有时电磁干扰试验故障并不是真正的电磁干扰试验故障

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  最近来自于佛罗里达州墨尔本的Harris 公司的一个试验团队在焊接钢屏蔽围护结构上进行了屏蔽效能试验。
受项目条件的限制，试验只能在围护结构制造商的工厂地面上进行，该工厂位于俄亥俄州的辛辛那提市。正如Harris团队所得到的提示，一旦试验从电磁干扰实验室或电波暗室的可控环境移出，就会发生异常现象。电磁干扰试验工程师必须为此而做好准备。本文探讨了Harris 团队的经验并且分享了非理想的电磁干扰试验环境条件下的一些常规教训。电磁干扰与兼容网 http://www.interferencetechnology.cn/jishu/420122.asp

试验物品
Harris 团队进行试验的物品是一个大型的焊接围护结构。其尺寸大小为40 英尺长，14 英尺宽，10.5 英尺高。该围护结构用来容纳多架电子设备，其图片见图1。



该围护结构设计的一个重要特征是它的高海拔电磁脉冲（HEMP）保护。该保护结构装有一个完全密封的钢质HEMP 衬板，该衬板焊接在保护结构的内外壁之间。涂有绿色底漆的HEMP 衬板见图2。
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该设计含有上千个大小焊缝，其中的任何一个都有可能成为射频泄露的故障点。图3 所示为这些焊缝的一个小样本。Harris团队试验的重点是该HEMP 衬板以及三个特别设计的屏蔽围护结构门的性能。
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试验规范与方法
该试验所用的项目规范规定，必须按照未分类的美国军方规范MIL-STD-188-125-1“用于陆基C41 设施的高海拔电磁脉冲保护执行临界，紧急任务，第一部分固定设施”中规定的屏蔽效能等级和试验方法对屏蔽围护结构进行试验。该试验方法从概念上来讲是很简单的。发射一个已知振幅的试验信号。位于围护结构内的设备测定接收到的信号。发射与接收信号的振幅差别告诉了我们屏蔽围护结构的衰减作用。试验配置的代表图见图4。

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按照规范，要沿着围护结构的所有表面（包括所有边，顶部和底部）的多点进行测定。对于这个特定试验来说，共有24 个试验位置。根据试验方法的要求，在每一处试验位置，要分别对电场和磁场进行水平和垂直极化测定。因此，总共需要96 次单独试验。尽管Harris 已经独立研制出一种对试验过程进行自动化的方
法，每次试验仍需要大概30 分钟的时间。因此，即使在最理想的可行方案下，该试验仍是一项劳动密集型的工作。

试验环境
当Harris 团队为该试验做计划时，我们了解他们最初将要面对的挑战之一就是试验环境。理想条件下，这种性质的试验应在专门的试验设施，如大型电波暗室的可控环境中进行。而在本例中，该试验只能在围护结构承包工厂繁忙的生产车间内进行（见图5）。

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因无需将围护结构运送至专门设施而节省了成本和时间，除此之外，在工厂中进行试验很具有实际意义。试验将在两个阶段内完成：预试验，在安装最终的围护结构外壳前评估HEMP 衬板的屏蔽效能；以及随后在完整的围护结构上进行的最终试验。预试验的目的是当测定到不合格的射频泄露时，可以对HEMP衬板进行较为容易的返修。在已经完成的结构上进行返修，无论从成本还是时间的角度来讲，都相当冒险。在车间地面上进行试验的话，可以保证一旦测到泄露就可以对HEMP 衬板进行任何返修。不幸的是，在车间地面上进行试验的决定为试验带来了一些特殊的试验变量：

● 在车间地面上频繁使用宽频噪声源，如电弧焊机，电机和风扇而造成的嘈杂的射频环境；
● 车间地面电源的未知质量；
● 对车间内工作人员人身安全的特别考虑。
试验变量的第一个影响因Harris独有的试验过程而得到缓解，该试验过程含有极大降低周边噪声影响的专门软件。通过使用图6所示的电磁干扰电源滤波器，电源问题也得到了解决。电磁干扰滤波器由Harris 提供给承包工厂。后者为滤波器安装电线以供试验之用。正如后面将要探讨的，将电磁干扰滤波器引入试验配置
并不是没有将问题复杂化。

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在保证能获得所需的动态范围的情况下，在尽可能最低的功率水平发射射频信号，安全问题得以解决。该水平远远低于辐射危害的工业规范（RADHAZ）ANSI/IEEEC95.1-1992 所规定的限制。
另外，使用安全设备如椎体和圆周带将试验区域戒严。尽管采取了这些预防措施，仍然会有非试验人员闯到试验区域周边（图7）。这意味着在管辖试验区域和无意识地闯入试验区域的人员时，试验团队必须做到小心谨慎，并且必要时加以劝阻。试验如上所述，屏蔽效能试验在两个阶段内完成：首先是预试验，在有完整的HEMP 衬板而没有安装外层壁的情况下进行，其次是在完整装置内进行的最终试验。最初的安排是为每个试验各分配一周的时间段。在Harris 团队到来之前，围护结构制造商成功地进行了屏蔽效能泄露检测系统（SELDS）试验来评定焊接质量。这是用于评定焊缝射频完整性的工业标准试验，也是进行任何屏蔽试验之前合理的初始试验。基本上，SELDS 设备在围护结构的表面安置电流，在围护结构内的焊缝射频泄漏点处会产生一个声音。该试验相当精确，但是需要特别小心地将设备安装到位。更重要的是，SELDS 检测器必须费力地通过围护结构内的每一个焊缝。在最好的情况下，待评定的焊缝是长而连续的。不幸的是，我们所试验的围护结构是由上千个小而不连续的焊缝构成的，该SELDS 测试装置很容易错过这些焊缝。SELDS 试验结果的目的不在于结论，而是为Harris 团队提供更多的信心，向他们证明围护结构已经为鉴定屏蔽效能试验做好了准备。

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