????????中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)電氣繼電器
1 適用范圍與目的
本標(biāo)準(zhǔn)的目的是為了獲得其所描敘的三種試驗(yàn)方法的經(jīng)驗(yàn)，如有可能，在今后標(biāo)準(zhǔn)中確定一種適用的試驗(yàn)方法。
本標(biāo)準(zhǔn)提出了有輸出觸點(diǎn)或無輸出觸點(diǎn)的靜態(tài)量度繼電器和保護(hù)裝置的輻射電磁場干擾試驗(yàn)的一般要求。
試驗(yàn)的目的是確認(rèn)被試裝置在被激勵并受到來自某輻射源的電磁場，特別是在27MHz～500MHz頻率范圍內(nèi)工作的收發(fā)信機(jī)的電磁場影響時不誤動作。
各項(xiàng)要求僅適用于新制造的繼電器和保護(hù)裝置。
本標(biāo)準(zhǔn)敘述的試驗(yàn)為型式試驗(yàn)。
注：本標(biāo)準(zhǔn)也可適用于機(jī)電式繼電器，例如快速或高靈敏度的機(jī)電式繼電器。
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了：
1) 所用術(shù)語的定義;
2) 試驗(yàn)嚴(yán)酷等級;
3) 試驗(yàn)方法;
4) 試驗(yàn)條件;
5) 試驗(yàn)程序;
6) 合格判據(jù)。
2 引用標(biāo)準(zhǔn)
本標(biāo)準(zhǔn)引用了下列標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)條文：
GB/T 14047電氣繼電器 第6部分：量度繼電器和保護(hù)裝置(idt IEC 255.6—1988)
IEC 801.3 (1984)工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性 第3部分：輻射電磁場的要求1]
3 術(shù)語
有關(guān)通用術(shù)語的定義，應(yīng)參考IEC國際電工詞典(IEV)[IEC 50]。
對于專用術(shù)語，可以參考IEC 801.3 第4章(見本標(biāo)準(zhǔn)附錄C2))。
4 輻射電磁場干擾試驗(yàn)
4.1 試驗(yàn)嚴(yán)酷等級
本標(biāo)準(zhǔn)包含不同的嚴(yán)酷等級，以反映各種電磁場條件。
下面4.1.2條為選擇嚴(yán)酷等級的一般準(zhǔn)則。
4.1.1嚴(yán)酷等級
試驗(yàn)嚴(yán)酷等級應(yīng)從下表中選出。在本標(biāo)準(zhǔn)中，試驗(yàn)場強(qiáng)以伏每米(V/m)表示。
4.1.2 選擇嚴(yán)酷等級的準(zhǔn)則
在選擇嚴(yán)酷等級時應(yīng)使預(yù)計的干擾場強(qiáng)不超過所選等級的試驗(yàn)場強(qiáng)，下面是可能出現(xiàn)不同嚴(yán)酷等級場強(qiáng)的場所。
0級
環(huán)境的電磁輻射可以忽略。
Ⅰ級
低電磁輻射環(huán)境，例如，距當(dāng)?shù)責(zé)o線電臺、電視臺1km以遠(yuǎn)處的典型場強(qiáng)及低功率收發(fā)信機(jī)附近的典型場強(qiáng)。
?、蚣?/p>
中等電磁輻射環(huán)境，例如，中等功率的攜帶式收發(fā)信機(jī)比較靠近裝置，但在相距不小于1m處工作。
?、蠹?/p>
嚴(yán)酷電磁輻射環(huán)境，例如，高功率收發(fā)信機(jī)靠近裝置，但在相距不小于0.5m處工作。
對于具有極端嚴(yán)酷電磁輻射環(huán)境的場所，按用戶和制造廠間的協(xié)議，或者由制造廠規(guī)定，采用比Ⅲ級規(guī)定更高的試驗(yàn)場強(qiáng)值。
關(guān)于場強(qiáng)與發(fā)射源距離及輻射功率間的函數(shù)關(guān)系可參考IEC 801.3的附錄A(見本標(biāo)準(zhǔn)附錄D2))。
4.2 試驗(yàn)方法
本標(biāo)準(zhǔn)中包括以下三種可供選擇的試驗(yàn)方法：
a. 在屏蔽室中試驗(yàn);
采用說明：
1] 等效采用IEC 801.3(1984)的國家標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 13926.3《工業(yè)過程測量和控制裝置的電磁兼容性 輻射電磁場要求》。
2] 為本標(biāo)準(zhǔn)增加的參考件。
b. 在帶狀線中試驗(yàn);
c. 用步話機(jī)試驗(yàn)。
這三種試驗(yàn)方法不能認(rèn)為是直接等效的。其理由在附錄B中說明。
4.3 試驗(yàn)條件
4.3.1 試驗(yàn)電場參數(shù)
波形：正弦波
頻率：對于試驗(yàn)方法A和B：在27MHz～500MHz的全部頻率范圍內(nèi)掃頻。對于試驗(yàn)方法B，必須考慮由帶狀線的幾何尺寸所決定的可用的上限頻率，見IEC 801.3第6.3條(即本標(biāo)準(zhǔn)附錄E1])。
對試驗(yàn)方法C：用三個不連續(xù)的頻率試驗(yàn)，所用頻率分別選自下列頻帶之中：
a. 88MHz～87MHz;
b. 146 MHz ～174 MHz;
c. 420 MHz ～470 MHz。
亦可按用戶與制造廠間的協(xié)議或按制造廠規(guī)定，采用規(guī)定頻帶之外的不連續(xù)頻率進(jìn)行試驗(yàn)。
掃頻速度：1.5×10.3十倍頻/s 或稍低(對試驗(yàn)方法A和B)。
試驗(yàn)場強(qiáng)值：按4.1.1條的規(guī)定。
4.3.2 試驗(yàn)設(shè)備
4.3.2.1 試驗(yàn)方法A(在屏蔽室中試驗(yàn))
屏蔽室的尺寸應(yīng)足以保持輻射天線和被試裝置之間的距離至少為1m。其他距離按圖1的規(guī)定。
圖1 在屏蔽室中試驗(yàn)
采用說明：
1] 為本標(biāo)準(zhǔn)增加的參考件。
信號發(fā)生器應(yīng)能覆蓋所必需的頻率范圍并具有按規(guī)定的掃頻速度進(jìn)行掃頻的能力。
如果信號發(fā)生器輸出功率不夠，用功率放大器將信號增強(qiáng)后再供天線發(fā)射。
覆蓋27MHz～500MHz頻率范圍的天線(例如，雙錐偶極天線用于27MHz～200MHz，圓錐對數(shù)螺旋天線用于200MHz～500MHz)。
用于天線切換的同軸開關(guān)。
測量場強(qiáng)的儀器。
推薦在外部引線上裝設(shè)濾波器，以減小傳導(dǎo)發(fā)射對外部試驗(yàn)儀器的影響。
激勵和監(jiān)視被試裝置的設(shè)備。
4.3.2.2 試驗(yàn)方法B(在帶狀線中試驗(yàn))
帶狀線，按照IEC 801.3(見IEC 801.3圖2，3，4和5，即本標(biāo)準(zhǔn)附錄E)。
信號發(fā)生器應(yīng)能覆蓋所必需的頻率范圍并具有按規(guī)定的掃頻速度進(jìn)行掃頻的能力。
如果信號發(fā)生器輸出功率不夠，用功率放大器將信號增強(qiáng)后再供帶狀線發(fā)送。
大多數(shù)電子設(shè)備均以某種方式受電磁輻射的影響，這種輻射常常由維修和安全人員所用的小型手握式或攜帶式無線電收發(fā)信機(jī)(步話機(jī))產(chǎn)生。本標(biāo)準(zhǔn)主要關(guān)心靜態(tài)量度繼電器及保護(hù)裝置對步話機(jī)輻射的敏感性。但是，這些試驗(yàn)也包括其他電磁輻射源，諸如固定的無線電臺和電視臺的影響。預(yù)計后者產(chǎn)生的場強(qiáng)強(qiáng)度低于主要的輻射源——步話機(jī)。電磁環(huán)境由電磁場的強(qiáng)度決定。沒有先進(jìn)的測量儀器，場強(qiáng)是不易測量的，也不容易用經(jīng)典的方程式和公式計算出來，因?yàn)橹車慕ㄖ锝Y(jié)構(gòu)或附近其他裝置的影響都會使電磁波畸變和(或)電磁波反射。
為了測量作用在有關(guān)裝置上的電磁輻射的影響，在本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了試驗(yàn)方法。但用這些試驗(yàn)方法對電磁輻射影響進(jìn)行的模擬和定量測量是不夠精確的。規(guī)定試驗(yàn)方法的主要目的是為了作定性分析時確立在不同的試驗(yàn)設(shè)施上試驗(yàn)結(jié)果的再現(xiàn)性。在不同的試驗(yàn)設(shè)施上作相同的試驗(yàn)，可能得出稍有不同的試驗(yàn)結(jié)果。
本標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的程序要求建立電磁場并將被試裝置置于電磁場中以觀察其動作。真實(shí)情況的模擬要求有足夠大的天線激勵功率和高的場強(qiáng)強(qiáng)度。為了遵守國家和國際上禁止干擾無線電通信的規(guī)定并防止對試驗(yàn)人員生理上的危害，本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在屏蔽室或帶狀線中試驗(yàn)，或用步話機(jī)以不連續(xù)的頻率試驗(yàn)。
屏蔽室還能保護(hù)試驗(yàn)儀器免受輻射影響。需要保證在貫穿屏蔽室的連接電纜上的濾波器足以減弱傳導(dǎo)發(fā)射，并保持送入和來自被試裝置的信號的完整性。
但是，由于屏蔽室墻壁反射電磁能量，在建立和維持所要求的場強(qiáng)方面可能產(chǎn)生困難。這些反射將引起室內(nèi)波節(jié)增強(qiáng)或抵消。
為了易于控制所建立的場強(qiáng)，屏蔽室的尺寸應(yīng)與被試裝置的尺寸相稱。
C1 傳導(dǎo)發(fā)射 conducted emission
沿導(dǎo)體傳送的有用或無用的電磁能。這種發(fā)射如果是無用的則稱作“傳導(dǎo)干擾”。
C2 連續(xù)波continuous wave
在穩(wěn)態(tài)條件下，其連續(xù)振蕩是恒定的電磁波，為了傳遞信息，可以將它中斷或調(diào)制。
C3 偶極天線dipole
由一根直導(dǎo)體(其長度通常不大于半個波長)形成的天線，在其電中心處對開以連接饋線。
C4 發(fā)射emission
從一個源經(jīng)輻射或傳導(dǎo)而傳播出的電磁能。
C5 遠(yuǎn)場far field
天線發(fā)出的功率通量密度大致與距離的平方成反比變化的那個區(qū)域。對于偶極天線來說，這相當(dāng)于大于λ2/π的距離，其中λ是輻射波的波長。
C6 場強(qiáng)field strength
“場強(qiáng)”一詞僅適用于遠(yuǎn)場中的測量。這種測量可以是測量場中的電分量或者磁分量，并可表示為V/m、A/m、 或W/m2。其中任何一種都可以轉(zhuǎn)換成其他表示形式。
注：在近場測量中，應(yīng)根據(jù)測量的是合成電場還是合成磁場，分別使用“電場強(qiáng)度”或“磁場強(qiáng)度”一詞。
在近場區(qū)內(nèi)，電場和磁場的強(qiáng)度與距離之間的關(guān)系是相當(dāng)復(fù)雜且難以預(yù)測的。通常由于不可能確定復(fù)雜場中各種分量的時間和空間相位的關(guān)系，因此同樣不能確定場的功率通量密度。
C7 感應(yīng)場induction field
存在于d<λ/2π 距離內(nèi)的主要電場和(或)磁場，λ為波長。
C8 極化polarization
用以表示輻射電場矢量的方向。
C9 輻射 radiation
信號或干擾以非傳導(dǎo)的方式從源向外的傳播。
C10 帶狀線 stripline
產(chǎn)生試驗(yàn)用電磁場的平行板傳輸線。
C11 敏感性susceptibility
電子設(shè)備在受到電磁能時產(chǎn)生不希望有的響應(yīng)特性。
C12 掃頻 sweep
在整個頻率范圍內(nèi)頻率連續(xù)地來回地變動。
C13 收發(fā)信機(jī) transceiver
置于同一機(jī)殼內(nèi)的無線電發(fā)射和接收設(shè)備的組合體。
D1 攜帶式收發(fā)信機(jī)(步話機(jī))1]
人們經(jīng)常提出要估計商品型攜帶式收發(fā)信機(jī)的場強(qiáng)問題。問題的根本在于這些通信設(shè)備是影響電子設(shè)備的主要輻射干擾源。
步話機(jī)可看作是一個偶極，其外殼為第2極臂。
英國電氣研究協(xié)會(ERA)和法國電氣公司(EdF)研究部對六個廠家生產(chǎn)的功率為0.5W～12W的甚高頻(VHF)和超高頻(UHF)步話機(jī)作了測量，分析測量結(jié)果可以看出下面的場強(qiáng)計算公式中系數(shù)分布范圍為K1]=0.45～3.35，中值為K=1.6。
由于實(shí)驗(yàn)是在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行的[除英國電氣研究協(xié)會(ERA)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)外]，可以設(shè)想?yún)⒖嫉仄矫媸禽^理想的。但在實(shí)際使用中，步話機(jī)是由操作人員手握并鍵控的，因此預(yù)計還有附加的損耗。
根據(jù)以上所述，統(tǒng)計平均值是估計場強(qiáng)的更實(shí)用的準(zhǔn)則。
D2 近場與磁場
我們所討論的場是那些從天線發(fā)出，遠(yuǎn)距離傳播的電磁波的場。這些場就是輻射場。它們的特點(diǎn)是場強(qiáng)與距離成反比，電和磁的分量雖然在波前是互相垂直的，但是在時間上是同相的。在距離天線若干波長后，輻射場是唯一需要考慮的場。但在靠近天線處，情況要復(fù)雜得多。在一個具有電感和電容的普通電路中，磁場(在時間上)與電場相位相差1/4周期。它們的強(qiáng)度以復(fù)雜的形式隨著離開源的距離增加而降低，這就是感應(yīng)場。感應(yīng)場與輻射場一起存在于天線的周圍。但是當(dāng)離天線的距離增加時，感應(yīng)場就會迅速消失。在相當(dāng)于波長除以2π或稍小于1/6 波長的距離處，輻射場和感應(yīng)場的強(qiáng)度相等。在天線附近測量場強(qiáng)時，必須牢記近場的存在，如果測量設(shè)備太靠近天線系統(tǒng)，就有可能產(chǎn)生顯著的誤差。
采用說明：
1] 計算公式中的系數(shù)K已修改為3.0(見IEC 801.3的1990及1991年修改草案)。
2] d為距離(大于λ/2π)，m。
其他考慮事項(xiàng)：
使用收發(fā)信機(jī)時天線與電子設(shè)備靠得很近，這是一個十分重要的問題。圖D2可作為估計遠(yuǎn)場與近場邊界的指南。本標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)烈建議天線與電子設(shè)備之間保持2m的間距。此外，降低攜帶式收發(fā)信機(jī)的額定工作功率，將大大減少使用時產(chǎn)生的輻射干擾的影響。
平行帶狀線兩板條之間產(chǎn)生的均勻場具有進(jìn)行電磁敏感性測量的理想特性。
MIL—STD—461 和462標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的平行帶狀線，因其帶狀線板條的間距(50cm，最大物體高度25cm)和最大工作頻率35MHz的限制，故使用范圍有限。另一種結(jié)構(gòu)(Groenveld and de Jong)的尺寸為80cm×80cm×80cm，據(jù)英國電氣研究協(xié)會(ERA)報道可用于高達(dá)500MHz的頻率(參照電氣研究協(xié)會報告No.80.135)。本標(biāo)準(zhǔn)僅考慮第2種裝置。