蔣玉妹 周海貝 施 帥/上海市電磁兼容檢測重點實驗室

0 引言

隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們對電磁環(huán)境質(zhì)量要求的提高。電磁騷擾和抗干擾問題越發(fā)引人關(guān)注。隨著大量電子控制技術(shù)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用，汽車上電子產(chǎn)品的數(shù)量和種類也越來越豐富。車載電子產(chǎn)品必須能互不干擾地正常工作,才能確保整車的安全性能。因此，汽車電子產(chǎn)品的電磁兼容(EMC)性能也就與安全行駛密不可分，變得尤為重要。

EMC試驗結(jié)果需要通過報告形式來體現(xiàn)，而對電磁兼容實驗室來說，報告是其有形的產(chǎn)品輸出。報告的品質(zhì)直接體現(xiàn)了實驗室的能力水平，必須給予高度重視。

汽車電子產(chǎn)品的EMC試驗報告,不但是對已進(jìn)行測試項目的客觀證據(jù)記錄,更是保存試驗實施中的技術(shù)細(xì)節(jié),指導(dǎo)研發(fā)工程師進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)的重要文件。報告的內(nèi)容必須足夠詳細(xì),以便日后追溯試驗細(xì)節(jié),再現(xiàn)試驗結(jié)果。

1 汽車電子產(chǎn)品EMC試驗流程

1.1 試驗性質(zhì)分類

汽車電子產(chǎn)品的電磁兼容試驗有著非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒?。一般來說試驗可分為Pre DV、DV和PV三個階段。

DV/PV 是英文 Design Verification/Product Validation的縮寫。DV是設(shè)計驗證試驗，即在產(chǎn)品開發(fā)過程中，對電路設(shè)計和產(chǎn)品性能進(jìn)行的驗證試驗；PV是產(chǎn)品驗證試驗，即在產(chǎn)品定型后進(jìn)行的驗證試驗。從時間上來說，DV要先于PV。而Pre DV也就是我們通常說的預(yù)測試或摸底試驗，即在產(chǎn)品正式DV試驗之前，進(jìn)行的試探性的試驗，不屬于正式驗證試驗的范疇。

進(jìn)行汽車電子產(chǎn)品的DV/PV試驗的主要目的是為了在零部件裝上整車之前，及時發(fā)現(xiàn)技術(shù)問題，排除隱患，從而降低整車測試的技術(shù)風(fēng)險和時間成本。

1.2 試驗以及報告的特殊性

與民用消費類電子產(chǎn)品相比，汽車電子產(chǎn)品的試驗存在一定的特殊性。一方面，汽車企業(yè)的測試規(guī)范差異性比較大，不同的車廠對其零部件的EMC性能有著不同要求。

其次，汽車電子產(chǎn)品EMC試驗需要有詳細(xì)的測試計劃進(jìn)行支持。電磁兼容試驗的一個原則是在試驗中模擬受試設(shè)備（簡稱DUT）在整車環(huán)境中真實的工作情況。而汽車電子產(chǎn)品種類繁多，EMC試驗規(guī)范無法對其進(jìn)行一一規(guī)定，因此在DV/PV測試之前，供應(yīng)商必須向測試實驗室提供整車廠認(rèn)可的測試計劃。并在測試計劃中將試驗規(guī)范中的共性要求與實測的產(chǎn)品相結(jié)合，并對產(chǎn)品的輸入輸出信號、功能等級、模擬負(fù)載等要素進(jìn)行詳細(xì)定義。所有的試驗必須嚴(yán)格遵照試驗規(guī)范以及試驗計劃進(jìn)行，如有技術(shù)偏離發(fā)生，實驗室需要向客戶和整車廠進(jìn)行匯報，并獲得許可后方能繼續(xù)進(jìn)行試驗。

此外，汽車電子產(chǎn)品EMC試驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常大。由于很多汽車電子產(chǎn)品都是模塊或零件，許多輸出量無法直觀獲得，需要通過多種信號采集的方式，考核受試設(shè)備的功能狀態(tài)。而對于進(jìn)行DV/PV試驗的客戶以及整車廠來說，其關(guān)心的不單是DUT通過試驗與否，而對試驗的過程以及中間產(chǎn)生的監(jiān)控數(shù)據(jù)也十分關(guān)注。這些數(shù)據(jù)對產(chǎn)品的改進(jìn)以及試驗結(jié)果的追溯與再現(xiàn)非常重要，因此需要體現(xiàn)在試驗報告之中。

2 試驗報告的基本要求

2.1 試驗報告的基本要素

根據(jù)ISO17025，試驗報告應(yīng)涵蓋以下基本要素：

1) 標(biāo)題；

2) 實驗室的名稱和地址，進(jìn)行試驗的地點；

3) 報告的唯一性標(biāo)識，可在頁眉或頁腳添加唯一的報告編號；

4) 客戶的名稱和地址；

5) 所用方法的識別，即試驗的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、測試計劃等信息 ；

6) DUT的描述、狀態(tài)和明確的標(biāo)識，即產(chǎn)品的名稱，信號序列號等信息；

7)受試產(chǎn)品的接收日期和進(jìn)行檢測的日期；

8)報告批準(zhǔn)人的姓名、職務(wù)、簽字或等效的標(biāo)識；

9)檢測報告應(yīng)當(dāng)有頁碼和總頁數(shù)。

2.2 試驗性質(zhì)和階段的描述

試驗報告中應(yīng)清楚注明本次試驗的性質(zhì)和所處的階段。即本次試驗屬于正式驗證與否，如果屬于正式驗證試驗，應(yīng)注明是處于DV還是PV階段，并注明受整車廠認(rèn)可的測試計劃編號。如果是非正式驗證試驗，也應(yīng)予以注明，加以區(qū)分。上述信息最好在報告的頁眉或頁腳中進(jìn)行添加，例如圖1。

圖1 DV/PV試驗報告頁眉示例

2.3 試驗環(huán)境描述

試驗環(huán)境，主要指溫度和相對濕度，需根據(jù)不同的測試項目分別列出。列出的溫濕度值必須滿足試驗規(guī)范中對不同項目的具體要求。其他環(huán)境因素例如，大氣壓、聲壓、光強等，如果具體試驗對其有所要求，也應(yīng)在報告中體現(xiàn)。

2.4 其他要求

根據(jù)ISO17025，報告中應(yīng)有以下聲明：

1)結(jié)果僅與被檢測或被校準(zhǔn)物品有關(guān)的聲明；

2)經(jīng)實驗室書面批準(zhǔn)，不得復(fù)制（全文復(fù)制除外）報告的聲明。

此外，由于通常DV/PV報告的頁數(shù)很多，報告中最好附有目錄，以便檢索查閱。

3 試驗報告的特殊要求

3.1 試驗結(jié)果總結(jié)

對于汽車電子產(chǎn)品EMC試驗報告，在其內(nèi)容的開始部分，通常需要對所有試驗項目進(jìn)行總結(jié)，以便查閱報告者在第一時間了解整個試驗項目的基本情況。具體的例子如表1所示。

表1 試驗結(jié)果總結(jié)示例

3.2 技術(shù)偏離的聲明

在DV/PV試驗實施過程中, 當(dāng)實際的試驗與測試計劃或試驗標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生技術(shù)偏離時，需要通知客戶和整車廠的相關(guān)負(fù)責(zé)人，在獲得整車廠允許后，方能繼續(xù)進(jìn)行試驗。在相關(guān)報告中需要附上有關(guān)偏離的技術(shù)聲明，如表2所示。

表2 技術(shù)偏離聲明示例

3.3 產(chǎn)品關(guān)鍵信息的體現(xiàn)

受試設(shè)備的關(guān)鍵信息需要在報告中進(jìn)行體現(xiàn)，具體包括表3的內(nèi)容。

4 試驗數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)

表3 產(chǎn)品關(guān)鍵信息列表

4.1 試驗數(shù)據(jù)基本要求

試驗數(shù)據(jù)需要涵蓋表4的內(nèi)容。

其中，試驗的布置框圖可按圖2所示，并根據(jù)不同的試驗項目分別繪制?？驁D所體現(xiàn)的試驗系統(tǒng)連接必須與實際的試驗實施保持一致。

對于其他要素，下文將根據(jù)幾個典型的試驗項目進(jìn)行具體說明。

表4 試驗數(shù)據(jù)基本要求

圖2 試驗的布置框圖示例

4.2 電磁騷擾發(fā)射測量數(shù)據(jù)

騷擾發(fā)射主要參照國際標(biāo)準(zhǔn)CISPR25，但不同廠商規(guī)范的試驗頻段和限值規(guī)定有所不同。該項試驗是對DUT電磁發(fā)射量的測量，需要采用頻譜圖對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行體現(xiàn)。此外，為了清晰地體現(xiàn)試驗中出現(xiàn)超差的頻點，應(yīng)使用數(shù)據(jù)表格列出對應(yīng)的頻率、幅度、限值、裕量等信息，如圖3和表5所示。

4.3 電磁輻射抗擾度數(shù)據(jù)

電磁輻射抗擾度試驗是對DUT在特定頻率段上施加輻射能量干擾，同時監(jiān)測DUT的功能狀態(tài)、考核DUT的抗干擾能力的試驗，主要參照國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11452系列，而不同的廠商規(guī)范在試驗方法和試驗強度上的選擇差別較大。因此，報告的數(shù)據(jù)必須充分體現(xiàn)試驗的強度，并說明采用的方法（暗室法、BCI法、帶裝線法或TEM小室法）。

圖3 測量頻譜圖示例

表5 測量數(shù)據(jù)列表示例

試驗數(shù)據(jù)應(yīng)以敏感度閾值曲線、監(jiān)控數(shù)據(jù)圖等進(jìn)行體現(xiàn)（如圖4和圖5所示）。其中圖4中的敏感度閾值曲線圖是該試驗中非常重要的數(shù)據(jù)，絕大多數(shù)汽車制造企業(yè)規(guī)范都要求在報告中提供這一曲線。敏感度閾值測量是軍用標(biāo)準(zhǔn)中常用的試驗方法，即當(dāng)DUT在試驗中發(fā)生功能降級時，降低干擾的強度，直到功能降級消除，并在這個時候記錄下當(dāng)時的試驗頻率和強度，從而描繪出敏感度閾值曲線。該曲線表征的是受試設(shè)備在該曲線描繪的電磁干擾強度下能夠保持某種特定的功能狀態(tài)，很直觀地體現(xiàn)了產(chǎn)品的抗干擾能力以及正常功能閾值。

圖4 抗擾度曲線圖示例

圖5 監(jiān)控數(shù)據(jù)頻譜圖示例

4.4 傳導(dǎo)抗擾度數(shù)據(jù)

傳導(dǎo)抗擾度試驗主要參考ISO7637和ISO16750-2。不同的企業(yè)規(guī)范中，對試驗脈沖波形參數(shù)選擇有著很大的區(qū)別，因此試驗報告中應(yīng)有完整的波形參數(shù)定義。

試驗數(shù)據(jù)推薦采用矩陣列表的方式，分欄目體現(xiàn)以下重要信息，具體的關(guān)鍵參數(shù)如表6所示。

4.5 靜電放電抗擾度數(shù)據(jù)

靜電放電抗擾度試驗主要參照ISO 10605和IEC61000-4-2，但不同的企業(yè)規(guī)范中，對試驗的放電網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、試驗桌接地方式等要素的定義迥異，因此在報告中必須詳細(xì)地區(qū)分并加以體現(xiàn)。靜電放電試驗數(shù)據(jù)推薦采用矩陣列表的方式進(jìn)行羅列，具體的關(guān)鍵參數(shù)如表7所示。

5 結(jié)語

綜上所述，汽車電子產(chǎn)品DV/PV試驗報告中有非常多的技術(shù)細(xì)節(jié)需要注意。EMC實驗室應(yīng)根據(jù)不同的汽車廠商試驗規(guī)范，并根據(jù)客戶要求，建立試驗報告模板，在模板中對試驗報告中必須具備的要素進(jìn)行定義。這樣既能令試驗報告更加符合標(biāo)準(zhǔn)要求，又能大大提高報告制作的效率。高質(zhì)量 的試驗報告模板還能作為試驗的作業(yè)指導(dǎo)書，用于試驗品質(zhì)的提高以及培訓(xùn)工程師。

表6 傳導(dǎo)抗擾度數(shù)據(jù)關(guān)鍵參數(shù)

表7 靜電放電抗擾度數(shù)據(jù)關(guān)鍵參數(shù)

上述的報告要點并不代表所有的技術(shù)要求，具體的試驗報告還需根據(jù)實際的需求進(jìn)行編制。汽車電子產(chǎn)品DV/PV試驗的報告模板也可以推廣到其他產(chǎn)品的EMC驗證試驗報告制作之中作為借鑒參考。

[1] International Electro technical Commission. ISO/IEC 17025[S].Switzerland，2005.

[2] International Organization for Standardization.ISO 10605[S].Switzerland，2008.

[3] International Organization for Standardization. ISO 11452-1[S].Switzerland，2005.

[4] Technical Committee .ISO/TC22, ISO 7637-2[S].Switzerland，2004.