《电磁兼容原理实验》指导书

《电磁兼容原理》实验指导书

目录

实验一静电放电抗扰度实验 (3)

实验二电快速瞬变脉冲群抗扰度实验 (5)

实验三浪涌抗扰度实验 (7)

实验四开关电源传导骚扰测试实验 (9)

实验五电子镇流器的传导骚扰测试实验 (11)

实验六辐射骚扰测试实验 (13)

实验一静电放电抗扰度实验

概述

引用标准：GB/T17626.2(IEC61000-4-2)

标准的依据：人体放电

试验等级：空气放电、接触放电四级。

一、实验目的

1.掌握静放电试验的步骤和要求。

2.掌握静电放电试验的试验室配置。

3.了解静电放电枪功能及使用方法。

二、实验设备：

静电放电枪、接地系统、试验台、水平和垂直耦合板、绝缘垫、耦合板放电线

三、实验内容：

1.介绍试验的标准配置要求。

接地系统、设备要求（位置、接地、线缆）、耦合板

台式设备：收音机等

2.介绍静电放电枪的功能及使用。

结构及附件：接地线、放电头、主机

功能及使用联接

3.试验的实施

试验应根据试验计划进行。试验计划内容包括：

——受试设备的典型工作条件；

——受试设备是按台式还是按落地式设备进行试验；

——确定施加放电点；

——在每个点上，是采用接触放电还是空气放电；

——所使用的试验等级

——符合性试验中在每个点施加放电的次数（至少施加十次单次放电（以最敏感的极性），连续单次放电的时间间隔至少１秒。

——是否还进行安装后的试验

直接放电试验：空气放电、接触放电

静电放电试验等级表

I.选择放电试验点、面

II.选择放电方式及要求：

选择空气放电或接触放电。

空气放电和接触放电的放电要求。

间接放电试验：对水平耦合、垂直耦合板的接触放电。放电位置及要求。

四、实验报告要求

对多波段收音机测试并记录以下表格数据：

1.直接放电试验情况

实验二电快速瞬变脉冲群抗扰度实验

概述

引用标准：GB/T17626.4(IEC61000-4-4)

标准的依据：线路切换瞬态过程（如切断感性负载、继电器触点弹跳等）各种类型瞬变骚扰。

试验等级：四级，分为电源端口和I/O端口两种分级类型。

一、实验目的

1.了解信号源及耦合装置的结构及使用方法。

2.掌握快速瞬变脉冲群试验的试验配置要求。

3.掌握快速瞬变脉冲群试验的步骤和方法。

二、实验原理

电感性负载(如继电器、接触器等)在断开时，机械开关对电感性负载的切换，通常会对同一电路的其他电气和电子设备产生干扰。这类干扰的特点是：脉冲成群出现、脉冲的重复频率较高、脉冲波形的上升时间短暂、单个脉冲的能量较低。实践中，因电快速瞬变脉冲群造成设备故障的机率较少，但使设备产生误动作的情况经常可见，除非有合适的对策，否则较难通过。进行电快速瞬变脉冲群试验的目的是要对电气和电子设备建立一个评价抗击电快速瞬变脉冲群的共同依据。用于检查设备(单个设备或系统)对非常短暂的瞬变脉冲群的抗干扰水平。

这种脉冲群的产生原因有：1)对小电感性负载(如继电器、接触器)的切换(传导干扰)。2)对高压开关(如六氟化硫和真空开关)的切换(辐射干扰)。这些瞬变的主要特点是上升时间快、持续时间短、能量小，但重复率高。它对电子设备造成骚扰，但通常不造成危害。重复性快速瞬变试验是一种将由许多快速瞬变脉冲组成的脉冲群耦合到电气和电子设备的电源端口、信号和控制端口的试验。试验的要点是瞬变的短上升时间、重复率和低能量。引用标准：GB/T17626.4-1998 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(IEC 61000-4-4:1995)

三、实验设备：

电快速瞬变脉冲群信号发生器、容性耦合夹、接地系统、试验台、EUT(CAN总线收发系统)

四、实验内容

1.信号发生器的结构、功能及使用方法。

2.容性耦合夹的结构及使用方法。

3.试验的标准配置及要求。

4.交/直流电源端口、I/O端口和通讯端口的试验方法。

5.试验内容及步骤

试验应根据试验计划进行。试验前受试设备性能的检验、并使受试设备

处于正常的工作状态。

试验计划的内容：

——试验的类型。实验室试验、安装后试验；

——试验等级；

——试验电压的极性（两种极性均为强制性的）

——试验的持续时间，不少于１分钟；

——施加试验电压的次数；

——待试验的受试设备端口；

——受试设备的典型工作条件；

——依次对受试设备各端口或对同属于两个以上电路的电缆等施加试验电压的顺序；

——辅助设备。

四、实验报告要求

对CAN总线收发系统测试并记录以下表格数据：

数据及现象记录

实验三浪涌抗扰度实验

概述

引用标准：GB/T17626.５(IEC61000-4-５)

标准的依据：线路开关和雷电瞬态过电压引起的单极性浪涌（冲击）。但不是直击雷。

试验等级：四级。

一、实验目的

1.了解浪涌抗扰度试验系统的主要功能。

2.掌握浪涌抗扰度试验的试验配置要求。

3.掌握浪涌试验的步骤及要求。

二、实验原理

浪涌的起因通常包括：(1)雷击(主要模拟间接雷)，雷电击中户外线路，有大量电流流入外部线路或接地电阻，因而产生的干扰电压；间接雷击(如云层间

或云层内的雷击)在线路上感应出的电压或电流；雷电击中了邻近物体，在其周

围建立了电磁场，当户外线路穿过电磁场时，在线路上感应出了电压和电流；(2)切换瞬变，主电源系统切换时(例如补偿电容组的切换)产生的干扰；各种系统性的故障，设备接地网络或接地系统间产生的短路或飞弧故障。

三、实验设备

浪涌发生器SG-5006G

耦合/去耦网络SGN-5010G

目标系统（EUT）开关电源

四、实验内容

1.浪涌抗扰度实验线路连接

浪涌发生器

耦合/去耦网络

2.对目标系统（EUT）的电源及I/O端口进行浪涌抗扰度试验，本次实验

的EUT是开关电源。

五、实验步骤

1、浪涌发生器先通电、开机预热

2、把开关电源与设备连接好

3、开关电源通电，使其达到稳定状态

4、根据测试需求，设置浪涌发生器，开始测试，观察并记录开关电源在测

试过程中出现的现象，根据现象判断开关电源通过的等级

5、测试完成后，开关电源断电，关闭浪涌发生器

六、注意事项

仪器是精密高压仪器，测试过程中有比较大的能量，为确保您的人身安全及预防对测试设备的破坏，请注意以下注意事项：

1.仪器的工作电源为AC 220V±10 % 50 / 60 Hz，接地端子要良好接

地。

2.为确保安全，关机前请注意将主操作界面的“电压设定”选项设为

“0000V”不要用手触摸 P . OUT端。

3.进行试验前请仔细接线，确认接线无误时再接入电网

4.在仪器使用中，请勿接触EUT，在被测设备周围设定障碍物，并将被测

设备连接到测试仪的安全电路内。

5.测试过程中切勿触碰高压下的导线。

6.如保护元件在测试中存在爆炸的可能，应将其遮盖于保护壳内。

六、实验报告要求

对目标系统（EUT）开关电源测试测试并记录以下表格数据：：

数据及现象记录

实验四开关电源传导骚扰测试实验

一、实验目的

1、通过实验了解在交流电源线上、由被测设备产生的干扰信号。

2、通过实验掌握频谱分析仪的使用方法、掌握电源阻抗稳定网络的结构原理和使用方

法。

3、测量开关电源传导干扰，记录并分析频谱分析仪上所测试的波形变化情况。

4、通过实验掌握传导型EMI测试的测试条件和测试方法。

三、实验原理框图

四、实验内容与步骤

电力电子设备的广泛应用,带来了日益突出的电磁污染问题。电磁干扰( EMI) 发射源不仅对环境产生不良影响,还对电网及其邻近的电气设备等产生影响。传导发射测量的对象是输入电源线、互连线和控制线。干扰类型可能是连续波干扰电压、连续波干扰电流和尖峰干扰信号。典型的核心测量设备是频谱分析仪,它能够快速地在较宽的频率范围内进行扫描。EMC 标准都是在频率域中规定的,如果干扰是周期性信号,则用傅里叶级数进行变换,这

时的频谱是离散的,即只在有限的频率点上有能量。对于非周期性的干扰信号,用傅里叶变换将信号从时域变到频域,得到频谱,这时频谱是连续的。因为周期信号有限的能量分布在有限的频率上,因此能量更集中,干扰作用更强。在使用频谱分析仪时,首先应注意的是,由于频谱分析仪是在较宽的频率范围内进行扫频,因此对于作用时间很短的瞬时干扰不敏感,如静电放电和雷电干扰。这时应采用测量接收机进行测量。其次,频谱分析仪的精度和扫描范围有关,扫描范围越窄,测量精度越高。这时,如果输入信号过大,容易发生过载现象,使测量结果失真或损坏仪器。另外,频谱分析仪的灵敏度还和中频带宽有关,减小中频带宽能够提高灵敏度,但是会增加扫描时间。

实验步骤

1、将突破抑制器接上频谱的RF 端。

2、将LISN 接至突破抑制器上。

3、被测设备放在离地面80cm 高的实验台上，被测电源线通过电源阻抗稳定网络接到电网上。

4、将频谱的解析度(RBW)开至9K 。

5、将刻度从dBm 改成dB μV 。

6、将测量范围设定在150K-30MHz 范围测量。

7、设定Limit Line 值(依照各法规限制的大小来设定)。

8、利用电源阻抗稳定网络测量被测试品沿电源线向电网发射的干扰电压。测量直接通过电源阻抗稳定网络上的监示测量端进行，此端口通过电容耦合的形式，将电源线上被测设备产生的干扰电压引出，由频谱分析仪接收，得到不同频率上干扰电压的幅度。

9、改变滤波器结构、电路参数，观察并记录频谱分析仪上所测得的波形。 10、LISN 有两点测试，两点皆须测试(为火线与中心线)。 五、注意事项：

1、频谱分析仪主电源线只能插在有地线的交流电源插座。

2、电源插头必须在频谱分析仪与待测线路连接之前插入电源插座。

3、利用电源阻抗稳定网络测量传导干扰需特别注意过载问题，被测设备因开关或瞬时断电会引起瞬态尖峰，很容易损坏接收设备，因此需在接收设备前端加衰减器。

六、思考题

1、LISN(电源阻抗稳定网络)的作用是什么？

2、在电磁兼容领域，为什么总是用分贝（dB ）的单位描述？10V μ 是多少 V dB μ？

七、实验报告要求

将商用开关电源用作被测设备即噪声源，以产生传导性EMI 噪声，并以此作为我们测试系统的检测对象，记录实验结果即图形数据。

实验五电子镇流器的传导骚扰测试实验

一、实验目的

1、通过实验了解在交流电源线上、由被测设备产生的干扰信号。

2、通过实验掌握频谱分析仪的使用方法、掌握电源阻抗稳定网络的结构原理和使用方

法。

3、测量电子镇流器传导干扰，记录并分析频谱分析仪上所测试的波形。

4、通过实验掌握传导型EMI测试的测试条件和测试方法。

三、实验原理图

四、实验内容与步骤

电力电子设备的广泛应用,带来了日益突出的电磁污染问题。电磁干扰( EMI) 发射源不仅对环境产生不良影响,还对电网及其邻近的电气设备等产生影响。传导发射测量的对象是输入电源线、互连线和控制线。干扰类型可能是连续波干扰电压、连续波干扰电流和尖峰干扰信号。典型的核心测量设备是频谱分析仪,它能够快速地在较宽的频率范围内进行扫描。EMC 标准都是在频率域中规定的,如果干扰是周期性信号,则用傅里叶级数进行变换,这时的频谱是离散的,即只在有限的频率点上有能量。对于非周期性的干扰信号,用傅里叶变

换将信号从时域变到频域,得到频谱,这时频谱是连续的。因为周期信号有限的能量分布在有限的频率上,因此能量更集中,干扰作用更强。在使用频谱分析仪时,首先应注意的是,由于频谱分析仪是在较宽的频率范围内进行扫频,因此对于作用时间很短的瞬时干扰不敏感,如静电放电和雷电干扰。这时应采用测量接收机进行测量。其次,频谱分析仪的精度和扫描范围有关,扫描范围越窄,测量精度越高。这时,如果输入信号过大,容易发生过载现象,使测量结果失真或损坏仪器。另外,频谱分析仪的灵敏度还和中频带宽有关,减小中频带宽能够提高灵敏度,但是会增加扫描时间。

实验步骤

1、将突破抑制器接上频谱的RF 端。

2、将LISN 接至突破抑制器上。

3、被测设备放在离地面80cm 高的实验台上，被测电源线通过电源阻抗稳定网络接到电网上。

4、将频谱的解析度(RBW)开至9K 。

5、将刻度从dBm 改成dB μV 。

6、将测量范围设定在150K-30MHz 范围测量。

7、设定Limit Line 值(依照各法规限制的大小来设定)。

8、利用电源阻抗稳定网络测量被测试品沿电源线向电网发射的干扰电压。测量直接通过电源阻抗稳定网络上的监示测量端进行，此端口通过电容耦合的形式，将电源线上被测设备产生的干扰电压引出，由频谱分析仪接收，得到不同频率上干扰电压的幅度。

9、改变滤波器结构、电路参数，观察并记录频谱分析仪上所测得的波形。 10、LISN 有两点测试，两点皆须测试(为火线与中心线)。 五、注意事项：

1、频谱分析仪主电源线只能插在有地线的交流电源插座。

2、电源插头必须在频谱分析仪与待测线路连接之前插入电源插座。

3、利用电源阻抗稳定网络测量传导干扰需特别注意过载问题，被测设备因开关或瞬时断电会引起瞬态尖峰，很容易损坏接收设备，因此需在接收设备前端加衰减器。

六、思考题

1、LISN(电源阻抗稳定网络)的作用是什么？

2、在电磁兼容领域，为什么总是用分贝（dB ）的单位描述？10V μ 是多少 V dB μ？

七、实验报告要求

将商用电子镇流器用作被测设备即噪声源，以产生传导性EMI 噪声，并以此作为我们测试系统的检测对象，记录实验图形数据。

实验六辐射骚扰测试实验

一、实验目的

1 了解辐射电磁干扰基本概念

2 研究辐射场特性

3 熟悉快速诊断辐射噪声机理的方法

4 掌握辐射电磁干扰测量基本实验仪器的使用

二、实验设备

?频谱分析仪RS ESL3

?天线 VULB 9168

?近场探头

三、实验原理框图

天线接频谱分析仪连接示意图

近场探头接频谱分析仪连接示意图四、实验内容及步骤

1、将天线接频谱分析仪，观察被测PCB印刷电路板产生多谐波的频谱，并记录频谱分析仪得到的频谱图。

2、将近场探头靠近被测PCB印刷电路板某处，接频谱分析仪，观察并记录频谱

分析仪得到的频谱图。

3、将天线接频谱分析仪，观察被测处于开机状态的GSM移动电话（保证测量期

间无电话、短信或其他数据交换）的频谱，并记录频谱分析仪得到的频谱图；打出或接入电话，进行上面的测试。观察并记录测试结果。对比两次测试结果有何异同，思考原因。

4、将近场探头靠近被测GSM移动电话，接频谱分析仪，观察被测处于开机状态的GSM移动电话（保证测量期间无电话、短信或其他数据交换）的频谱，并记录频谱分析仪得到的频谱图；打出或接入电话，进行上面的测试。观察并记录测试结果。对比两次测试结果有何异同，思考原因。

五、实验报告要求

1.辐射测试的过程。

2.将商用手机和自己制作的PCB用作被测设备即噪声源，以产生辐射骚

扰EMI噪声，并以此作为我们测试系统的检测对象，记录实验图形数据。