Понимание тестирования электромагнитных и радиочастотных помех: подробное руководство

В эту цифровую эпоху даже малейшие электромагнитные помехи могут исказить системы связи, привести к сбоям в работе устройств или поставить под угрозу безопасность. Неважно, производите ли вы смартфоны, медицинское оборудование или работаете на промышленных машинах — крайне важно, чтобы устройства, на которых вы работаете, выдавали результаты без помех.

В этом руководстве описываются основные методы тестирования на электромагнитные и радиочастотные помехи. с которыми вам следует ознакомиться, чтобы ваш продукт можно было точно сетевым образом для соответствия требованиям и успешно применять в полевых условиях без чрезмерного возмещения затрат. Итак, продолжайте читать!

1) Базовые знания по тестированию на электромагнитные и радиочастотные помехи

Тестирование EMI ​​и RFI, также известное как электромагнитные помехи и радиочастотные помехи, является ключевыми аспектами, которые определяют, как электронные устройства могут функционировать при передаче или считывании электромагнитных волн. Давайте рассмотрим это подробнее для лучшего понимания!

Электромагнитные помехи (EMI) можно описать как любую постороннюю электромагнитную энергию, которая ухудшает работу электрических цепей. RFI — это особый вид ЭМП, сфера помех которого обогащается радиочастотными диапазонами. При неправильном управлении воздействие ЭМП и RFI на устройство или систему может привести к ухудшению, сбоям в работе или полному разрушению коммуникативного намерения.

• Почему важно проводить тестирование на электромагнитные и радиочастотные помехи?

Электроника стала неотъемлемой частью потребительских устройств, медицинских приборов, транспортных средств и промышленных машин. Вы хорошо знаете, что если много устройств работают одновременно, они могут создавать помехи и вызывать сложные проблемы. Например,

• Коммуникационные дефекты в радио, Wi-Fi-соединениях и даже телефонных системах.

• Проблемы с кардиостимуляторами или даже дефибрилляторами, которые призваны спасать жизни.

• Недостатки в применении промышленной автоматики, при которых машины зависят от правильных сигналов.

• Почему нам нужны разные методы тестирования на электромагнитные и радиочастотные помехи?

Первая и самая важная причина заключается в том, что электромагнитные помехи могут излучаться или проводиться, поэтому одного метода тестирования недостаточно. Различные цели требуют различных испытаний для обнаружения, контроля или полного устранения помех.

• Некоторые устройства, такие как смартфоны или маршрутизаторы Wi-Fi, создают выбросы в окружающую среду, в то время как другие, включая приборы, работающие от линий электропередач, создают помехи через кабели.

• Ожидается, что многие промышленные системы будут подвергаться сильным помехам, поэтому они должны проходить тест на устойчивость к электростатическим разрядам, однако испытания бытовой электроники на устойчивость к электростатическим разрядам, с другой стороны, проверяют на наличие постоянных статических разрядов.

• Скачки напряжения или переходные процессы, такие как удары молнии, представляют собой экстремальные события, связанные с электроэнергией, и такие условия требуют специального тестирования, чтобы определить, работает ли система так, как задумано.

Использование нескольких методов позволяет производителям тестировать вариации поведения устройства или прибора в различных обстоятельствах. Это необходимо для определения прогнозируемых рисков, соблюдения требований законодательства и повышения производительности продукта в реалистичных условиях.

2) Различные методы, используемые при испытаниях на электромагнитные и радиочастотные помехи

Когда дело доходит до реальных испытаний на электромагнитные и радиочастотные помехи, необходимо использовать различные методы для измерения помех в работе устройства. Каждый метод включает в себя либо обнаружение эмиссии, либо контроль эмиссии, что является проверкой помех. Итак, давайте рассмотрим пять основных методов, которые помогут вам выбрать методы, подходящие для ваших требований.

i) Испытание на радиационное излучение

Тестирование излучения проверяет, сколько электромагнитной энергии излучает ваше устройство в альтернативную среду. Такие тесты жизненно важны, поскольку известно, что такие устройства, как смартфоны и маршрутизаторы, создают помехи для оборудования вокруг них, поскольку они излучают радиоволны.

• Приложения

• Этот метод будет использоваться, если ваш продукт имеет компоненты беспроводной технологии или электронные схемы, которые могут излучать радиочастотные сигналы. Это ключевой метод для мобильных телефонов, маршрутизаторов Wi-Fi, медицинских имплантатов и телеметрических систем.

• Преимущества

• Он гарантирует, что ваш продукт соответствует международным стандартам, одобренным такими организациями, как FCC и CE.

• Это помогает снизить уровень случайных радиочастотных помех, которые в противном случае возникли бы в отношении других машин, находящихся в непосредственной близости.

• ограничения

• Испытания будут проводиться в специальных камерах, защищающих от фоновых сигналов.
• Погрешности измерений также требуют точной калибровки.

ii) Тестирование выбросов

Этот метод рассматривает электромагнитный шум, излучаемый силовыми кабелями или сигнальными линиями внутри устройства. Даже если устройство не создает помех в воздухе, оно может создавать проблемы для окружающих устройств, передавая шум через проводные соединения.

• Приложения

• Вы будете использовать этот метод при тестировании продуктов, подключенных к общим электрическим системам. Например, компьютерные приборы, промышленные машины и т. д., при этом должно быть замечено, что рассматриваемое устройство не создает помех другим устройствам, использующим тот же источник питания.

• Преимущества

• Это позволит вам выявить ряд проблем до того, как будет выполнено надлежащее изготовление устройства, что позволит сократить дорогостоящий ремонт.

• Это также помогает избежать попадания чрезмерного излучаемого или проводимого электрического шума в электросети.

• ограничения

• Он решает только проблемы с помехами, которые передаются по кабелям. Он не учитывает помехи в воздухе.

• Дополнительные виды электрических помех приходится изолировать с помощью сложных устройств.

iii) Тестирование иммунитета или восприимчивости

Этот метод фокусируется на тестировании степени, в которой устройство может отражать помехи от внешних по отношению к нему электромагнитных источников. Это имеет решающее значение для продукта, предназначенного для использования на заводе, в больнице или в центрах связи и обработки данных.

• Приложения

• Если вашему промышленному контроллеру, медицинскому устройству или телекоммуникационному приложению требуется тестирование на устойчивость для обеспечения стабильной работы.

• Преимущества

• Это делает ваше изделие достаточно надежным, чтобы никакие внешние помехи не повлияли на его оптимальную работу.

• Он также обнаруживает области, которые могут быть использованы для создания электромагнитных или радиочастотных помех.

• ограничения

• Процесс оценки может занять много времени, учитывая необходимость проведения испытаний, имитирующих помехи, на нескольких уровнях.

• Для применения такой техники необходимо иметь современное оборудование.

 iv) Испытание на электростатический разряд (ESD)

Тестирование ESD помогает определить, способно ли устройство выдерживать внезапные удары, вызванные накоплением и разрядкой статического электричества. Такие удары электрическим током могут возникать в результате повседневных действий, таких как прикосновение к смартфону или включение устройства в розетку.

• Приложения

• Это применяется в агрессивной потребительской электронике, автомобилях и отраслях, которые часто взаимодействуют с пользователями. Это улучшает продукт, чтобы он не выходил из строя по причинам, связанным со статическим разрядом, возникающим без предупреждения.

• Преимущества

• Это помогает защитить ваше оборудование после запуска при взаимодействии и взаимодействии с людьми.

• Увеличивает долговечность изделия по мере увеличения его окружающих воздействий.

• ограничения

• Он не учитывает помехи, за исключением тех, которые возникают из-за статического электричества.

• На результаты испытаний могут влиять некоторые условия окружающей среды, такие как влажность.

v) Испытание на переходные выбросы

При таком тестировании поведение устройства тщательно изучается в условиях измененных электромагнитных сред. Эти изменения могут быть вызваны изменениями в электрических цепях, включением двигателей или корректировкой мощности.

• Приложения

• Эта процедура будет полезна для устройств, подвергающихся воздействию экстремальных условий, таких как машины, используемые в промышленности, системы, размещенные снаружи, и сети электропитания. Она гарантирует, что ваше устройство останется целым и продолжит работать даже при незначительных, но сильных перебоях в электроснабжении.

• Преимущества

• Устраняет риски сбоев в работе электросети из-за перебоев или внезапных отключений электроэнергии.

• Повышает производительность в ситуациях, где имеются электромагнитные помехи.

• ограничения

• Оборудование позволяет реализовать этот тест, но не позволяет точно отобразить переходные явления.

• В какой-то степени ситуации, которые необходимо воссоздать, довольно сложны.

• Резюме: выбор правильного подхода для ваших требований

Вышеупомянутые методы тестирования предоставляют обширную информацию о рабочих характеристиках устройств, разработанных для противостояния электромагнитным и радиочастотным помехам. Если ваша работа связана с использованием беспроводных устройств, тестирование на излучение поможет вам убедиться, что ваше устройство не нарушает работу других. Напротив, тестирование на проводимое излучение гарантирует пользователям, что их гаджеты не будут пропускать нежелательные токовые шумы через используемые провода источника питания.

Иммунитет считается лучшим методом тестирования влияния внешних источников на продукты, предназначенные для демонстрации таких характеристик. Если предполагается, что ваше устройство будет часто использоваться оператором, тестирование с имитацией ESD защитит оборудование от статических разрядов. Наконец, предположим, что ваш продукт используется в среде с обычными скачками напряжения и аномальными электрическими сигналами. В этом случае также следует провести переходное тестирование, чтобы убедиться, что система не отключится внезапно.

Выбрав оптимальный метод тестирования в соответствии с предполагаемым использованием и средой вашего устройства, вы сможете повысить надежность продукта, снизить нормативные ограничения и даже изначально избежать проблем с соответствием.

3) Бонусный момент: важность тестирования на электромагнитные и радиочастотные помехи для электрических шкафов

Испытания на электромагнитные помехи (ЭМП) и радиочастотные помехи (РЧП) важны для электрических шкафов по следующим причинам:

Соответствие нормативам: Различные отрасли промышленности обязаны по закону придерживаться строгих стандартов выбросов EMI и RFI. Тестирование электрических шкафов является гарантией того, что соответствующие стандарты соблюдены, что имеет решающее значение в любых судебных процессах и продаже бизнеса.

Защита чувствительного оборудования: В большинстве случаев электрические корпуса защищают чувствительные устройства, которые могут быть повреждены из-за электромагнитного излучения. Тестирование на электромагнитные и радиочастотные помехи позволяет убедиться, что корпус обеспечивает достаточную изоляцию, чтобы такие помехи не испытывали устройства внутри корпуса.

Политика сдерживания: Электрические корпуса также должны быть способны снижать электромагнитную энергию, которую они излучают. Тестирование RFI определяет, эффективно ли корпус сдерживает излучение, чтобы избежать помех для других устройств поблизости.

Стратегии редизайна: Тестирование дает информацию о производительности конструкции и материалов корпуса в предотвращении помех. Такая информация может помочь инженерам внести необходимые изменения для улучшения корпуса.

Надежность и долговечность: Производители могут повысить надежность и срок службы корпуса и оборудования, которое в нем будет размещаться, решив потенциальные проблемы с электромагнитными и радиочастотными помехами на этапе проектирования.

➔ Заключение

Из вышеизложенного обсуждения можно сказать, что, что касается ваших клиентов, тестирование их устройств посредством тестирования на электромагнитные и радиочастотные помехи, по-видимому, неизбежно, без чего вы не пройдете отраслевые стандарты. Более того, можно улучшить качество продукта, сначала неосознанно обнаружив проблемы с помощью правильных методов тестирования, что снижает стоимость сбоев. Более того, если вы провели адекватное тестирование, риски, с которыми сталкивается ваше изобретение, и риски, связанные с опытом клиента, адекватно учтены.