文/滕添益

【機(jī)動車專欄】

隨著汽車電子技術(shù)的發(fā)展，車輛上各種復(fù)雜電子器件的數(shù)量越來越多，車載電子器件本身的電磁輻射問題不僅會影響車輛周圍的無線電設(shè)備，還會通過傳導(dǎo)或者輻射的方式影響車輛上電子部件工作的可靠性，這直接關(guān)系到車輛的行駛安全。另外，日益復(fù)雜的外部電磁環(huán)境，使得車載電子設(shè)備的抗干擾能力成為車輛可靠性與安全性的重要衡量指標(biāo)。

現(xiàn)如今，常用的車輛抗擾度測試方法是在半電波暗室內(nèi)部進(jìn)行的[1]。車輛被放置在底盤測功機(jī)上，通過模擬車輛的運(yùn)動狀態(tài)，評判車輛動態(tài)工況下的抗電磁輻射性能。依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)通常是參考ISO 11451“道路車輛 來自窄帶輻射電磁能的電氣騷擾的車輛試驗(yàn)方法”系列標(biāo)準(zhǔn)或ECE R10.05《電磁兼容性方面批準(zhǔn)車輛的統(tǒng)一規(guī)定》[2]。標(biāo)準(zhǔn)中電磁輻射強(qiáng)度的值給出了恒定的值，如：30 V/m。

但是，實(shí)際外部電磁場環(huán)境中車輛所受到的電磁干擾與實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的電磁輻射強(qiáng)度有著怎樣的關(guān)系？如何對比兩者的強(qiáng)度？這不是一件容易的事。因此，建立外部電磁環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室電磁環(huán)境的對比方法是非常重要的。

一、車輛電磁環(huán)境數(shù)據(jù)采集

1. 電磁環(huán)境采集的方法

電磁環(huán)境數(shù)據(jù)的采集即是對電磁環(huán)境的特征量通過預(yù)測、測試和分析等手段進(jìn)行直接或間接的獲取。根據(jù)采集的數(shù)據(jù)來源，可以將采集類型分為3種：資料數(shù)據(jù)采集、模擬數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場采集。其中，現(xiàn)場采集是指運(yùn)用測試設(shè)備構(gòu)建采集系統(tǒng)，并直接在系統(tǒng)上采集數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)就是資料數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。用車輛進(jìn)行外場電磁輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)的采集可以利用現(xiàn)場采集的方式。

在整車電磁兼容抗擾度測試中，主要由3種測試內(nèi)容組成（見表1）。

表1 機(jī)動車整車電磁兼容抗擾度測試方法與標(biāo)準(zhǔn)

其中，車外輻射源抗擾度測試模擬的是外部環(huán)境中的電磁輻射強(qiáng)度；車載發(fā)射機(jī)抗擾度測試模擬的是車輛上的無線電發(fā)射設(shè)備發(fā)出的電磁輻射強(qiáng)度；大電流注入抗擾度測試模擬的是整車線束中通過傳導(dǎo)方式或自由空間輻射耦合進(jìn)入線束的電磁能量[5][6]。

汽車外部電磁環(huán)境采集主要關(guān)注環(huán)境中存在的電磁輻射能量。由于車輛本身存在大量的金屬部件，自由空間的電磁輻射會因?yàn)榻饘俨牧蠈τ陔姶挪ǖ姆瓷湓斐呻姶艌龅牟痪鶆蛐浴Ｋ?，電磁輻射?qiáng)度探頭放置的位置對于測量值的影響很大，測量的不確定度會非常高。因此，采用這種方式存在一定的局限性。

車輛上的線束就像車輛的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，選取車輛線束上的固定位置，在線束上夾上電流探頭就能夠監(jiān)測線束上耦合到的干擾電流值。通過對干擾電流值的測量就能衡量自由空間輻射場對于車輛產(chǎn)生的實(shí)際干擾強(qiáng)度。

2. 電流探頭的布置

在布置電流探頭時(shí)，選取合適的線束非常重要。不同長度與位置的線束對于耦合到空間電磁干擾的能力是不同的。根據(jù)車輛上走線的位置和長度，在實(shí)際布置中選取燃油泵電子模塊線束（PEM）、無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)線束（KVM）、氣囊控制塊線束（RCM）和防抱死剎車系統(tǒng)線束（ABS）。

圖1 車內(nèi)電流探頭布置位置示意圖

準(zhǔn)備好車輛，進(jìn)行探頭布置，剝開車內(nèi)飾板后露出線束，在線束上夾上電流探頭，利用同軸電纜將4個(gè)位置的探頭與集線盒進(jìn)行連接，集線盒再與接收機(jī)相連。車輛在行駛中利用接收機(jī)的最大值保持功能，記錄某一段特定長度道路上的電磁輻射強(qiáng)度。

3. 數(shù)據(jù)的采集

在數(shù)據(jù)采集時(shí)可以不考慮電流探頭的探頭因子。因?yàn)椋趯?shí)驗(yàn)室進(jìn)行電磁輻射強(qiáng)度復(fù)現(xiàn)時(shí)是直接比對接收機(jī)上的值，故在測量時(shí)可以忽略探頭因子。

電磁輻射強(qiáng)度的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)選擇了G60滬昆高速浙江省蘭溪市游埠鎮(zhèn)路段某處的短波發(fā)射站。道路上的車輛時(shí)常會受到干擾，并出現(xiàn)車輛異常的情況。

在測試時(shí)，同時(shí)利用電磁輻射強(qiáng)度探頭對環(huán)境中的電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行測量，將測量結(jié)果作為參考數(shù)據(jù)，以便在實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)時(shí)進(jìn)行參考。測量的位置為：路面上高度為1 m處的電磁輻射強(qiáng)度和車內(nèi)中控臺上的電磁輻射強(qiáng)度（見圖2）。

圖2 電磁輻射強(qiáng)度探頭布置位置

二、測試結(jié)果的分析與實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)

1. 結(jié)果分析

通過電流探頭測量得到的數(shù)據(jù)單位為dB A。測量發(fā)現(xiàn)該短波發(fā)射站的信號頻率主要有3個(gè)頻點(diǎn)，分別為：7.3 MHz、11.77 MHz和15.17 MHz。信號發(fā)射的時(shí)間也不同。采集到的現(xiàn)場電磁輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)詳見表2。

表2 外場電流探頭值dBμA

在現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，車輛在15.17 MHz頻率的照射下有故障出現(xiàn)。故障現(xiàn)象為車輛發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速波動、儀表盤信號指示燈閃爍。各頻率點(diǎn)對應(yīng)的電磁輻射強(qiáng)度見表3。

圖3 實(shí)驗(yàn)室輻射抗擾度布置照片

圖4 實(shí)驗(yàn)室線路連接示意圖

表3 外場電磁輻射強(qiáng)度記錄V/m

對實(shí)際探測到的電流探頭值、電磁輻射強(qiáng)度的頻率與數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知，高強(qiáng)度電磁場的產(chǎn)生與車輛故障現(xiàn)象是有直接關(guān)系的。輻射強(qiáng)度也已經(jīng)超過了國際標(biāo)準(zhǔn)定義的30 V/m的電磁輻射強(qiáng)度[7]。

2. 實(shí)驗(yàn)室電磁輻射強(qiáng)度復(fù)現(xiàn)

當(dāng)車輛回到實(shí)驗(yàn)室后，就可以利用車輛上的電流探頭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室電磁環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集與比對。由于外場的干擾頻率集中在短波頻段，所以，實(shí)驗(yàn)室選用的輻射發(fā)射天線為整車帶狀線。

測試前，需要利用測試電纜把各個(gè)電流探頭接到實(shí)驗(yàn)室的接收機(jī)上，并在電纜上套上磁環(huán)以抑制低頻情況下的電纜表面電流，避免對測試數(shù)據(jù)造成影響。實(shí)驗(yàn)室采集電流探頭讀數(shù)時(shí)，需要連接較長的同軸電纜。所以，在測試前同時(shí)需要對電纜進(jìn)行衰減系數(shù)的校準(zhǔn)，補(bǔ)償?shù)綔y試軟件內(nèi)，以求更準(zhǔn)確地測量到電流探頭的數(shù)據(jù)[8][9]。測試布置詳見圖3，實(shí)驗(yàn)室線路連接詳見圖4。

測試過程中通過射頻信號源產(chǎn)生對應(yīng)頻率的信號，并由射頻功率放大器進(jìn)行放大后輸出到整車帶狀線，使得整車帶狀線產(chǎn)生電磁場，由電磁輻射強(qiáng)度探頭對電磁輻射強(qiáng)度進(jìn)行監(jiān)測，以準(zhǔn)確測量實(shí)驗(yàn)室里產(chǎn)生的電磁輻射強(qiáng)度。

當(dāng)天線發(fā)出的電磁輻射強(qiáng)度達(dá)到100 V/m時(shí)，記錄下各位置電流探頭的數(shù)值，并和外場數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

在實(shí)驗(yàn)室的測試過程中，車輛出現(xiàn)與外場一致的故障現(xiàn)象。

表4 外場采集數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)數(shù)據(jù)比較dBμA

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在7.3 MHz和11.77 MHz的頻率點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室電磁輻射強(qiáng)度達(dá)到100 V/m時(shí)，電流探頭上的數(shù)值基本上和外場測得的數(shù)值接近，復(fù)現(xiàn)了外場電磁輻射強(qiáng)度；但是在15.17 MHz頻率點(diǎn)，由于采用10 kW的功率放大器已經(jīng)輸出到最大功率（見圖5），所以，實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的電磁輻射強(qiáng)度還沒有達(dá)到外場所產(chǎn)生的電磁輻射強(qiáng)度。

圖5 在15.17MHz頻率下的實(shí)驗(yàn)室電磁輻射強(qiáng)度與外場電磁輻射強(qiáng)度比對圖

三、結(jié) 語

電磁輻射強(qiáng)度的采集與復(fù)現(xiàn)在電磁兼容測試領(lǐng)域一直是一個(gè)比較前沿的工作，采用車上主要線束上耦合電流的方式采集車輛實(shí)際受到的電磁干擾是可行的。利用電流探頭能夠準(zhǔn)確地測得外場的電磁輻射強(qiáng)度，并能夠依據(jù)采集到的電流數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)室復(fù)現(xiàn)所需要的電磁輻射強(qiáng)度。以電流探頭采集電磁輻射強(qiáng)度的方法相比于直接用電磁輻射強(qiáng)度探頭探測環(huán)境的方向有著更好的準(zhǔn)確性和不受周邊金屬物體干擾的特性，是一種準(zhǔn)確有效的測量電磁輻射強(qiáng)度方法。

信息專遞——

長三角食品安全合作組專題會議在皖召開

10月16日至17日，在安徽蚌埠市召開2019年長三角食品安全合作組專題會議，重點(diǎn)研究推進(jìn)長三角地區(qū)食品安全追溯體系建設(shè)和整治食品安全問題聯(lián)合行動工作。會議認(rèn)真學(xué)習(xí)了區(qū)塊鏈技術(shù)有關(guān)知識，聽取了上海市食品安全追溯工作情況介紹，集中研討了推進(jìn)長三角食品安全追溯工作措施和協(xié)同開展整治食品安全問題聯(lián)合行動具體辦法。