阻尼振蕩波抗擾度測試是一種用于評估設(shè)備、系統(tǒng)或通信網(wǎng)絡(luò)在特定頻率和壓力下的動態(tài)響應(yīng)，以防止由外部噪聲、機械振動、電磁干擾等引起的振動沖擊或噪聲損害的測試方法。這種測試方法在電磁兼容性（EMC）測試中尤為重要，用于確保設(shè)備在面對各種電磁干擾時能夠正常運行。

什么是阻尼振蕩波？

阻尼振蕩波是一種幅度隨時間逐漸衰減的振蕩波形。它模擬了在電力系統(tǒng)中，由于開關(guān)操作（如斷開感性負(fù)載、投切電容器組）或雷電效應(yīng)所產(chǎn)生的高頻瞬態(tài)干擾。這種干擾的特點是：

高頻振蕩：通常頻率在數(shù)kHz到數(shù)MHz。

快速衰減：每個脈沖的幅度會迅速減小，就像彈簧振動逐漸停止一樣。

能量集中：雖然單個脈沖時間短，但含有豐富的能量，可能對電子設(shè)備造成干擾或損壞。

測試目的重要性

阻尼振蕩波抗擾度測試的目的，就是檢驗電氣和電子設(shè)備在面對現(xiàn)實環(huán)境中這類“振鈴”狀干擾時的抵抗能力。確保設(shè)備在預(yù)期的電磁環(huán)境中能夠可靠運行，不因常見的開關(guān)瞬變而失靈或損壞。

重要性

?提高可靠性：對于工業(yè)自動化、電力保護、醫(yī)療設(shè)備等關(guān)鍵領(lǐng)域，抗擾度直接關(guān)系到系統(tǒng)安全和生產(chǎn)連續(xù)性。

?滿足法規(guī)：是產(chǎn)品進入特定市場（尤其是歐洲CE標(biāo)志）的強制性EMC要求之一。

?提升產(chǎn)品質(zhì)量：通過模擬真實世界干擾進行設(shè)計驗證，能顯著提升產(chǎn)品的魯棒性。

阻尼振蕩波抗擾度測試是評估電氣和電子設(shè)備在瞬態(tài)阻尼振蕩干擾下性能穩(wěn)定性的關(guān)鍵電磁兼容性（EMC）試驗，主要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17626.18-2016及國際標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-18?。

測試分類參數(shù)

慢速阻尼振蕩?：頻率100kHz/1MHz，峰值電壓250V-2500V，持續(xù)時間≥2s，重復(fù)率40/s（100kHz）或400/s（1MHz）?。

快速阻尼振蕩?：頻率3MHz/10MHz/30MHz，峰值電壓250V-4000V，持續(xù)時間50ms（3MHz）至5ms（30MHz），重復(fù)率5000/s?。

耦合方式?：差模（L-N）或共模（L-PE/N-PE）?。

測試原理

阻尼振蕩波抗擾度測試的基本原理是利用阻尼振蕩波對被測設(shè)備進行周期性沖擊，觀察設(shè)備的響應(yīng)情況，從而評估其抗擾度性能。阻尼振蕩波是一種在特定頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生阻尼振動的信號，通常由阻尼振蕩波模擬器產(chǎn)生。

測試波形關(guān)鍵參數(shù)

根據(jù)IEC 61000-4-18，主要的波形參數(shù)包括：

前沿時間：脈沖上升到第一個峰值的時間。

振蕩頻率：這是核心參數(shù)，定義了振蕩的快慢。常見的有：

?100 kHz和1 MHz：主要用于模擬發(fā)生在電源端口和長距離信號線上的干擾。

?3 MHz, 10 MHz, 30 MHz：主要用于模擬在機箱端口、接地線和短距離信號電纜上的高頻干擾。

重復(fù)率：每秒施加的脈沖串?dāng)?shù)量。

衰減：相鄰峰值的幅度衰減比例。

例如，一個典型的100 kHz阻尼振蕩波可能具有：

第一個半波的峰值：例如 ±1 kV, ±2 kV 等（取決于測試等級）

振蕩頻率：100 kHz ±10%

重復(fù)率：每秒至少40個脈沖串

衰減：在第三個周期與第二個周期之間，幅度衰減約60%

測試端口

測試主要針對設(shè)備的以下幾個端口進行：

電源端口：AC/DC輸入電源線。

信號/控制端口：輸入輸出信號線、通信線（如RS485, Ethernet）。

接地端口：設(shè)備的安全接地線。

機箱端口：通過容性耦合夾對整束電纜進行測試。

阻尼振蕩波抗擾度測試的設(shè)備組成

01阻尼振蕩波發(fā)生器

這是整個測試系統(tǒng)的核心設(shè)備，用于產(chǎn)生符合IEC 61000-4-12標(biāo)準(zhǔn)的阻尼振蕩波信號。它能夠輸出頻率為100 kHz或1 MHz、電壓高達2.5 kV的高頻衰減振蕩波，并具備可調(diào)重復(fù)率和輸出極性（正/負(fù)）功能，確保覆蓋各種干擾場景。

02耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)

用于將振蕩波信號耦合到被測設(shè)備（EUT）的電源線或信號線上，同時去耦來自測試電源的干擾，防止干擾反向傳播影響電網(wǎng)或其他設(shè)備。不同類型的CDN適用于交流電源、直流電源、信號線和通信端口。

03人工電源網(wǎng)絡(luò)

安裝在被測設(shè)備的電源輸入端，用于為EUT提供純凈的測試電源，同時隔離來自電網(wǎng)的背景噪聲，并為干擾信號提供穩(wěn)定的耦合路徑。它還能精確測量干擾信號的幅度。

04感性耦合鉗

當(dāng)被測設(shè)備線纜較多或無法直接注入信號時，使用感性耦合鉗進行非接觸式注入。它通過電磁感應(yīng)將振蕩波信號耦合到線纜上，特別適用于多線束或復(fù)雜接口的設(shè)備。

05示波器與測量系統(tǒng)

高帶寬數(shù)字示波器（帶寬 ≥ 100 MHz）用于實時監(jiān)測和記錄注入的振蕩波波形，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的上升時間、頻率和衰減特性。同時用于觀察被測設(shè)備在干擾下的響應(yīng)。

06被測設(shè)備供電電源

為被測設(shè)備提供穩(wěn)定、可調(diào)的交流或直流工作電源，確保其在測試過程中正常運行。電源需具備足夠的容量和穩(wěn)定性，避免因負(fù)載變化影響測試結(jié)果。

07接地參考平面

一個低阻抗的金屬平面（通常為銅板或鍍鋅鋼板），所有測試設(shè)備和被測設(shè)備都必須通過短而寬的接地線連接到該平面，以確保測試系統(tǒng)的電位統(tǒng)一，減少接地環(huán)路干擾。

08監(jiān)控與功能驗證設(shè)備

包括計算機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、通信測試儀、繼電器狀態(tài)監(jiān)測器等，用于實時監(jiān)控被測設(shè)備的功能狀態(tài)，記錄其在干擾期間是否出現(xiàn)重啟、通信中斷、誤動作或數(shù)據(jù)錯誤。

09防護與安全設(shè)備

由于測試涉及高電壓高頻信號，必須配備安全圍欄、警示燈、緊急停機按鈕和絕緣工具，確保操作人員和設(shè)備安全。高壓區(qū)域應(yīng)設(shè)置物理隔離。

10環(huán)境監(jiān)控設(shè)備

溫濕度傳感器用于記錄測試環(huán)境條件，確保測試在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的環(huán)境（如15°C～35°C，30%～60% RH）下進行，保證結(jié)果的可比性和可重復(fù)性。

阻尼振蕩波抗擾度測試詳細(xì)試驗步驟一試驗前準(zhǔn)備1
明確測試標(biāo)準(zhǔn)與等級

?標(biāo)準(zhǔn)：IEC 61000-4-12:2017（或國標(biāo) GB/T 17626.12）

確定試驗等級

?電壓等級：1 kV、2 kV、2.5 kV（共模）

?頻率：100 kHz 或 1 MHz

?應(yīng)用對象：根據(jù)設(shè)備使用環(huán)境選擇（如工業(yè)、電力、軌道交通）

2
準(zhǔn)備被測設(shè)備（EUT）

?將設(shè)備安裝在參考接地板（銅板或鍍鋅鋼板，厚度≥2.5mm）上；

?按典型工作方式連接所有線纜（電源線、信號線、負(fù)載等）；

?設(shè)備處于正常工作狀態(tài)，運行典型功能程序。

示例：PLC需運行控制邏輯，繼電保護裝置需模擬采樣與跳閘功能。

3
搭建測試環(huán)境

?使用符合標(biāo)準(zhǔn)的阻尼振蕩波發(fā)生器；

?配置耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)（CDN） 或 容性耦合夾；

?所有設(shè)備接地良好，參考接地板尺寸 ≥ 2m × 2m；

?環(huán)境溫度：15°C～35°C，濕度：30%～60% RH。

二試驗連接與配置4
選擇注入方式

根據(jù)EUT端口類型選擇注入方法

?交流/直流電源端口：使用CDN（耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)）注入干擾；

?信號/通信端口（如RS485、CAN、Ethernet）：使用CDN或容性耦合夾；

?機箱端子/金屬外殼：使用直接電容耦合（電極靠近表面）。

注意：CDN用于電源線；容性耦合夾用于非屏蔽信號線。

5
設(shè)置波形參數(shù)

在發(fā)生器上設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)波形：

?頻率：100 kHz（衰減時間常數(shù) ≈ 100 μs）或 1 MHz（≈ 10 μs）

?上升時間：~0.5 μs

?峰值電壓：按等級設(shè)定（如2.5 kV 共模）

?重復(fù)率：40 次/秒（burst duration 15 ms, interval 25 ms）

三正式測試步驟6
分端口、分極性、分模式進行測試

對每個待測端口執(zhí)行以下流程：

①電源端口測試（通過CDN）

?將EUT電源線接入CDN輸入，CDN輸出接EUT；

?發(fā)生器輸出連接CDN的干擾注入端；

?啟動發(fā)生器，向每條電源線（L/N/PE）依次注入干擾；

?正負(fù)極性各持續(xù)1分鐘。

②信號/通信端口測試

?使用CDN或容性耦合夾將干擾注入信號線；

?若用耦合夾，將其置于距EUT 0.1 m 處，環(huán)繞線纜；

?注入干擾，觀察通信是否中斷、數(shù)據(jù)是否出錯。

③機箱/機架測試（間接放電）

?使用電極對準(zhǔn)外殼縫隙或通風(fēng)孔，距離10 mm；

?施加阻尼振蕩波，模擬外部電磁場耦合。

7
監(jiān)控EUT響應(yīng)

在整個測試過程中，實時監(jiān)測：

?功能狀態(tài)（是否重啟、死機、誤動作）；

?輸出信號準(zhǔn)確性；

?通信鏈路是否中斷；

?是否出現(xiàn)永久性損壞。

接受準(zhǔn)則

?A級：正常運行，無性能下降；

?B級：暫時降級或喪失功能，但能自恢復(fù)；

?C級：需人工干預(yù)恢復(fù)；

?D級：永久損壞。

多數(shù)電力/工業(yè)設(shè)備要求至少達到B級。

四試驗后處理8
記錄與評估

?記錄每次干擾注入時EUT的響應(yīng)；

?拍攝異常現(xiàn)象（如屏幕閃屏、繼電器抖動）；

?填寫測試報告，包括：

?測試標(biāo)準(zhǔn)、等級；

?EUT型號與配置；

?注入端口、電壓、頻率；

?觀察結(jié)果與性能判據(jù)。

9
復(fù)測與整改（如失?。?/strong>

?若未達標(biāo)，分析干擾路徑（傳導(dǎo) or 輻射）；

改進措施

?增加濾波電路（如π型濾波器）；

?優(yōu)化PCB布局；

?加強屏蔽與接地；

?使用TVS或壓敏電阻鉗位電壓。

測試標(biāo)準(zhǔn)

阻尼振蕩波抗擾度測試通常依據(jù)以下國際和國家標(biāo)準(zhǔn)：

- GB/T 17626.12-1998：《電磁兼容試驗和測量技術(shù) 阻尼振蕩磁場抗擾度試驗》

- IEC 61000-4-18：《電磁兼容(EMC)-第4-18部分:試驗和測量技術(shù)-阻尼振蕩波抗擾度試驗》

這是專門針對“阻尼振蕩波”抗擾度的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

它詳細(xì)規(guī)定了測試波形、測試等級、測試設(shè)備和測試方法。

- GB/T 17626.18-2016：《電磁兼容試驗和測量技術(shù) 阻尼振蕩波抗擾度試驗》

- IEC 61000-4-12

這個標(biāo)準(zhǔn)主要針對“振鈴波”，但它的測試方法和理念與阻尼振蕩波非常相似。有時人們會將兩者統(tǒng)稱或進行比較。

主要區(qū)別

?阻尼振蕩波：通常是一串衰減的振蕩波，振蕩頻率固定。

?振鈴波：通常是一個上升沿極快（納秒級）的脈沖，后面跟隨一個較低頻率的衰減振蕩。

此外，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如電力行業(yè)的IEC 60255-26針對量度繼電器和保護設(shè)備）也經(jīng)常引用這些基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并制定更嚴(yán)格的行業(yè)特定要求。

如何通過測試與設(shè)計對策

如果設(shè)備在測試中失敗，常見的改進措施包括：

1電源端口

使用壓敏電阻、TVS二極管進行鉗位。

增加共模扼流圈和差模電感。

使用性能更好的X電容和Y電容。

2信號/數(shù)據(jù)端口

在接口處添加TVS二極管陣列、穩(wěn)壓二極管。

使用肖特基二極管進行鉗位保護。

串聯(lián)磁珠或小電阻以限制電流。

使用光耦或隔離變壓器進行電氣隔離。

3PCB布局與接地

優(yōu)化接地設(shè)計，采用單點接地或分區(qū)接地。

為敏感芯片的電源引腳就近放置去耦電容。

保持電纜（尤其是輸入輸出線）的良好隔離。

判定標(biāo)準(zhǔn)

? 正常工作：EUT 在整個測試過程中功能正常，無異常

? 暫時性失效但可自行恢復(fù)：允許，但需明確記錄

? 需人為干預(yù)才能恢復(fù)：屬于抗擾度不達標(biāo)

? 硬件損壞或數(shù)據(jù)丟失：嚴(yán)重不通過

最終依據(jù) EUT 在測試期間的實際表現(xiàn)，判斷其是否符合對應(yīng)產(chǎn)品的 EMC 抗擾度要求。

適用產(chǎn)品類型

該測試通常適用于以下類型的設(shè)備，尤其是：

? 工業(yè)控制系統(tǒng)

? 電力電子設(shè)備（如變頻器、電源模塊、逆變器）

? 自動化設(shè)備、PLC

? 通信設(shè)備、智能電表

? 電力系統(tǒng)繼電保護設(shè)備

? 軌道交通、新能源等相關(guān)設(shè)備

阻尼振蕩波抗擾度測試是評估電子設(shè)備，特別是用于工業(yè)、電力和能源領(lǐng)域設(shè)備，在面對現(xiàn)實世界中高頻衰減振蕩干擾時穩(wěn)定性的關(guān)鍵測試。它主要考驗設(shè)備端口防護電路的設(shè)計水平和產(chǎn)品的整體EMC性能。工程師在設(shè)計階段就必須充分考慮此項測試要求，并采取有效的濾波、屏蔽和瞬態(tài)抑制措施。