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直流电子称重仪表辐射抗扰度测试

来源:网络转载更新时间:2020-09-28 10:13:25点击次数:2441次

射频辐射抗扰度(RS)测试是GB/T7724-2008《电子称重仪表沖中规定的电子称重仪表取得计量型式批准证书必须要过的测试项目。本文以某型直流电子称重仪表射频辐射抗扰度测试为例,总结出仪表RS测试的一些基本方法和措施,供大家借鉴。
1仪表结构
试验中使用的某型直流电子称重仪表,整体采用铝合金外壳,薄膜开关样式。硬件部分电源采用直流24V电源,电源前端滤波电路如图1所示,仪表内部电路通过Yl、Y2安规电容接保护地Earth,同时外壳与保护地相接。ADC采用24位模数转换芯片CS5530。显示采用0.8inch6位数码管显示。线路板采用4层板结构,以增强抗电磁干扰能力。
2测试标准和方法
根据GB/T7724-2008《电子称重仪表》和GB/T23111-2008緋自动衡器》向中规定电子称重仪表RS测试标准如下:
频率范围:80MHz-2000MHz;
场强:10V/m;
调制:80%AM,IKHz,正弦波;
最大允许变化:在有干扰和无干扰情况下测试,示值变化不大于e或衡器应检测到显著增差并对其作出反应。
试验在半波暗室中进行,试验设备、设置、程序按照GB/T17626.3E规定执行。其中特别需要关注布线问题,以免影响试验结果,必须遵守“从受试设备引出的连线暴露在电磁场中的距离为1m”的规定。测试中电子称重仪表引岀的连线,例如电源线和传感器信号线,必须暴露在电磁场中的距离为Im,如图2所示。

试验仪表位置示意图

图2试验仪表位置示意图
3测试与实验整改
仪表设置:
10mV信号仪表标定200000内码,每个e对应20个内码;
信号源采用电阻应变式传感器,信号线采用屏蔽线,传感器弹性体连接屏蔽线,屏蔽线再连接仪表外壳接地;
仪表关闭零点跟踪,蠕变检测等辅助功能,同时工作在内码显示状态。.
3.1初始结果
按照上节的测试标准和方法进行测试,这边需要指岀的是传感器必须稳定一段时间,以消除环境等因素的干扰叫根据以往测试经验,仪表敏感频段主要集中在低频(80MHz-lGHz),故测试时以低频为主,测试结果如表1所示。

仪表测试结果表

从表1中我们可看出,仪表受辐射干扰主要在低频段(80MHz~200MHz),水平辐射仪表内码变化22,垂直辐射抗扰内码变化15,水平辐射受到的干扰明显大于垂直辐射,水平辐射仪表内码变化超过20个内码,超出国标规定范围。同时可看出80MHz~90MHz和100MHz~130MHz这两段为敏感点。水平辐射和垂直辐射敏感点大致相同,试验以水平辐射整改为主,水平辐射合格后再验证垂直辐射。
3.2整改
整改1:分析仪表可发现,仪表整体结构为铝合金外壳,且外壳接地,仪表整体屏蔽效果比较好,即使有一部分射频干扰进去,不可能产生这么大的数据跳变。故考虑从接地角度查找原因。内部电路通过Y电容接外壳,接地良好。传感器弹性体这端通过屏蔽线连接到仪表外壳,接地路径较长,约2m左右。推测由于弹性体没有就近接地,受到干扰后泄放不够快,从而干扰到仪表。把传感器弹性体就近接地后,再做水平辐射,结果如表2所示。

弹性体就近接地水平辐射结果表

从表2中可看出,80MHz~90MHz这一频段,内码变化由原来的变化20内码减小到变化3个内码,说明整改效果明显,传感器弹性体就近接地后仪表抗辐射能力极大的提高。但100MHz~130MHz频段受到的干扰仍在,没有多大改善。
整改2:针对100MHz-130MHz频段的射频干扰,分析ADC输入电路前端,如图3所示,L1-L6为贴片磁珠,在100M时特征阻抗为390。。此电路对100MHz~130MHz频段的滤波和衰减不够,若信号线上夹杂该频段的干扰,极有可能影响ADC数值。为此考虑在L1-L6位置放置合适的三端滤波器。这里选取村田的三端贴片滤波电容NFM3DPC223R1H3,其特性曲线如图4所示,在100MHz-130MHz频段插入损耗大于50dB。
增加三端滤波电容后,仪表水平辐射实验结果如表3所示。

仪表插入损耗曲线图

仪表水平辐射实验结果表

表3结果表明,滤波效果明显,仪表受的干扰明显受到抑制,示值变化为5个内码,满足国标20个内码的要求,且余量很大。
水平辐射整改完成后,按照国标要求对仪表做一次完整的射频辐射实验结果如表4所示,每个频段内码变化都在国标规定范围内,且变化较小,最大不超过5个内码。
随机选取2台样机,做相同整改后进行辐射抗扰度试验,2台仪表内码变化都不大于7,符合国标要求。表明仪表一致性较好,整改方法有效。
3.3分析总结
通过此款直流电子称重仪表辐射抗扰度测试
和实验整改,发现可从内外功两个大方面着手提高仪表的辐射抗干扰能力,以顺利通过辐射抗扰度测试。
外功:传感器弹性体必须接地,且就近直接接,使传感器受到干扰后能最快地把干扰泄放到保护地上去。若有必要,传感器信号线可考虑双屏蔽信号线。
内功:内功又可分为三方面。
3.1.1接地与屏蔽
外壳必须接地,且接地要良好,使外壳对整个仪表内部器件起到屏蔽作用。金属外壳的仪表,注意金属连接件之间的缝隙,尽量不留缝隙,使外壳构成一个擎体;塑料外壳仪表在壳体内表面喷涂金属漆或商镀金属材料;对ADC等敏感电路,可考虑增加金属屏蔽罩以减小二次空间辐射对电路影响。直流仪表接地可考虑采用本文中Y电容接地方式。
3.1.2滤波
对传感器接口选择合适的滤波器件和参数。具体多少频率需要根据试验结果来确定,每款仪表敏感频率不一样。笔者根据对多款仪表辐射实验发现,敏感频点在100MHz~200MHz的居多,前期设计可按照此参数执行。在滤波器件选择上,优先选择使用三端滤波电容。
3.1.3线路板设计
仪表各个功能模块的合理布局和走线,若仪表对成本要求不是特别高,可考虑采用4层线路板布板方式,以进一步提高仪表本身的抗干扰能力。
4结论
本文介绍了电子称重仪表辐射抗扰度测试的测试标准和方法,结合一款直流电子称重仪表辐射实验,总结出如何从内外功方面着手提高仪表的抗辐射能力,以顺利通过辐射抗扰度实验,希望对同类仪表行业有一定帮助。

 

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