● 杭州遠(yuǎn)方儀器有限公司（遠(yuǎn)方光電300306 全資子公司）EMC 和電子測量研究所 周超 涂辛雅 黃英 舒坦

電磁輻射和電磁兼容

隨著公眾健康安全意識的不斷提升，人們對生活中接觸到的電磁輻射給人體造成影響的關(guān)注度持續(xù)升溫。常見的人造電磁輻射包括無線電發(fā)射臺、日常使用的電器和電子設(shè)備、高壓輸變電線路等。當(dāng)電磁輻射程度超過一定范圍后，不可避免地會對人體產(chǎn)生一定的危害和影響。

電磁場輻射（EMF，Electromagnetic Fields)用于評估照明產(chǎn)品產(chǎn)生的空間電磁場對人體輻射的影響，確保人身安全。EMF 是電磁兼容（EMC）的重要組成部分。除了EMF，EMC 還包括了電磁干擾（EMI）、電磁敏感度（EMS）。電磁干擾（Electromagnetic Interference）是電氣設(shè)備可能引起其他事物（包括設(shè)備、系統(tǒng)、人及動植物）性能降低或產(chǎn)生損害的電磁騷擾；EMS（Electromagnetic Susceptibility) 是 評 估電氣設(shè)備對電磁騷擾如雷擊、靜電等電磁現(xiàn)象的抗擾能力。

照明電器是人們生產(chǎn)和生活中最常見的電磁輻射源，其產(chǎn)品的電磁兼容性能，特別是電磁輻射的強弱，影響了人們的健康和生活品質(zhì)。作為照明電器的第一制造大國，我國也越來越重視照明設(shè)備的電磁兼容要求和測試標(biāo)準(zhǔn)化。

本標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容

為了與國際接軌，同時也為了規(guī)范國內(nèi)照明設(shè)備，我國于2014 年10 月發(fā)布了GB/T 31275-2014《照明設(shè)備對人體電磁輻射評價》的最新標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)等同于采用IEC 62493: 2009《Assessment of lighting equipment related to human exposure to electromagnetic fields》。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于包括工業(yè)照明、住宅照明、公共場所照明和街道照明設(shè)備等室內(nèi)、室外所使用的一般照明設(shè)備以及專門與照明設(shè)備一起使用的獨立輔助設(shè)備等。標(biāo)準(zhǔn)參照ICNRP、IEEE 給出的普通公眾暴露水平限值，通過測量和/ 或計算來評價照明電器的電磁場輻射是否超標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)中對普通公眾暴露于20 kHz~10 MHz 之間的感應(yīng)電流密度的有效值，以及普通公眾身體不同部位的比吸收率SAR 作了明確規(guī)定，其中SAR 值以任意6 分鐘記時平均，每千克人體組織吸收的電磁輻射能量，SAR 值越低，表明被人體組織吸收的輻射量越少，SAR 值可用于評價輻射對人體影響的大小。

照明電器的電磁輻射測量

1. 測量方法

標(biāo)準(zhǔn)確定了照明設(shè)備周邊空間電磁場的測量方法、標(biāo)準(zhǔn)工作條件以及測量距離。測量前，測試燈應(yīng)工作直至達到穩(wěn)定狀態(tài)。測試時，通過“Van der Hoofden”測試頭，在與被測設(shè)備相距一定距離的前提下（確定測量距離時，應(yīng)將測試頭的外表面作為參考點），導(dǎo)電球通過一定長度的普通導(dǎo)線與保護網(wǎng)絡(luò)相連接，保護網(wǎng)絡(luò)通過一根同軸電纜與EMI 接收器或頻譜分析儀相連接，以模擬電磁進入人體。典型的測試裝置如圖1 所示。

需要指出的是，標(biāo)準(zhǔn)附錄A 中根據(jù)正常工作時公眾的預(yù)期位置明確規(guī)定了對不同應(yīng)用照明產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)測量距離。附錄B 中對不同安裝條件的照明產(chǎn)品在測量時的探頭位置也做了不同的要求，這是因為照明產(chǎn)品中產(chǎn)生電磁輻射的不僅僅是光源本身，還有控制裝置、轉(zhuǎn)換器等輔助設(shè)備，布局時需要將這些因素綜合考慮進去。

圖1 GB/T 31275-2014 典型測量裝置

2. 測量設(shè)備

本標(biāo)準(zhǔn)測試使用的“Van der Hoofden”測試設(shè)備主要包括導(dǎo)電球、EMI 接收機或頻譜分析儀等。其中“Van der Hoofden”測試頭的導(dǎo)電球是一個用于模擬人體腦部直徑，通常尺寸為210 mm的傳導(dǎo)球體，配合一根用以模擬人的脖頸的導(dǎo)線和一個標(biāo)稱阻抗為50 Ω 的無源網(wǎng)絡(luò)，用于匹配EMI 接收機所要求的50 Ω 的輸入阻抗，并防止接收機輸入過載。

EMI 接收機是測量電磁騷擾的專用測量儀器。由于測量對象往往是微弱的連續(xù)波信號及幅值很強的脈沖信號，所以要求測量機本身的噪聲極小，靈敏度很高，檢波器的動態(tài)范圍大，前級電路的過載能力強。同時要具有多種檢波功能，為適應(yīng)不同的測量需求，有峰值、準(zhǔn)峰值、平均值和有效值等檢波功能。頻譜分析儀是研究電信號頻譜結(jié)構(gòu)的儀器，用于信號失真度、調(diào)制度、譜純度、頻率穩(wěn)定度和交調(diào)失真等信號參數(shù)的測量，可用于測量放大器和濾波器等電路系統(tǒng)的某些參數(shù)。EMI 接收機和頻譜分析儀有著相似的地方，它們都采用超外差式結(jié)構(gòu)，都要顯示各頻率成分的幅度，但它們又有不同的地方，例如兩者在輸入端對信號的處理存在差異、掃頻信號不同、對中頻濾波器帶寬定義不同、檢波器不同以及測試精度、靈敏度不同，但在本測試中，因為僅需顯示在特定頻率范圍內(nèi)，如20 kHz~10 MHz 內(nèi)的信號成分，因此可使用EMI 接收機或頻譜分析儀作為測量儀器。

3. 測試結(jié)果與評價

本標(biāo)準(zhǔn)中特別強調(diào)了測量的不確定度，不僅在附錄中給出了詳盡的不確定度計算示例，更在合格評定時充分考慮了測量不確定度對測量結(jié)果評定準(zhǔn)確性的影響。

傳統(tǒng)的合格評定僅僅通過簡單的判斷測量值是否在限值內(nèi)來評定測量結(jié)果是否合格，由于未考慮測量不確定度，則會增加錯誤評估的風(fēng)險（見圖2），這對傳統(tǒng)的合格評定方法而言是一個巨大的挑戰(zhàn)。

本標(biāo)準(zhǔn)在評價測試結(jié)果時將測試過程中的各個不確定度貢獻的主要不確定分量都考慮其中，確定了測試結(jié)果是否符合限值的評判準(zhǔn)則。利用實際測量設(shè)備計算出的不確定度Ulab 不應(yīng)超過標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的不確定度Ubasic。但當(dāng)Ulab大于Ubasic，只有測量結(jié)果加上(Ulab-Ubasic)不超過適用限值時才視為符合。標(biāo)準(zhǔn)在很大程度上降低了消費者所需承擔(dān)的風(fēng)險。

圖2 傳統(tǒng)合格評定存在較大風(fēng)險

照明設(shè)備的其他EMC 測試

除電磁輻射EMF 以外，國際國內(nèi)也出臺了針對照明設(shè)備的其他EMC 測試標(biāo)準(zhǔn)。以EMI 測試為例，CISPR15、EN 55015、GB 17743、J 55015、AS/N2S CISPR15 標(biāo)準(zhǔn)中對電氣照明和類似設(shè)備的無線電騷擾特性的限值作了明確規(guī)定，給出了對插入損耗、騷擾電壓和輻射電磁騷擾的測量方法。對于EMS 測試，IEC 61547、EN 61547、GB/T 18595 標(biāo)準(zhǔn)中確定了一般照明用設(shè)備的電磁兼容抗擾度要求，其中涉及設(shè)備的靜電放電、持續(xù)及瞬變干擾、輻射及傳導(dǎo)干擾、射頻及電源相關(guān)干擾。具體相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)參見表1。

結(jié)束語

《照明設(shè)備對人體電磁輻射的評價》標(biāo)準(zhǔn)的出臺，為評估照明設(shè)備或其他電磁源使用安全提供了重要的依據(jù)。電磁兼容性作為影響照明產(chǎn)品可靠性及安全性的重要因素，對照明產(chǎn)品進行EMC 測試并作出相應(yīng)規(guī)范，對于提高照明產(chǎn)品質(zhì)量，正確引導(dǎo)公眾對電器電子產(chǎn)品的認(rèn)識，提高公眾健康安全意識，進而促進照明行業(yè)健康發(fā)展有著非常重要的意義。

表1 照明產(chǎn)品的EMC 測試標(biāo)準(zhǔn)