“EMC风险评估法”在电子衡器抗干扰性能试验中的应用 61850 mms
安徽省计量科学研究院王少启
慈溪市质量技术监督检验检测服务中心罗锋
[摘要]电子衡器的电磁兼容性是指在其电磁环境中，能按照设计要求的正常工作的 能力。电磁兼容抗干扰性能是一项非常重要的产品质量指标。EMC风险评估法是将EMC设 计提高到方法论阶段，把EMC风险评估技术应用于产品EMC设计中，总结形成一种新的产
品EMC合格评定方法。
[关键词]EMC风险评估法；电子衡器；抗干扰性能
[中图分类号]TH715.1[文献标识码]B[文章编号]1003-5729（2021）04-0003-03 Application of EMC Risk Assessment Method for Electronic Instrument Anti-interference Performance Test Article abstract:Electromagnetic compatibility of electronic instrument refers to the ability to work normally according to the de‐sign requirements in its electromagnetic environment.EMC anti-interference perfor
mance is a very important product quality index. EMC risk assessment method is to improve EMC design to methodology stage,by apply EMC risk assessment technology to product
EMC design,summarize and form a new product EMC conformity assessment method.
Key words:EMC risk assessment method;electronic instrument;anti-interference performance
1引言
随着电磁环境日益加剧，电子、电气设备或系统产品在复杂的电磁环境使用中越容易出现电磁兼容问题（即EMC问题）。EMC抗干扰性能是目前衡量电子、电气设备或系统的EMC性能优劣的首要依据，各种产品的EMC测试标准不但规定了各类电子产品的测试等级，而且还规定了测试方法和评价方式。因此EMC问题的分析须建立在相关产品标准规定EMC测试的基础上。在目前各行各业的企业研发中，如果在设计产品时不考虑EMC因素，仅寄希望于测试阶段解决（表现为通过整改来解决设计成型产品的EMC问题，这样大量的人力和物力都投入在后期的测试、验证、整改阶段），那么即使产品整改成功，大多数情况下还是会由于整改涉及电路原理、PCB设计、结构模具的变更，导致研发费用大大增加，周期大大延长。只有在前期产品设计过程中考虑EMC因素和预测EMC问题，把EMC变成一种可控的设计技术，并行和同步于产品功能设计的过程，才能一次性把产品设计好。由国际无线电干扰特别委员会副主席郑军奇提出的“产品EMC设计风险评估法”，将EMC设计提高到方法论阶段，把零 散的EMC设计技术点融合在一起形成一种EMC设计的规范，系统地指导产品设计。将成熟的风险评估技术应用于产品EMC设计中，研究出产品的EMC 风险评估技术，形成一种新的产品EMC合格评定方法[1]。通过针对性利用这种EMC设计风险评估技
试的情况下评估产品EMC测试失败的风险情况。这种方法在EMC测试之前就诊断评估出EMC情况，可减少企业研发成本，同时也缓解检验检测机构测试工作量的压力。
2EMC风险评估的重要性
产品的EMC性能是设计阶段赋予的，一般设计时如果不考虑EMC因素，就会很容易导致EMC 测试失败，以致不能通过相关EMC法规的测试。例如，产品设计研发工程师们根据需求，设计出效果良好的滤波电路，置入产品I/O（输入/输出）接口的前级，可使因传导而进入系统的干扰噪声消除在电路系统的入口处；设计出隔离电路（如变压器隔离和光电隔离等）解决通过电源线、信号线和地线进入电路的传导干扰，同时阻止因公共阻抗、长线传输而引起的干扰；设计出能量吸收回路，从而减少电路、器件吸收的噪声能量；通过选择元器件和合理安排的电路系统，使干扰的影响减少。
EMC风险评估技术是建立在产品EMC设计分析方法的基础上的，利用通用的风险评估手段，按风险评估的程序，划分风险等级，建立产品设计理想模型、确定风险因素，再根据产品实际设计的信息与理想模型中所有的风险要素进行比较，以识别产品EMC设计风险，最终获得产品的EMC 风险等级。EMC风险等级用来表明产品应对EMC 测试的通过率或产品在实际应用中出现故障的概率。相比于EMC测试是通过各种模拟将现实环境中的干扰施加在产品上，根据产品在干扰施加过程中及过程后的表现来对产品EMC性能进行评价或合格评定。但是这是一种黑盒评定方法，其不足是设计者或测试者无法通过EMC测试结果或测试现象直接推断出EMC问题的根本所在。
3电子衡器EMC风险评估法应用
在JJF1834-2020《非自动衡器通用技术要求》计量标准中电磁兼容抗干扰性能试验包括交流电源电压暂降和短时中断、脉冲、浪涌、静电放电、辐射电磁场抗扰度、传导射频场抗扰度[2]。通过案例，我们来深入了解“EMC风险评估法”在电子衡器产品EMC测试中的应用。
子秤新产品，做型评试验时脉冲试验失败。通过“产品EMC设计风险评估法”进行对照分析，发现该产品电路板没有滤波电路设计模块，同时样机上没有空间预留位置来增加滤波器进行滤波处理。借鉴“产品EMC设计风险评估法”上整改方法，在该电路板上电源端增加相匹配的电容用来消除脉冲干扰。通过增加相匹配的电容后，复测脉冲抗扰度试验，该产品顺利通过。如图1所示。
通过上述案例，我们很直观发现“产品EMC 设计风险评估法”很具有指导性、前瞻性，类似于对人体健康的“望闻问切”的诊断效果。这种EMC设计风险评估分析的方法是定性和定量相结合的方法，设计研发及测试者可以得到的每个风险要素的风险等级为“极高”“高”“中”“低”“极低”5类，同时，为了利用风险指数法，EMC 风险评估专家或评估团队还可对每个风险要素得出的5类等级赋予一定的值，即EMC风险要素的风险评估值。根据产品已经识别EMC风险要素的关键信息，按EMC理想模型进行评估分析，并确定每个风险要素的风险等级和风险值，其中风险值是以10为单位的一个0到100之间的数值，风险值越高，代表风险性越大。在大量产品EMC测试结果及其研究分析的成果上，如针对案例进行评估风险分析，如表1所示。
此外，针对产品EMC风险要素风险评估对象还有PCB的“0V”工作地与金属壳体之间的互联风险要素的风险等级，不同PCB之间的“0V”工作地的互连风险要素的风险等级，产品内部PCB
互连信号接口的滤波、防护和信号频率风险要素
图1增加滤波电路的电子秤
的风险等级，产品架构EMC风险要素的风险等级，原理图EMC风险要素的风险等级，PCB布局布线EMC风险要素的风险等级情况等等。综合风险要素的风险值进行加权，考量风险等级可对产品EMC问题有全面的评估结果。通过该方法的分析，不但可以清楚地看到现有产品设计在EMC方面存在的优点、缺陷与风险，而且与风险评估技术结合，还可以预测产品EMC测试的通过率。
正确掌握“产品EMC设计风险评估法”，揭开产品EMC性能的黑盒，无须进行EMC测试就可以对产品EMC性能进行评价或合格评定，也可以结合与EMC测试结果结合，对产品进行综合的EMC 评定和合格评定，还可以作为产品进行正式EMC 测试之前的预评估，以降低企业研发测试成本。
4结束语
“EMC风险评估法”对于电子衡器来评估其电磁兼容抗干扰性能十分有效。随着时代的发展，越来越多的电子、电气设备或系统产品都需要进行检验检测，其中EMC测试是必备的检验检测指标之一。但EMC测试项目费用较贵，EMC实验室造价昂贵，绝大部分测量设备又需要采用进口设备，导致很少检验检测机构有能力建造EMC实验室。当前，在全国范围内排队检测EMC试验，已经屡见不鲜，甚至一
些检测认证机构的EMC测试计划已排到一年之后。如果推广这种“产品EMC 设计风险评估法”模式，不仅提升企业产品质量，减少企业研发成本，还能减轻检验检测机构负担，对缓解实验室EMC检测压力，具有重大的意义。它的主要作用在于：识别设备、系统或工程现场特定目标下的EMC风险及潜在影响；增进对EMC 风险的理解，以利于风险应对策略的正确选择；识别那些导致EMC风险的主要因素，以及设备、系统或工程现场设计中存在EMC风险的薄弱环节；分析EMC风险和不确定性；有助于建立设计原则；帮助确定EMC风险是否可接受；有助于通过额外措施来进行EMC问题的预防；可以作为风险管理的输入，可与风险管理过程的其他组成部分有效衔接。
参考文献：
卡尔达诺[1]郑军奇.EMC设计分析方法与风险评估技术[M].2020.
[2]JJF1834-2020，非自动衡器通用技术要求[S].
作者简介：
王少启，安徽滁州人，男，硕士研究生，工程师，电磁场与微波技术专业，安徽省计量科学研究院，从事计量与电磁兼容检测研究。
罗锋，浙江慈溪人，男，高级工程师，慈溪市质量技术监督检验检测服务中心，从事计量与检测研究。
（作者通讯地址：安徽省合肥市包河区延安路13号
：230051
收稿日期：2021-03-08）
[编辑雷冬]
风险等级极低
低
中
高
丙烯酰胺水溶液聚合>ADAMSGOLF极高风险值
30
50
80
100
风险评估值确定规则
松花江 污染
有参数匹配滤波器
通用型滤波器
金冠涂料
有多个滤波元器件
只有单个滤波元器件，如只有电容或电感等
无滤波器
表1
电源端滤波风险要素的风险等级
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