.42倍之间，且在87°至93°相位角出现；

 

（2）谐波分析仪：其作用是分析供电电流中的谐波成分，可以使用专门的仪器，也可以使用带FFT功能的示波器来代替。具体要求如下：

a)应完全符合IEC61000-4-7的要求；

b)电压、电流、功率的测量准确度满足下表之要求：

 

（3）电流取样传感器（选用）：其主要作用是将EUT电源线中的电流进行取样，以便于分析。电流取样传感器要求灵敏度高切不能对供电条件产生太大的影响，以此来保证测试误差足够小。

 

6.4试验方法及配置

 

除非另有规定，谐波电流发射试验应在正常工作状态且预期能产生最大总谐波电流的模式下进行，单相设备的测量电路如下图1所示：

图1

 

三相设备的测量电路如下图2所示：

图2

 

6.5举例

 

GB17625.1把设备分成4类

a)A类：平衡的三相设备；家用电器（不包括列入D类的设备）；工具，不包括便携式工具；白炽灯调光器；音频设备；未归入其他三类的设备都视为A类设备。

 

b)B类：便携式工具；不属于专用设备的弧焊设备。

 

c)C类：照明设备（包括灯和灯具；主要功能为照明的多功能设备中的照明部分…）。

 

d)D类：功率不大于600W的个人计算机、计算机显示器及电视接收机。

 

各类设备的限值要求如下图所示：

 

 

其中B类设备的限值为A类设备限值的1.5倍，由上图对比可知谐波电流限值对C类设备要求最为严格，D类次之，也是因为这两类设备在生活中应用最为广泛。

题外话：一个国家某一领域标准做得好不好，要求的严不严，经常是看其受到该领域的影响大不大，比如日本对核污染和家用电器方面的标准，华为对5G方面的标准，当然这个并不绝对。

 

首先确定设备的分类Class A/B/C/D，依据分类来定下具体的限值；

以某A类设备为例：

限值图如下图蓝色图形所示：

测试数据如下表：

由此可知，测试结果为合格。

 

对于大多数谐波测试仪来说，可以设定测量时间（测量时间需要足够长以满足测试可重复性的要求，一般默认是2.5min）。设备工作模式的选择首先参照附录C，如果在附录C中没有列出，那么选择合适的工作方式使之产生最大谐波电流。谐波分析软件会根据采样电流算出各次谐波电流的大小，并与限值比较得出测试结果。

 

七、射频电磁场辐射抗扰度试验

 

如今,无论生活亦或是工作环境中都充斥着大量不同频率的电磁场，各个电子、电气设备在同一空间中同时工作时，总会在他周围产生一定强度的电磁场，比如电视发射台、固定或移动式无线电发射台以及各种工业辐射源产生的电磁场。

在电磁场中运行的（医疗）设备会受到该电磁场的作用，从而可能影响设备的正常运行。心电监护设备的CAT显示器过渡干扰，医护人员难以判断心率致使病人无法复苏；移动电话对输液泵、心脏除颤装置产生的干扰，使其不能正常工作；受调频电台FM发射的干扰调制波的影响，扰乱了呼吸节律导致报警失灵；工频磁场的影响使婴儿培养箱中温度不准确，导致新生儿死亡等等。

据而国外权威机构发布的研究报告显示，从1994年1月至2005年3月发生的550起不良事件中，73.6%怀疑是由电磁干扰引起的，而在这些可疑的不良事件中，死亡和致伤的比例达到了10.7%，每一起不良事件背后都可能是一个悲剧，一个破坏人身健康和家庭和睦的毁灭者，而更可怕的是，由电磁干扰引起的不良事件依然显示出逐年递增的趋势，由此可见，研究电子、电气设备的电磁兼容是多么的重要！

也正是由于医械的这样一个特殊性，所以同样的测试项可能等级相对其他类型产品会更严苛，YY 0505对射频电磁场辐射抗扰度的等级要求是，在80 MHz~2.5 GHz频率范围内非生命支持设备或系统能承受3 V/m 的干扰场强，生命支持设备或系统更要达到10 V/m，试验方法引用GB/17626.3。

 

7.1什么是辐射抗扰度

如果从头认真看了文章的话，相信这个问题已经难不倒你了，辐射发射试验部分我们有讲到辐射是能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。虽然我们看不到摸不着，但就像空气一样，我们知道它是切实存在的，比如我们日常生活中经常说的手机辐射、电脑辐射等，那么通俗的讲，辐射抗扰度就是电子、电气设备或系统对这些辐射的抗干扰程度。

 

7.2辐射抗扰度试验目的

如我们本部分开始所讲，日常生活中，我们在使用手机、电视、电脑，听歌（无线电台）以及开车（汽车打火装置）时都会产生辐射发射，我们关心在进行这些动作时会对EUT造成什么样的影响，比如打电话时对病人使用的呼吸机会造成什么影响？其实这时手机和呼吸机之间已经在进行一场较量了。

 

于是我们通过测试设备将这些干扰模拟出来，再通过一定的辅助装置和耦合部件施加到EUT上，通过一定的监测方式来判断EUT所受影响，那么这也就是我们进行辐射抗扰度试验的目的：通过试验来评价电子、电气设备或系统抵抗辐射干扰的能力。

 

 

7.3试验设备及必备条件

 

根据GB17626.3标准要求，主要试验设备有以下几种：

 

（1）信号发生器：其主要指标是带宽，带调幅功能，能手动或自动扫描，扫描步长及扫描点上的驻留时间可设置，信号幅度能自动控制等。

 

具体要求如下：

e)完全符合GB/T17626.3 标准第6章的要求；

f)产生覆盖频率80MHz-2.5GHz的载波，以及覆盖频率0.1Hz-1KHz的正弦波幅度调制，调制深度应包括80%；

g)步长及驻留时间可设置。

 

（2）功率放大器：用于放大信号并提供驱动天线达到所需的场强水平的功率。在UFA中测得的功率放大器产生的各次谐波场强应比基波场强至少低6dB

具体要求如下：

c)完全符合GB/T17626.3 标准第6章的要求；

d)有效工作频率覆盖80MHz-2.5GHz频率范围：

e)在EUT处测得的场强不小于18V/m；

f)由于功率放大器所产生的谐波和畸变应比载波放大量小15dB。

 

（3）天线：能够满足频率特性要求的双锥、对数周期、喇叭或其他线性极化天线系统。根据不同频段配置不同类型天线，可参考前面文章，这里不再赘述~

（4）场强探头及场强仪：具体要求如下：

a)完全符合GB/T17626.3 标准第6章的要求；

b)具有X、Y、Z方向性：

c)场强监控频率范围覆盖80MHz-2.5GHz；

d)场强不小于18V/m。

 

（5）电波暗室：具有合适的尺寸，同时为了保证测试结果的对比性和重复性，要对测试场地的均匀性进行校准，能维持相对于EUT来说具有足够空间的均匀场域（例如，有一个1.5m*1.5m的均匀场），局部安装一些吸收材料使室内的反射减弱。当布置发生变化时（如更换吸波材料、试验位置的移动或试验设备的改变），都要重新进行校准。

（6）功率计：要求

a)完全符合GB/T17626.3 标准第6章的要求；

b)功率监控频率范围覆盖80MHz-2.5GHz；

为了避免谐波导致的问题，必要时可采用低通或者带通滤波器，确保滤波器在连接线路上不致引起谐振效应。

（7）辅助设备：用于记录试验规定场强所需的功率电平和控制产生试验场强的电平（应确保辅助设备具有充分的抗扰度）

 

7.4试验方法及配置

 

（1）建立校准过的骚扰场强、极化方向和调制要求；

（2）使EUT的布置和运行与典型应用时相同，同时要做使用最多的安装测试；

（3）连接EUT元件之间过长的线缆应该在线的中部捆扎成大约30cm-40cm的低感性线束，若由于特殊原因不能这么做，则应在报告详细说明电缆布置情况；

（4）在每一个试验频率上改变发射信号电平，测量出性能降低时的电平或规定的抗扰度电平，两者取较低者；

（5）在试验方案的频率范围内扫描，以完成EUT的抗扰度分布图或者确定不合格/合格的符合情况；

（6）记录性能降低的所有试验参数，包括连线位置及方向的完整性描述，使结果能够被重复；

所有EUT的测试都应在尽可能接近实际安装配置条件下进行，除非另有规定；不要求有金属接地板，当需要某种装置支撑EUT时，应该选用不导电的非金属材料制作。

落地式设备应置于高出地面0.05-0.15m的非导体支撑物上，使用非导体支撑是为了防止EUT的偶然接地和场的畸变，不能是由绝缘层包裹的金属构架。如果EUT不是太大太重，提升高度也不会造成安全事故的话，也可以在0.8m高的平台进行试验，但应在试验报告中注明试验方法。

 

EUT应放置在一个0.8m高的绝缘试验台上；根绝设备相关的安装说明连接电源和信号线。

7.5试验程序及举例

（1）确定实验室的有关条件：气候条件应符合EUT和测试设备各自制造商规定的运行条件的要求（一般涉及到温湿度、大气压力等）；电磁环境应能保证EUT正常运行且不影响试验结果（一般情况下都会符合，有疑问可以再留言或私信讨论）。

 

（2）其次给出试验依据：YY0505-2012条款36.202.3、GB17626.3-2016；

（3）将EUT按照典型安装要求进行现场布置，线缆按照制造商规定规格和型号安装；

（4）开机确定EUT的正常运行，使EUT处于正常运行状态（排除EUT自身问题对试验的影响）；

（5）确定测试计划，应至少包括以下部分：确定EUT的典型运行条件、所用试验设备的类型和发射天线的类型与位置、调制方式、扫描频率、驻留时间、步长、适用的试验等级、设备依据台式或是落地式进行布置、确定试验场地；

 

通常受试设备的试验等级是根据其最终安装环境的电磁情况来选择的，但对大多数产品来说，在他们的产品标准或者产品族标准里已经充分考虑了使用的环境，所以它们的试验等级已经确定。

（6）令选型 RF 源工作，使其对受试设备施加干扰。利用场强探头对 RF 源的场强测量，调整源的功率和距离以保证其能够符合标准要求电平，对于工科医设备辐射抗扰要求的干扰电平为 3v/m；

（7）RF 源的干扰时间视受试设备的运行模式时间而定，应保证设备的敏感运行模式中都可以收到 RF 源干扰；

（8）RF 源应在 EUT 的四个侧面逐一进行试验，以保证受试设备各部件都可能受扰；

（9）记录测试数据、判定测试结果

 

由此可知，测试结果为合格。