CN111458589A - 一种电磁兼容性设计验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁兼容性设计验证方法，涉及电磁兼容设计领域，具体操作如下：在测试过程中通过高速红外热成像设备对待测设备的电气***进行实时热成像，当ESD、EFT和Surge的高能量干扰从测试仪器发出以后，高能量干扰信号通过线缆或空间传播途径施加到待测设备内部的电气***上，相应的电气部件由于受到了高能量干扰而产生温度变化，高速红外热成像设备能将待测设备电气部件的温度变化实时的通过图像记录并显示出来，使用者通过该可视化的图像即可准确的定位和分析干扰的传播路径及电气部件的变化，便可及时采取针对性的措施。本发明方法可以及时发现试验中能通过测试但是存在高风险的问题点，使用者可对此采取针对性的优化措施。
Description
技术领域
本发明涉及电磁兼容设计领域，具体涉及一种电磁兼容性设计验证方法。
背景技术
电磁兼容性是指设备在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁骚扰的能力。具体包括电磁发射(设备对所在环境产生的电磁骚扰不能超过一定的限值)和电磁抗扰度(设备对所在环境的电磁骚扰有一定程度的抗扰度)。电磁骚扰有两种传播方式：传导(电磁骚扰通过电缆导体传播)和辐射(电磁骚扰通过空间辐射传播)。
在电磁兼容测试及整改领域里，ESD、EFT、Surge是经常发生测试失效的项目，因此也是在产品设计及测试验证过程中的关键项目。
在干燥的空气中，不同的物质经过摩擦之后会产生电荷的转移从而让各自物体分别带电，当带电的物体接近或接触电子设备的时候由于电势差发生电荷的瞬间转移即静电放电。静电放电抗扰度(ESD)是模拟设备对带电的人体接近或接触设备的时候的承受能力。人体所带静电荷可高达数十kV，其放电时间非常短，往往在纳秒(ns)级别即完成了绝大多数能量的转移。因此ESD抗扰度的设计本质上就是对瞬间高能量的泄放通道的设计。
使用网电源供电的设备在工作中必须要连接电网，而电网中有些电气设备在工作中会产生很多连续的高压高频干扰信号，比如继电器的通断、电机的启停等，干扰信号通常会通过电源线和空间辐射的方式干扰到电子产品的正常工作，电快速瞬变脉冲群抗扰度试验(EFT)即测试产品对这类干扰的承受能力。测试干扰信号频率高达数KHz，电压峰值高达数KV，持续时间高达数毫秒(ms)有大量的能量传入产品内部。因此EFT抗扰度的设计本质上就是对短时间持续高能量的吸收及泄放的设计。
大气中云层放电即雷电会通过电网传导到产品内部产生浪涌/雷击(Surge)干扰，其放电时间在微秒(us)级别，电压高达数KV，电流高达数KA。因此浪涌抗扰度试验(Surge)本质上是对设备的高能量干扰的吸收处理能力的测试。
上述三项试验的共同点就是都是短时间高能量干扰，测试失败的直接原因都是由于产品内部元件有短时高能量而产生过热而损坏，且相应抗扰度的设计也是对短时间高能量的吸收与泄放设计。
在当前的电磁兼容设计、验证测试及整改工作中，工程师都是根据电磁兼容理论以及各自的经验进行，比如使用放电管进行静电泄放，用EFT滤波器进行滤波，用压敏电阻进行浪涌吸收等。但是电磁兼容是一项***工程，产品的结构设计、电气布局、线缆布线等都有很大的关联性，因此在实际工作中经常会发生测试失效的情况。当产品测试失效发生之后就需要进行整改及验证工作，整改验证的第一步就是需要定位失效的元器件和干扰传播路径，这一步需要工程师具备非常专业的知识及技能，不仅要熟悉产品电气***，更要清楚所有元器件的特性及参数，在此基础上才能准确找到失效元器件和干扰传播路径。
电磁干扰是不可见的，其传播方式既可以通过线缆传导/耦合也可以通过空间辐射耦合，因此在实际设计整改及测试验证过程中要定位到失效元件是非常困难的。另外，试验过程中对试验结果的判定只有成功或失败两个结论，而干扰对产品的影响/损坏是连续累积的，只要在测试过程中没有发生失效，累积的损坏就无法被察觉或评估，这对非常好不利于提高产品质量。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于ESD、EFT和Surge设计、测试验证及整改过程中的方法，该方法能将试验过程中对产品施加的干扰能量传播路径以图像的方式反馈给试验人员，从而帮助试验人员快速准确的进行试验分析和产品改进设计。
一种电磁兼容性设计验证方法，具体操作如下：
在测试过程中通过高速红外热成像设备对待测设备的电气***进行实时热成像，当ESD、EFT和Surge的高能量干扰从测试仪器发出以后，高能量干扰信号通过线缆或空间传播途径施加到待测设备内部的电气***上，相应的电气部件由于受到了高能量干扰而产生温度变化，高速红外热成像设备能将待测设备电气部件的温度变化实时的通过图像记录并显示出来，使用者通过该可视化的图像即可准确的定位和分析干扰的传播路径及电气部件的变化，便可及时采取针对性的措施。
进一步的，所述的高速红外热成像设备为红外热成像照相机或红外热成像摄像机。
进一步的，所述的红外热成像照相机是只能拍摄静态图片的设备，在上述方法中用于拍摄待测设备电气***的热像图片。
进一步的，所述的红外热成像摄像机是可以拍摄红外热像视频的设备，在上述方法中用于拍摄记录整个试验过程中待测设备电气***的热像视频，使用者在试验结束后可以随意查看试验过程中任何时候待测设备对应的热成像图片。
进一步的，所述的电气***包括所有与电磁兼容相关性的部件，具体包括但不限于电路板、电子元器件，线缆，外壳及紧固螺丝。
进一步的，在测试前还对待测设备进行了预处理，所述的预处理是将待测设备上的非导电导磁外壳、装饰贴纸标签及其他非电气部件从待测设备上移除，以保证待测设备上的电气部件外露到红外热成像设备的可拍摄区域中。
进一步的，为了保证待测设备上的电气部件外露到红外热成像设备的可拍摄区域中，还包括同时采用多个红外热成像设备对待测设备的各个面分别同时进行红外热成像，或以测试点为中心拍摄周边电气***，或沿线缆或空间传播途径分段进行红外热成像。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明方法适用性广，可用于ESD、EFT、Surge等高能量干扰抗扰度试验；本发明方法易于使用，只需要一台红外热成像设备即可，无需其他复杂的仪器设备；本发明方法可用于所有电子电器设备的试验，无论设备的体积重量大小，结构形式，供电方式等具体细节都可以使用本方法进行试验；本发明方法可以帮助使用者快速准确的定位到试验过程中的问题点，提高试验项目的设计、测试分析及整改效率；本发明方法可以保护待测设备，减少在试验中被损坏的概率；本发明方法可以及时发现试验中能通过测试但是存在高风险的问题点，使用者可对此采取针对性的优化措施，可提升产品质量。
附图说明
图1是本发明实施例1中电气***的电气部件相互连接示意图；
图2是本发明实施例1中电气***的两段分段拍摄示意图。
具体实施方式
一种电磁兼容性设计验证方法，具体操作如下：
在测试过程中通过高速红外热成像设备对待测设备的电气***进行实时热成像，当ESD、EFT和Surge的高能量干扰从测试仪器发出以后，高能量干扰信号通过线缆或空间传播途径施加到待测设备内部的电气***上，相应的电气部件由于受到了高能量干扰而产生温度变化，高速红外热成像设备能将待测设备电气部件的温度变化实时的通过图像记录并显示出来，使用者通过该可视化的图像即可准确的定位和分析干扰的传播路径及电气部件的变化，便可及时采取针对性的措施。
所述的高速红外热成像设备为红外热成像照相机或红外热成像摄像机。
所述的红外热成像照相机是只能拍摄静态图片的设备，在上述方法中用于拍摄待测设备电气***的热像图片。
所述的红外热成像摄像机是可以拍摄红外热像视频的设备，在上述方法中用于拍摄记录整个试验过程中待测设备电气***的热像视频，使用者在试验结束后可以随意查看试验过程中任何时候待测设备对应的热成像图片。
所述的电气***包括所有与电磁兼容相关性的部件，具体包括但不限于电路板、电子元器件，线缆，外壳及紧固螺丝。
在测试前还对待测设备进行了预处理，所述的预处理是将待测设备上的非导电导磁外壳、装饰贴纸标签及其他非电气部件从待测设备上移除，以保证待测设备上的电气部件外露到红外热成像设备的可拍摄区域中。
为了保证待测设备上的电气部件外露到红外热成像设备的可拍摄区域中，还包括同时采用多个红外热成像设备对待测设备的各个面分别同时进行红外热成像，或以测试点为中心拍摄周边电气***，或沿线缆或空间传播途径分段进行红外热成像。
实施例1
在本实施例1中，用上述方法对一个医疗器械产品进行ESD测试及分析整改。
在本实施例1中，待测设备为一台人体阻抗测试仪，使用时需要人用手和脚同时接触设备上的金属电极1，因此需要对该金属电极1进行ESD试验，金属电极1与设备内部的连接示意图如附图1所示，金属电极1通过电极线4与信号放大电路板2的一个接口连接，信号放大电路板2的另一个接口通过信号线5与主板3连接；待测设备外壳为不导电的塑胶外壳；待测设备的电气***除了上述部件还包括电脑主机、显示器、电源、通信及电源线缆，且各个电气部件分散在整个设备的不同位置。
经过初步分析，该设备的塑胶外壳不会影响对该设备的电极进行ESD测试，并且无法用一台红外热成像设备同时拍摄整个设备的电气***。
根据上述分析，本实施例1对本待测设备人体阻抗测试仪的预处理为拆卸掉设备的塑胶外壳，确定试验方法为沿着附图1所示连接路径分段拍摄热像图。如附图2所示，使电极1、电极线4、信号放大电路板2和部分信号线5同时外露到一个(处)红外热成像设备的可拍摄面V1上，使部分信号线5和主板3同时外露到另一个(处)红外热成像设备的可拍摄面V2上。
在本实施例1中，使用SEEK COMPACT PRO红外摄像机拍摄试验过程中的动态视频。试验过程中，首先用红外摄像机拍摄V1视图的热像图，在试验过程中发现当ESD测试仪器向电极1施加静电的时候，信号放大电路板2上靠近电极线4位置附近的一个电阻元件温度迅速升高，同时待测设备发出了错误报警。经过分析发现该设备信号放大电路板2上电路设计有缺陷，经过调整之后，在信号放大电路板2与电极线4接口附近处放置一个ESD吸收器件。重新进行试验并拍摄V1视图，发现在试验过程中ESD器件的温度升高，而视图中其他电气***温度正常。由于ESD器件的特性就是用于泄放静电能量并且能承受足够大的静电能量，因此该待测设备的ESD试验成功完成。
Claims (7)
1.一种电磁兼容性设计验证方法，其特征在于，具体操作如下：
在测试过程中通过高速红外热成像设备对待测设备的电气***进行实时热成像，当ESD、EFT和Surge的高能量干扰从测试仪器发出以后，高能量干扰信号通过线缆或空间传播途径施加到待测设备内部的电气***上，相应的电气部件由于受到了高能量干扰而产生温度变化，高速红外热成像设备能将待测设备电气部件的温度变化实时的通过图像记录并显示出来，使用者通过该可视化的图像即可准确的定位和分析干扰的传播路径及电气部件的变化，便可及时采取针对性的措施。
2.根据权利要求1所述的一种电磁兼容性设计验证方法，其特征在于，所述的高速红外热成像设备为红外热成像照相机或红外热成像摄像机。
3.根据权利要求2所述的一种电磁兼容性设计验证方法，其特征在于，所述的红外热成像照相机是只能拍摄静态图片的设备，在上述方法中用于拍摄待测设备电气***的热像图片。
4.根据权利要求2所述的一种电磁兼容性设计验证方法，其特征在于，所述的红外热成像摄像机是可以拍摄红外热像视频的设备，在上述方法中用于拍摄记录整个试验过程中待测设备电气***的热像视频，使用者在试验结束后可以随意查看试验过程中任何时候待测设备对应的热成像图片。
5.根据权利要求1所述的一种电磁兼容性设计验证方法，其特征在于，所述的电气***包括所有与电磁兼容相关性的部件，具体包括但不限于电路板、电子元器件，线缆，外壳及紧固螺丝。
6.根据权利要求1所述的一种电磁兼容性设计验证方法，其特征在于，在测试前还对待测设备进行了预处理，所述的预处理是将待测设备上的非导电导磁外壳、装饰贴纸标签及其他非电气部件从待测设备上移除，以保证待测设备上的电气部件外露到红外热成像设备的可拍摄区域中。
7.根据权利要求6所述的一种电磁兼容性设计验证方法，其特征在于，为了保证待测设备上的电气部件外露到红外热成像设备的可拍摄区域中，还包括同时采用多个红外热成像设备对待测设备的各个面分别同时进行红外热成像，或以测试点为中心拍摄周边电气***，或沿线缆或空间传播途径分段进行红外热成像。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200728 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |