张宁，黄权开，陈宇军，郭锦添，邵华东，曾吉生
（威凯检测技术有限公司，广州 510663）
能力验证[1]是利用实验室间比对，按照既定的评价准则参来判定参加者（实验室）的能力的，有效且重要的外部质量评价活动。实验室与能力验证提供者评定机构都有责任和义务参加和组织能力验证计划[2]。
电磁兼容作为能力验证电气领域的子领域，目前国内主要PTP机构能提供的能力验证项目较少，仅能覆盖少数的电磁兼容测试项目。本文拟从能力验证的角度出发，考虑汽车电子产品电磁兼容抗扰度试验能力验证有关标准的要求，研究开发一款用于道路车辆电子电气部件大电流注入抗扰度试验能力验证计划的样品，并开展相应的能力验证计划，将样品应用于能力验证活动之中。就相关技术问题进行探讨，希望对提升实验室整体水平有所帮助。
1.1 样品制作
1.1.1 额定值和技术参数
供电电压：DC（13±1）V；
匹配阻抗：50 Ω；
最大电流值：1 A；
频率范围：（1～400）MHz。
1.1.2 工作原理
道路车辆电子电气部件大电流注入抗扰度能力验证装置，包括模拟负载，被封装在内对外不可见的标准阻抗，其频率范围覆盖DC-4GHz，最大驻波比1.25，能力验证装置还包括一根与标准阻抗阻抗匹配的同轴线，同轴线一端的外导体和内导体分别与所述标准阻抗的两端相连。
1.1.3设计要求
1）样品方便安装，方便运输携带；
2）模拟负载、同轴线、转接头等所有元件均采用50 Ω匹配阻抗；
3）大电流注入负载内部各电子元件的稳定性好，能保证大电流注入负载在长期使用及频繁运输后的稳定性。
1.1.4 加工过程控制要求
1）电源线采用50 Ω匹配阻抗的同轴线；
2）模拟电阻采用定制50 Ω匹配阻抗假负载；
3）转接头使用50 Ω匹配阻抗同轴转接头；
4）电子元件及线缆经过初步筛选后，由同批次生产加工制成。
1.1.5 包装、存储和运输分发要求
1）能力验证物品采用铝合金箱子包装；
2）存储要求：阴凉、干燥、室温下储存。
3）运输分发要求：快递运输。
1.1.6 样品外观图
样品外观图见图1。
图1 样品外观图
1.2 检测要求
1.2.1 依据标准
本次试验可依据ISO 11452-4:2020Road vehicles-Component test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy-Part 4:Harness excitation methods、GB/T 33014.4-2016《道路车辆 电气/电子部件对窄带辐射电磁能的抗扰性试验方法 第4部分：大电流注入（BCI）法》[3]及其它适用的标准。
1.2.2 试验步骤
1）试验温度（23±5）℃，相对湿度（35～75）%，供电电压调节到DC（13±1）V；
2）试验使用替代法在屏蔽室中进行，采用组织机构提供的电源线束连接试验盒与人工网络，样品采用远端接地；
3）试验布置：电源线束自然拉直放置在绝缘支架（高度50 mm、介电常数≤1.4）上，线束处于探头的中间位置，注入探头距离样品（450±10）mm，测量探头距离样品（50±5）mm， DUT放置在相同的绝缘支架上，如图2所示。
图2 样品布置图
1.3 样品发出前均匀性和稳定性检验
1.3.1 必要性
能力验证计划提供者应当对充分考虑能力验证计划样品的本身与样品之间的变异性，将“变异性”排除在不满意结果的原因之外。可以通过均匀性检验和稳定性检验来验证能力验证样品的检测特性量。
1.3.2 样品发出前均匀性检验
1）抽样方式
能力验证样品在被包装成最终形式之后，发给参加者之前，对能力验证样品进行全检，每个样品按重复性测试条件测试2次。
2）评价方法
采用单因子方差分析法对能力验证样品均匀性进行检验。
3）均匀性评定分析结果
能力验证样品发样前，采用单因子方差分析法对能力验证样品进行均匀性评定。结果如表1所示。
从表1知，F≤F0.05（4,5），因此道路车辆电子电气部件大电流注入抗扰度（BCI）试验盒满足均匀性要求。
表1 均匀性评定分析结果表（单位：V）（样品发出前）
能力验证样品收回后的均匀性检验。结果如表2所示。
从表2知，道路车辆电子电气部件大电流注入抗扰度（BCI）试验盒满足Ss≤0.3σpt准则，因此样品是均匀的。
表2 样品收回后均匀性评定分析结果
1.3.3 稳定性检验
1）抽样方式
样品发出前通过简单随机抽样的方式抽取3个样品作为稳定性检验样品，对样品进行环境试验后，将每个样品按重复性测试条件测试2次。
样品流转期间通过简单随机抽样的方式抽取3个样品作为稳定性检验样品，按重复性测试条件测试2次。
样品回收后通过简单随机抽样的方式抽取3个样品作为稳定性检验样品，将每个样品按重复性测试条件测试2次。
2）评价方法
样品发出前利用t检验法分析能力验证样品的稳定性。
样品流转期间利用t检验法分析能力验证样品的稳定性。
3）环境试验条件和设备
对抽取的3个样品进行环境试验，以模拟样品的运输过程。样品的环境试验条件和设备见下：
试验条件：
①依据GB/T 4857.23-2012《包装运输包装件基本试验第23部分：垂直随机振动试验方法》[4]进行随机振动试验。
②取出能力验证样品，在（23±5）℃、相对湿度（35～75）%下放置24 h。
③试验中用到的设备有：电动振动试验系统、传感器等。
4）稳定性评定分析结果
稳定性评定分析结果如表3所示。
从表3可知：t统计量小于tα（10）临界值，表明在显著性水平α=0.05时，道路车辆电子电气部件大电流注入抗扰度（BCI）试验盒满足稳定性要求。
表3 稳定性评定分析结果（单位：V）（样品发出前）
样品流转期间稳定性检验。
样品流转期间稳定性评定分析结果数据见表4。
从表4可知：t统计量小于tα（10）临界值，表明在显著性水平α=0.05时，道路车辆电子电气部件大电流注入抗扰度（BCI）试验盒满足稳定性要求。
表4 样品流转期间稳定性评定分析结果（单位：mA）
样品回收后稳定性检验。
全部能力验证样品返回后，再次对能力验证样品进行一次稳定性验证。通过简单随机抽样的方式抽取3个样品作为稳定性检验样品，重复测试2次。
利用准则法分析能力验证样品的稳定性，稳定性分析结果见表5。
从表5知，3个能力验证样品都满足准则，因此，道路车辆电子电气部件大电流注入抗扰度（BCI）试验盒满足稳定性要求。
表5 回收后稳定性评定分析结果表（单位：mA）
5）结论
从上所知，能力验证样品特性满足稳定性要求。
2.1 不满意原因分析
2.1.1 试验操作
试验过程中可能导致不满意结果的原因有一下几点：
1）试验必须严格按照作业指导书要求执行，不得擅自更改试验方法、样品接线方式、供电电压和样品线速长度等，否者会导致实验结果产生较大的偏离；
2）各个实验室所用电流探头大小型号不尽相同，应使测量线速在电流探头孔径圆点中心处穿过，保持转换阻抗在误差范围内；
3）试验过程中使用的5 cm高度绝缘平面材料不同，导致转换阻抗不一致。
2.1.2 试验仪器设备的校准证书
在参加能领验证计划之前，参加实验室应对测量设备进行校准，但在试验结果有问题或不满意的参加实验室中仍有实验室未及时提供仪器设备的校准证书。测试人员或参加实验室记录测试结果时，应核查校准证书，必要时对检测结果进行修正。
2.2 技术建议
2.2.1 测试场地
试验应在屏蔽室中进行，避免环境可能对结果产生的影响。实验室应定期对场地进行校验，制定期间核查方案，以降低场地对测试结果的影响。
2.2.2 测试设备
测试设备是影响大电流注入测试结果的重要因素，其设备的准确度、稳定度等直接决定了测试结果的准确性。实验室应定期对设备进行计量，确保试验设备各参数满足标准的要求。
2.2.3 测试布置
根据大电流注入的测试原理，其测试结果受DUT摆放和测试线束摆放的影响，同时受测试线束通过注入探头以及测量探头位置影响。因此GB/T 33014.4-2016标准中对测试中的DUT布置给出了明确要求。其中关键布置参数如下：
1）EUT和接地平面距离为（50±5）mm；
2）接地平面高度（900±100）mm；
3）接地平面最小尺寸：2 000 mm×1 000 mm；
4）支撑物介电常数：≤1.4；
5）注入探头与DUT连接器距离：450 mm，测量探头与DUT连接器距离：50 mm。
本文结合道路车辆电子电气部件大电流注入抗扰度（BCI）试验能力验证计划，针对实验室在试验过程可能会出现的问题提出技术建议，分析实验室数据产生差异的原因，也为参加实验室提供了共同学习进步，提高检测能力的平台，达到了本次能力验证的预期效果。
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