屏蔽门电磁兼容检测方法分析

摘要：介绍屏蔽门电磁兼容测试的对象、项目、方法、设备和标准。分析屏蔽门系统的测试方案，并根据实际经验提出优化措施。
关键词：屏蔽门；电磁兼容性；检测

1电磁兼容技术与城轨交通

电磁兼容(EMC)技术是研究电子产品在整个寿命期内，在其所处的电磁环境中正常运行的一些相关问题。

城市轨道交通系统中大量运用电力、电子设备，各类设备功能的实现无不依靠电子控制装置，若电子电气部件电磁兼容性能差，常会造成整机性能故障。因此，有必要深入了解设备中电子电气部件的电磁兼容性，提出各部件消除电磁干扰的方法。

2屏蔽门EMC问题

站台屏蔽门电子控制设备主要安装于车站站台边缘、车站内设备房以及车站控制室。车站内的电磁干扰主要来自其他系统电子设备的电磁辐射、静电放电、传导干扰、工频电流磁场，以及由于工作电压瞬变冲击引起的各种干扰。屏蔽门本身对外的干扰主要包括通过电源线引起的传导干扰和整个系统工作时引起的辐射干扰。上述各种电磁干扰在一定条件下会引起站台屏蔽门控制系统紊乱，导致不安全因素的发生。在屏蔽门设计选型过程中有必要对电磁屏蔽门作严格的电磁兼容检测。
屏蔽门电磁兼容测试有如下目的：一是考察屏蔽门设备是否满足电磁环保要求，是否对其他设备构成电磁危害；二是检测屏蔽门电子设备、分系统和系统的正常工作是否适应电磁环境。

3屏蔽门EMC测试环境和设备要求

EMC测试对试验场地和设备要求较高。EMC测试室一般要求3种试验环境：开阔试验场、电波全/半暗室和屏蔽室。前两者用于辐射发射和辐射敏感度测试，后者用于传导发射和传导敏感度测试。
为减少试验场地环境对测量结果的影响，提高测量的复现性，在试验区域内应清除与辐射发射和辐射敏感度无关的物体，包括不必要的设备、电缆、桌子、椅子及储物柜等禁止与试验无关的人员在试验室内，以尽量减少邻近物体对天线的加载效应，减少试验室内由于邻近物体和人员的位置变化引起的多径效应。
测试设备主要包括复合电压-电流试验设备、干扰功率检测系统、传导干扰和磁场辐射检测系统、辐射抗扰度测试系统、传导抗扰度测试系统、浪涌测试系统、组合式抗干扰模拟器、谐波电压波动闪烁分析仪、工频磁场测试设备、便携式静电放电枪等。

4 EMC检测对象、项目和标准检测时被测对象主要针对屏蔽门的整套控制系统，包括门控单元(DCU)、中央接口盘(PSC)、就地控制盒(LCB)、就地控制盘(PSL)、一段照明灯带、滑动门AC/DC电源转换模块、门状态指示灯。屏蔽门在正常工作循环过程中的抗扰性应符合实验评定标准，即骚扰的准峰值低于标准规定的极限值。
为保证站台屏蔽门全面满足电磁环境要求，一般应进行以下9项电磁兼容测试。
（1）静电放电抗扰度试验。受检设备包括门机、PSC、PSL。试验适用标准为GB/T 17626.2-1998，分别进行接触放电和空气放电试验，试验性能达b级标准为合格。
（2）射频电磁场辐射抗扰度试验。受检设备为系统整体，试验适用标准为GB/T 17626.3-1998。试验分两方面：①在选定均匀场强10V/m的电波暗室中进行频率范围从80 MHz～1GHz的连续试验(此时，试验设备要用1 kHz的正弦波对调制信号进行80%的幅度调制来模拟实际情况)；②在选定均匀场强10 V/m的电波暗室中进行频率范围从1～2.4GHz的连续试验，试验性能达a级标准为合格。
（3）电快速瞬变脉冲群抗扰度试验。受检设备包括交流和直流电缆以及控制电缆。试验适用标准为GB/T 17626.4-1998，一般按选定测试等级，然后分别对电源端口和I/O端口进行试验，试验性能达b级标准为合格。
（4）浪涌(冲击)抗扰度试验。
受检设备为交流和直流电源电缆。试验适用标准为GB/T 17626.5-1998，一般选用波前时间为1.2μs，半峰值时间为50μs进行测试，测试等级按第３类设备选定。但需注意试验电压的施加方式，因为不同耦合方式对应的信号发生器等效阻抗不同，设置不当会引起被测设备严重损坏。试验性能达b级标准为合格。
（5）射频场感应的传导干扰抗扰度试验。受检设备包括交流和直流电缆以及控制电缆。试验适用标准为GB/T 17626.6-1998，测试等级按第3类设备选定。干扰信号发生器采用1 kHz正弦波进行80%的) 幅度调制来作为干扰信号，频率范围从150 kHz～80 MHz，电源阻抗一般采用150Ω。试验性能达a级标准为合格。
（6）工频磁场抗扰度试验。在安装有电源转换模块的门机处进行试验。试验适用标准为GB/T17626.8-1998，磁场试验等级为4（典型工业环境），采用稳定的工频磁场进行试验。感应线圈应具有适当的尺寸，以便能在3个互相垂直方位上包围受测设备。试验性能达a级标准为合格。
t（7）电压暂降、短时中断与电压变化抗扰度试验。受检设备为交流电缆。试验适用标准为G B/T17626.11-1998，这三部分测试等级应根据设备不同类型、不同使用条件确定，并且选择好持续时间。
电压暂变和短时中断的变化过程极为短促，应注意捕捉。电压下降或上升发生在电源的任意相位，可根据要求设定。试验性能判定需根据具体情况确定，尽量避免出现c级情况。
（8）传导干扰试验（图1、2）。
受检设备包括各种交流电缆、PSC、电源转换模块。根据设备具体情况，按A类1组工、科、医设备要求进行测试。检测规范要求分0.15～0.5MHz及0.5～30 MHz两频段进行测试，骚扰电压限值准峰值分别为79 dBμV和73 dBμV，平均值分别为66 dBμV和60 dBμV。按规定方法测试，满足相应的限值要求，则认为设备合格。
（9）辐射干扰试验（图3、4）。受检设备为受测系统整体。试验适用标准为GB4824-1996。按A类组工、科、医设备要求进行测试，测试等级应达a级标准。测试在30～230 MHz以及230～1 000 MHz两频段进行，在测量距离为10m时，辐射干扰限值准峰值分别为40 dB和47dB。若测量距离有变，按以下公式进行限值换算：

置传感器，用于测量门机在各种干扰下的运动状况，速度曲线将连续记录并实时显示。测试人员根据允许速度范围，判定在各种干扰作用下，屏蔽门的运动是否在允许速度范围，并由此判定该项抗干扰测试, 是否合格。

5 检测中应注意的事项

国内外大量站台屏蔽门系统兼容性测试表明，测试项目难以一次通过，大部分测试经整改才能通过，虽然原因多种多样，但注意以下几点事项有助于试验过程。
（1）合理安排测试项目顺序
一般遵循先易后难的原则进行，做好准备工作。EMC部分测试项目对样机具有破坏性，例如浪涌测试，烧毁样机元气件的可能性较大，此类试验应安排靠后进行，并配备更换部件。
（2）合理协调系统内部各部件配置。如将系统配电方式由设备房集中整流供电转变为单门体内整流供电，即采用每个门单元配置一个AC/DC电源转换模块的方式。这是因为虽然电源转换模块和门单元其他部件已单独进行并通过了EMC测试，但当把所有部件整合于一套系统中时，系统测试监视器就有可能出现若干小频段内准峰值很高的二次谐波，这说明系统抗干扰能力大大降低。所以在试验的设计和调整过程中，必须对总体方案进行认真细致的分析。
（3）注意分析假象，对疑似点或区域必须进行小范围集中分析。由于很多EMC试验测试频率范围较宽，因此，局部点的测试记录往往接近或超出限定极限值，但这往往不是测量结果的真实反映。出现这种情况时，必须对小范围充分放大，并对疑似点进行一次、二次细致扫描和分析，避免误判。
（4）在进行浪涌(冲击)抗扰度
R: C和射频场感应的传导干扰抗扰度试验时，要根据被测试系统的具体情况谨慎选择电源阻抗。由于试验对被测设备存在损坏可能，因此，电源阻抗的选择必须根据试验电压施加方式确定，同时也需要考虑系统可承受的冲击和最大电流。
（5）在进行工频磁场抗扰度试验时，按照标准规定，感应线圈应具有适当的尺寸，使其在3个互相垂直方向包围受试设备。由于屏蔽门样机体积较大，感应线圈一般难以包围整个样机，因此，在实际测试过程中，通常采用直径1 m的圆形或边长1 m的正方形感应线圈施加干扰，对样机电源和控制部分进行三维测试。一般情况下，线圈有1个方向可以完全包围样机，而另外2个方向由于尺寸原因，线圈只能放置在样机外围进行近似测量。

6 提高合格率的措施

(1)设计阶段。屏蔽门系统的设计开发过程中就要考虑到系统、分系统与周围环境之间的相互干扰。从现有经验来看，屏蔽门约有80％的电磁干扰问题可以在产品/系统的开发及电磁兼容设计过程中解决，如果未引起重视，完工后将会花双倍以上的力气去治理电磁干扰问题。因此，各级设计人员都应意识到电磁干扰和抗扰度问题，以便在开发与设计过程中采取正确的防护措施，减小电子系统本身的电磁发射，提高抗干扰性能。
（2)测试阶段。EMC测试前，必须预先分析系统可能存在的薄弱环节，积极与测试人员充分讨论，制定若干整改预案，根据测试情况，调整系统配置。此外，要做好电气备件准备，以便测试过程中造成损坏后能及时更换。在人员配备方面，生产厂家必须委派经验丰富的技术人员全程配合测试，发现问题及时解决。