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车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置的无线电干扰特性的测量方法及允许值

标 准 号: GB 14023-92
替代情况: 替代 GB6279-86 GB/T12776-91
发布单位: 国家技术监督局
起草单位: 机械电子工业部上海电器科学研究所、中国汽车工业总公司长沙汽车电器研究所、机械电子工业部兰州电源车辆研究所、广播电影电视部标准化规划研究所
发布日期:
实施日期:
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更新日期: 2008年03月07日

本标准等效采用IEC/CISPR第12号出版物(第三版)并增加VDE 0879 Teil1的关键内容。

1 主题内容与适用范围

1.1 主题内容
本标准规定了车辆、机动船和由火花点火发动机驱动的装置(以下简称装置)产生的辐射干扰的测量方法和允许值及点火系统干扰抑制器插入损耗的测量方法和插入损耗值。

1.2 适用范围
本标准适用于车辆、机动船和装置产生的对无线电广播接收造成干扰的电磁能辐射。
车辆包括(但不限于)汽车、摩托车、机动自行车;
机动船包括各种内河航行的机动运载工具;
装置包括(但不限于)建筑机械、林业机械、农业机械、发电机组。
本标准规定频率范围为30~1000MHz的允许值只对建筑物内无线电广播接收和电视广播接收提供保护。

2 引用标准

GB 4365 无线电干扰名词术语
GB 6113 电磁干扰测量仪

3 术语

3.1 车辆脉冲噪声
是指由车辆或装置内的辐射源产生的不希望有的脉冲性质的电磁能辐射。
3.2 脉冲点火噪声
是指由车辆或装置内的点火系统产生的不希望有的脉冲性质的电磁能辐射。
3.3 点火噪声抑制器
高压点火线路中用以限制脉冲点火噪声辐射的部分。
3.4 噪声抑制点火电缆
在射频频段内具有高阻抗的高压点火电缆。
3.5 噪声抑制点火电缆配线
为用于指定的发动机类型专门设计的一套噪声抑制点火电缆。
3.6 分布式点火噪声抑制器
抑制元件(电阻性或电抗性)匀布于其全长的点火电缆。
3.7 集中式点火噪声抑制器
只含有分立元件的点火噪声抑制器。
3.8 火花塞点火噪声抑制器
为直接连接到火花塞上而设计的集中式抑制部件。
3.9 套管型点火噪声抑制器
为串联插入高压点火电缆内而设计的集中式抑制部件。
3.10 分电器点火噪声抑制器
为直接连接到分电器盖的高压端而设计的集中式抑制部件。
3.11 噪声抑制分电器分火头
带有内装式抑制元件的点火分电器分火头。
3.12 电阻性分电器电刷
装在点火分电器盖内的电阻性电刷。

4 辐射干扰允许值

本标准规定以准峰值检波器测量的值为准,允许使用峰值检波器进行测量。其辐射干扰允许值如图1所示。

5 辐射干扰的测量方法

5.1 测量仪器
5.1.1 测量接收机
符合GB 6113规定的接收机适用于点火干扰的测量。峰值或准峰值检波器均可采用。手动或自动扫描频率的方式均可采用。
5.1.2 测量天线
5.1.2.1 基准天线
基准天线应为一个平稳的半波谐振偶极子。
5.1.2.2 宽带天线
推荐采用线性极化天线。任何一种接收天线只要它和基准天线间有等效关系,均可采用。
使用扫描接收机构成自动接收系统时,应采用宽带天线。如果一种宽带天线的输出在实际测试现场的实际测试环境中能等效到基准天线输出,这种宽带天线可用于辐射电平的测量(在本标准规定的频谱内).
5.2 测量条件
5.2.1 场地要求
5.2.1.1 测量场地是一个没有电磁波反射物的空旷、圆形平面场地,以车辆或装置与天线之间的中心点为圆心,最小半径为30m(见图2)。
5.2.1.2 测量器具、测量棚或装有这种测量器具的车辆可置于测量场地内,但只能在图2用交叉阴影线标示的允许区域内。
5.2.1.3 在测量的结果能够与室外场地测得的结果有相关性的情况下,可使用电波暗室进行测量。
5.2.2 天线位置
在每个测量频率点上分别对水平极化和垂直极化进行测量(见图3、图4)。
5.2.2.1 高度
天线中心离地面或水面的高度为3.00±0.05m。
5.2.2.2 距离
天线中心到车辆或装置边缘的金属部分的水平距离为10.0±0.2m。
5.2.3 环境
在测试前后,发动机不运转的情况下测量环境噪声的值。这两种测量中,环境噪声应比第4章规定的干扰允许值至少低10dB。
5.3 试品条件
下雨时或雨停后10min之内不应进行测量。
5.3.1 车辆
在车辆左右两侧进行测量。
只有开动发动机所必需的那些辅助电气设备可处于工作状态。发动机处于正常工作温度。由内燃机驱动的车辆进行测量时,发动机按表1运转。

1 发动机运行转速

缸 数

测 量 方 法

准峰值

峰 值

发 动 机 转 速

单 缸
多 缸

2500/min
1500/min

大于怠速
大于怠速


如果在车辆上有一台或多台位置不同的辅助发动机,应与主发动机分开进行试验,将这些发动机逐台地置于天线正前方进行测量。
5.3.2 装置
装置处于正常工作位置、工作高度和怠速空载下,测量其最大干扰辐射值。
装置的工作位置和工作高度可变动时,受测装置应放在使火花塞高于地面1.0±0.2m位置上。
测量时任何操作人员不应在测量场地内。
5.3.3 机动船
舷内机动船在咸水或淡水中测量,发动机在第5.3.1条规定的条件下运转。
舷外的发动机和装置,除那些与水面正常接触的表面外,其余表面都要保持干燥。
测量场地是一个没有电磁波反射物的空旷场地,测量场地以受测发动机和天线之间的中点为圆心,最小半径为30m。天线的中心高于水面3.00±0.05m(见图5)。
5.3.3.1 地面测量器具
测量器具安置在地面上时,装有测量器具的试验棚或车辆置于图5所示用交叉阴影线标示的允许区域内。如果测量器具不安置于棚或车辆内,则可放在图5所示的用阴影线或交叉阴影线标示区域的试验场地内。
5.3.3.2 水面测量器具
测量器具装在非金属船舶或非金属试验架上,安置于图5所示的用阴影线标示的允许区域内。
舷内、船尾驱动和舷外发动机单独地进行测量时,测量器具安装在非金属船舶或非金属测量架上,按对舷内机动船规定的类似方法进行测量。
5.4 测量频率
测量频率范围为30~1000MHz整个频段。不具备连续扫描的测量仪器,允许按表2规定的频率点进行测量。

2 测量频率点

频点 MHz

允许偏差 MHz

45、65、90、150、180、220

±5

300、450、600、750、900

±20


5.5 测量结果
测量结果以带宽为120kHz 时的dBμV/m 表示。
对于不同带宽的测量仪器的转换系数如下:

χ = χ1 + 20 ιg(120/D1)

式中:χ—加上不同带宽修正系数后的计算值dBμV/m;
χ1—不同带宽的实际测量值dBμV/m;
D1—实测仪器的带宽,kHz。
采用峰值型测量仪器的测量结果减去峰值/准峰值的修正系数后,转换为准峰值型测量仪器的测量结果。120kHz 带宽时,峰值/准峰值的修正系数规定为+20dB。
在各个测量频率点上,取测得的最大值为测量结果。

6 检验规则

6.1 车辆、机动船和装置的检验
6.1.1 产品定型的检验
在单个试品上进行测量,测量结果应比规定的允许值至少低2dB。否则,应再取5个或5个以上试品进行测量,其测量结果应与第一次测量结果结合,并且按照附录A(补充件)规定的方法统计评定,评定结果必须低于规定的干扰允许值。
6.1.2 成批生产产品的检验
在单个试品上测量结果允许比规定的允许值高2dB。如超过2dB,应再取5个或5个以上试品进行测量,其测量结果要与第一次测量结果结合,并且按照附录A规定的方法统计评定,评定结果必须低于规定的干扰允许值。
抽样方式和周期按被试品技术条件的规定进行。
6.2 干扰抑制器检验
6.2.1 产品定型的检验
在3个试品上进行测量,测量结果均应比规定的插入损耗值至少高2dB。否则,应再取6个试品进行测量,其测量结果应与第一次测量结果结合,并且按照附录A规定的方法统计评定,评定结果必须高于规定的插入损耗值。
6.2.2 成批生产的产品的检验
在成批生产的同批产品中抽取3个试品进行测量,测量结果均应满足插入损耗值要求。如低于规定的插入损耗值,应再抽取6个试品进行测量。其测量结果要与第一次测量结果结合,按照附录A规定的方法统计评定,评定结果必须超过规定的插入损耗值。
抽样方式和周期按被试品技术条件的规定进行。


图1 干扰允许值

注:① 装有电驱动发动机的车辆的允许值尚在研究中。
② 对于峰值型测量,可采用不等于1 kHz的其他带宽值,其允许值等于上表给出的允许值加上修正系数20lg[带宽(kHz)]。例如:120 kHz带宽允许值的修正系数是20lg(120 kHz/1 kHz)=42 dB.



图5 机动船测量场地

注:水平距离是从偶极子天线中心到船用装置最近的外缘(或单独地试验发动机)的外缘

附 录 A
结果的统计方法
(补充件)

为了保证成批生产的产品中,有80%的产品以80%的置信度符合规定的辐射干扰允许值L或插入损耗值A,必须满足式(A1)或式(A2)

X + KSn ≤ L……………………………………(A1)

X + KSn ≥ A……………………………………(A2)

式中: X—n个试品上测量结果的算术平均值,dB μV/m(或 dB μV);
K—由n确定的统计系数,如下表:

n

6

7

8

9

10

11

12

K

1.42

1.35

1.30

1.27

1.24

1.21

1.20

L—规定的干扰允许值,dB μV/m;
A—规定的插入损耗值,dB μV;
Sn—n个试品上测量结果的标准偏差,dB μV/m(或 dB μV)。
如式(A3)所示:

……………………………………(A3)

式中:X—单个试品的测量结果,dB μV/m(或 dB μV)。
如果第一次抽取n个试品进行的检验不能满足规定的辐射干扰允许值或插入损耗值要求,则应进行第二次抽取n个试品进行检验,但所有的测量结果应作为2n个试品的抽样检验来评定。

附 录 B
点火系统干扰抑制器插入损耗的测量
(补充件)

B1 引言

点火系统干扰抑制器插入损耗的测量方法有以下三种:
B1.1 第B3条所述的箱式法(50/75Ω实验室法);
B1.2 第B4条所述的实验室模型装置法(泄地电流法);
B1.3 场强比较法。在这一方法中,抑制器(或抑制器组)的插入损耗由开旷试验场上测量车辆和装置所引起的干扰场强来确定。按式(B1)进行计算:

A = E1 - E2 ……………………………………(B1)

式中:A—场强比较法的插入损耗值,d B μV /m;
E1—未装抑制器时点火系统产生的场强,d B μV /m;
E2—同一点火系统装上抑制器(或抑制器组)后所产生的场强,d B μV /m。

B2 试验方法的比较

B2.1 箱式法
用箱式法,只能在标准的实验室条件下,对同类的单个抑制器的特征加以比较。目前,此方法适用于30~300MHz频段。测得结果与实际观测到的抑制器效能之间不存在相关性。不允许采用这种方法来测量抑制器组。例如,由四个电阻器和五根具有分布阻尼的电缆组成的抑制器组。然而,在事先已对抑制器的实际使用效能做过验证的条件下,此种方法能在生产过程中迅速地对产品的质量加以监控。
B2.2 模型装置法
采用模型装置法,能比箱式法更容易对单个抑制器和抑制器组进行比较。这时可将环境因素(例如高电压)的影响考虑进去。和箱式法一样,模型装置法可在实验室中使用,但所得的结果与实际观测到的抑制效能之间有较好的相关性。目前,此方法适用于30~300MHz频段。
B2.3 场强比较法
场强比较法可看作一处基准方法,因为这种方法测得的结果,给出了实际使用中观测到的抑制器插入损耗。这种方法已自动地将影响插入损耗的各种因素都考虑进去,而且频段没有限制。其主要缺点是必须在开旷试验场上(或大型暗室里)进行测量,并且必须测试完整的车辆或装置。

B3 箱式法(点火系统干扰抑制器插入损耗的50/75Ω实验室测量法)

B3.1 插入损耗值1)
注:1)推荐采用本条要求。
干扰抑制器插入损耗值应不小于表B1所规定的值。

B1 干扰抑制器的插入损耗值

与表D2相应的
干扰抑制器

插入损耗值dBμV

50MHz

100MHz

200MHz

A、1、2、3、4

33.6

31.6

21.6

B、C

37.6

37.6

37.6

E(长25cm)

46.6

81.6

81.6

表B1中的干扰抑制器A、B、C、1、2、3和4的直流电阻值均不大于12kΩ。
表B1中的干扰抑制器E,线圈匝间距离不小于0.1mm。取20mm长的E型阻尼线,用1000V兆欧表测试线芯与表面的电阻,其值不小于100MΩ。
图D2中的干扰抑制器D,必须具有如下直流电阻值:
阻尼线长度小于30cm:25 kΩ/m;
阻尼线长度大于30cm:15 kΩ/m;
直流电阻不得大于100 kΩ/m。
干扰抑制器的直流电阻值用欧姆表测量。
B3.2 测量方法
抑制器的插入损耗按图B1所示的电路进行测量,测量电路的特征阻抗为50Ω。
B3.3 测量程序
按照图B1所示的电路,调节同轴开关(2),使信号发生器(1)所产生的信号通过试验箱(4)和被试品(5),使测量仪器的输出指示器(7)给出一个读数。固定“T”型衰减器(3)的衰减值为10dB。随后,转动同轴开关(2),使信号通过经校准的可变衰减器(6),使测量仪器的输出指示器(7)给出相同的读数。其后,由校准的可变衰减器(6)的衰减读数减去固定衰减器(3)的衰减值,即为抑制器的插入损耗。
对于高阻抗干扰抑制器,特性阻抗为50Ω的电路中的插入损耗a可换算为特性阻抗为Z1的电路中的插入损耗a1 。换算公式如式(B2)

a1 = a + 20 · lg(50/Z1)………………………………(B2)

式中:Z1—特性阻抗不等于50Ω;
a—特性阻抗为50Ω的电路中的插入损耗,d B μV;
a1—特性阻抗为Z1的电路中的拖入损耗,d B μV。
B3.4 试验箱结构
试验箱的详图如图B2~B4所示。试验箱内抑制器布置方法如图B5~B11所示。连接受测抑制器的全部非同轴引线应尽量短,或者按照图上标明的长度。火花塞要改装成可同轴输入,并由标准火花塞组件制成,这种组装件的火花塞端子与中心电极之间直接连接。

B4 点火系统干扰抑制器插入损耗的实验室模型装置测量法(泄地电流法)

B4.1 测量条件
抑制器(或抑制器组)应在实际使用这类抑制器的点火系统模型装置内运行时进行测量。
所测电压与模型装置的辐射干扰场感应产生的总泄地电流成正比。
B4.2 测量布置
图B12和图B13所示为30~300MHz频段试验台的一个实例。
模型装置的安装方法如图B14所示。
B4.3 测量程序
测量分两步进行:
a. 第一步:测定模型装置不带抑制器时的电压(测量时用短路连接器代替电阻器,用普通无损耗电缆代替具有分布阻抗的电缆)。
b. 第二步:测定同一模型装置带抑制器时的电压。
抑制器的插入损耗按式(B3)确定:

A = U1 - U2 ……………………………………(B3)

式中:A—抑制器的插入损耗值,d B μV;
U1—模型装置不带抑制器时测得的干扰电压,d B μV;
U2—模型装置带被试验的抑制器时测得的干扰电压, d B μV。
注:在进行上述两步测量时,下列条件应相同:点火电缆的长度和几何形状;分电器转速;带火花塞的压力箱内的压力。

B4.4 检查试验台有无自谐振的方法
根据试验台的频率特性曲线的形状来检查谐振,也就是在辐射功率保持恒定时,根据输出电压对频率的函数曲线形状来检查谐振。
用图B15的电路来进行检查,用一根四分之一波长的棒形开线来代替模型装置,天线由信号发生器馈电,辐射功率如式(B4):

P = [ E/( R9 + Ra )]2 ·Ra……………………………………(B4)

式中: R9—信号发生器的输出电阻(等于天线馈电电缆的特性阻抗);
Ra—天线的输入电阻;
E—信号发生器的电动势。
在每一个频率上调整天线长度,使其输入阻抗呈电阻性。然后,在已知天线的输入电阻的情况下,调节信号发生器的电动势,使每一个频率的辐射功率保持恒定。
如电压对频率的函数曲线无波动,则表示不存在谐振。

附 录 C
影响点火干扰辐射的机动车辆的结构特点
(参考件)


为了指导产品试验和产品定型,应该注意车辆结构上的某些差异对点火干扰辐射未必有显著的影响。因此,在一种变型车辆上进行的测量可认为是具有典型意义的,而且就影响点火干扰辐射来说,这样的变型也可作为评估陆路车辆设计特征的基础。
C1( 下列结构的差异1)对点火干扰辐射影响不大:
a.两扇门或四扇门的车辆,或者车辆全长相似的旅行汽车;
b.散热器金属护栅的结构不同,而栅格比例和安装方法大致相同;
c.挡泥板的外形或车篷(或发动机罩)的轮廓;
d.不同尺寸的车轮或轮胎;
e.等效电气特征(电容、电感、电阻)相同,厂商、牌号不同的非电阻性普通火花塞;
f.等效电气特征(电容、电感、电阻)相同,厂商、牌号不同的点火线圈和分电器;
g.安装在同样位置上的装饰件、加热器或空气调节器;
h.等效电气特征(电容、电感、电阻)相同,热值不同的电阻性普通火花塞。

C2( 预期下列结构差异2)对点火干扰辐射可能有重大影响:
a.压缩比有显著差异;
b.挡泥板、车篷或车身护板采用塑料还是金属制造;
c.金属空气滤清器的尺寸、形状和位置,以及使用塑料空气滤清器还是使用金属空气滤清器;
d.分电器和点火线圈在发动机或发动机室的位置;
e.发动机室的大小、形状以及高压线的分布位置;
f.在车轮周围的发动机室敞口显著不同;
g.方向盘是右置还是左置,因为这会影响车辆其他零部件的位置;
h.装有不是驱动用的辅助发动机的车辆。
注: 1)此项说明并非包罗万象,只是举些例子而已。
2)同1)

附 录 D
干扰抑制设备的指南
(参考件)

本附录列举了干扰抑制设备的若干示例,现已证明,许多车辆或装置配备了这些设备,其效果令人满意。由于车辆或发动机的设计特点对产生或辐射的干扰量值有很大影响,不可能规定一些明确的能满足各类机动车辆(或装置)要求的抑制方法。例如,干扰电平与点火部件的配置和连接电缆(或配线)的长度有关,这种电缆(或配线)就不应紧靠着可能感应产生干扰电流的金属车身护板敷设,而应尽可能沿着紧靠发动机本体的路径敷设。

为了便于提供干扰抑制措施,下表把车辆和发动机分成两类。鉴于车辆的金属本身或装置的金属外壳往往有助于干扰抑制,所以当车辆不具备金属车身时,就可能需要采用更强的干扰抑制措施。在一切情况下,都必须在完整车辆或装置(把所有干扰抑制部件和(或)车身护板都装好)上进行最后测量。

D1 干扰抑制设备的示例

带有分电器H发动机

不带分电器的发动机

发动机带有金属外壳或者点火系统带有特殊金属外壳的车辆(或装置)

A结合2或3或4; B结合1或2或3或4;C结合1或2或3或4;D(所有火花塞引出线)结合1或2;D(所有引出线);E(所有火花塞引出线)结合1或2;E(所有引出线)。

A或B或C或D或E

发动机不带金属外壳的车辆(或装置)以及摩托车、机动自行车

B结合3或4; C结合3或4;B结合D(所有引出线);B结合E(所有引出线);C结合D(所有引出线);C结合E(所有引出线);

B或C

上表中的字母和数字与表D2相对应。屏蔽式火花塞点干扰抑制器B的金属屏蔽必须与火花塞本体有可靠的电气连接。

附 录 E
车辆辐射干扰的路边测量
(参考件)

E1 摘要

对行驶车流进行路边测量不可能精确。只能以近似方式来确定在指定的车辆上是否装有抑制器。然而,从车流中选择一些车辆进行静态测量则可得到有一定限度的信息。在对使用中的车辆所产生的干扰进行统计调查时,可使用行驶车辆的路边测量。

E2 对行驶中车辆的测量

这种情况下,由于不可能模拟实验室或本标准规定的标准条件,因此测量误差很显著。
E2.1 受测车辆的变化
至受测车辆的距离是变化的且不相同。
道路车速相同时,由于总的传动比、传输滑差、发动机规格等因素的不同,发动机转速却不相同。
尽管有限速标杆,车辆沿公路的行驶速度经常变化。
发动机或车辆的电气系统状况(道路负载、空气——燃料混合情况、点火电压、电负载等)经常变化。
E2.2 测量场地的变化
本标准规定的场地和所选定的测量场地间没有相关性。
由于天线与受测车辆距离减少(5m),低频的近场辐射方向图难以确定。
由窄带或宽带源(迭加短时射频载波,杂散干扰等)产生的不良场地电磁环境。
与本标准规定的测量法不同(只能在一个或两个频率点上,只采用一种天线极化方式并且只能在车辆的一侧对辐射进行测量)。
数据固有的不可重复性(例如,车辆经过天线前方时的测量时间不够长、交通流量的变化、天线半功率波束的宽度、多台车辆同时进入测量区等)。
场地反射的不确定性:与邻近的标志物、篱笆、公用事业用杆、金属建筑物等有关。
E2.3 路边测量的预期精确度
根据上述原因,在现场测量行驶车辆时,精确度是难以预料的。经验表明,使用正常的RFI抑制部件时,95%以上的车辆低于规定的允许值。
RFI抑制部件有缺陷或缺少的车辆将超出允许值(10~20dB)。对RFI抑制或不抑制车辆间的差值一般至少为20~30dB。因此,这种方法能够区分此类车辆,但不能测定每一类别中各车辆的不同情况。

E3 测试静止车辆

E3.1 本标准规定的测量方法
E3.1.1 最佳条件
在单台车辆上按本标准规定的测量方法进行测量或者在与本标准规定的测量方法的标准条件有相关性的场合下测量后再进行折算。
E3.1.2 实际条件
在任何现场测量中,对E2.1和E2.2条中提到大多数测量误差都要不同程度地加以考虑。应尽可能寻找其相关性(但将是困难的)。应谨慎使用这些测试结果。在处理疑点时应有利于车辆。应使用训练有素的测试人员。
E3.2 不同于本标准规定的测量方法
一些专门的方法已成功地应用于一些特定情况下。如E3.1.1所述,必须折算成本标准规定的标准条件下的数据,并小心地将这些数据只使用于一些特定的、适合这些专门方法的场合。

E4 从行驶车辆上对行驶的或静止车辆进行测

不应从行驶车辆上对行驶或静止车辆进行测量。

附加说明:
本标准由全国无线电干扰标准化技术委员会提出并归口。
本标准由机械电子工业部上海电器科学研究所、中国汽车工业总公司长沙汽车电器研究所、机械电子工业部兰州电源车辆研究所、广播电影电视部标准化规划研究所负责起草。
本标准主要起草人乐茂生、朱积年、陈应芳、吴冷茜、金亚浩、周梅初。

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