Приложение D (справочное). Методические указания по измерению прерывистых (кратковременных) помех

Приложение D
(справочное)

Методические указания
по измерению прерывистых (кратковременных) помех

D.1 Общие положения

Настоящие методические указания не относятся к нормативным положениям настоящего стандарта, но предназначены для руководства пользователя при проведении достаточно сложной процедуры оценки соответствия прерывистых помех требованиям настоящего стандарта, изложенной в D.4 в том порядке, как показано в алгоритме, приведенном на рисунке 9, со ссылками на разделы настоящего стандарта, содержащие соответствующие нормативные положения.

Считается, что прерывистые помех, соответствующие кратковременным (см. 3.2), создают более слабое мешающее воздействие, чем непрерывные помехи, и поэтому нормы кратковременных помех менее жесткие, чем нормы непрерывных помех.

Кратковременные помехи обычно создаются операциями переключения (коммутации) и являются широкополосными помехами с максимумом спектральной плотности ниже 2 МГц, поэтому достаточно выполнить измерения только на ограниченном числе частот.

Мешающее воздействие кратковременных помех зависит не только от их амплитуд, но также от длительностей, взаимного расположения и частоты повторения. Поэтому кратковременные помехи должны оцениваться не только по частотному диапазону, но также и по временному интервалу. Поскольку амплитуды и длительности одиночных кратковременных помех не постоянны, воспроизводимость результатов испытаний может быть получена только при использовании статистических методов. С этой целью применяют метод верхнего квартиля.

D.2 Измерительная аппаратура

D.2.1 Эквивалент сети питания

Эквивалент сети питания необходим для обеспечения определенного значения полного сопротивления на зажимах испытуемого оборудования, защиты схемы измерений от нежелательных радиочастотных напряжений в сети питания и для подачи напряжения помех на измерительные устройства (см. 5.1.2).

При измерениях используют V-образный эквивалент сети питания в соответствии с CISPR 16-1-2, раздел 4.

D.2.2 Измерительный приемник

Для измерения амплитуд кратковременных помех должен быть использован измерительный приемник с квазипиковым детектором в соответствии с CISPR 16-1-1, раздел 4.

Выход промежуточной частоты измерительного приемника необходим для оценки длительностей кратковременных помех и разделяющих их интервалов.

D.2.3 Анализатор кратковременных помех

Рекомендуемый метод оценки прерывистых помех - использование специального анализатора помех в соответствии с CISPR 16-1-1. Обычно измерительный приемник с квазипиковым детектором встроен в анализатор помех.

Следует учитывать, что не все исключения, приведенные в настоящем стандарте, включены в CISPR 16-1-1. Поэтому допускается, что анализатор помех не сможет учесть все исключения. В том случае, если наблюдаются конфигурации прерывистых помех, не соответствующие определению кратковременной помехи (см. 3.2), дополнительно используют осциллограф с памятью.

D.2.4 Осциллограф

Использование осциллографа может быть необходимым для измерения длительности помех. Кратковременные помехи - это явления, связанные с переходными процессами; поэтому необходим осциллограф с памятью. Граничная частота осциллографа не должна быть ниже промежуточной частоты измерительного приемника.

D.3 Измерение основных параметров прерывистых помех

D.3.1 Амплитуда

Амплитуда прерывистой помехи - это показание квазипикового детектора измерительного приемника или анализатора кратковременных помех (см. С.2).

В случае часто повторяющихся последовательных пачек прерывистых помех показания на выходе квазипикового детектора могут превышать норму непрерывных помех в течение всего интервала времени наблюдения помех. В этом интервале времени должны регистрироваться все помехи, превышающие опорный уровень на промежуточной частоте (см. 3.3).

D.3.2 Длительность и разделяющие интервалы

Длительность помех и разделяющие их интервалы измеряют на выходе промежуточной частоты измерительного приемника вручную - осциллографом с памятью, либо автоматически - с помощью анализатора помех.

При измерениях вручную осциллограф синхронизируют по опорному уровню на промежуточной частоте измерительного приемника, т.е. по уровню сигнала на выходе промежуточной частоты измерительного приемника, на вход которого воздействует немодулированный синусоидальный сигнал с амплитудой, обеспечивающей на выходе квазипиковое показание, равное значению нормы непрерывных помех (см. 3.3).

Примечание - Можно использовать другие источники калибровки (например, импульсные сигналы с частотой повторения 100 Гц). При использовании импульсных источников калибровки, учитывают весовой коэффициент, приведенный в CISPR 16-1-1, и импульсную характеристику для полосы частот В. В отношении площади импульса и спектра импульсы должны соответствовать требованиям, установленным в CISPR 16-1-1, приложение В.

При измерении вручную с помощью осциллографа с памятью необходимо учитывать, что показание одиночного импульса после взвешивания квазипиковым детектором должно быть более чем на 20 дБ ниже показания синусоидального сигнала или импульсов частотой 100 Гц с той же амплитудой. Учитывают только те регистрируемые на осциллографе с памятью (настроенном по опорному уровню промежуточной частоты) помехи, которые превышают норму непрерывных помех. Поэтому одновременно наблюдают показания квазипикового детектора или анализатора помех. Следует помнить, что после одиночного импульса квазипиковое показание будет максимальным приблизительно через 400 мс.

Примечание - Длительность кратковременных помех и разделяющие их интервалы можно также измерять на выходе детектора огибающей. Измерения длительности после квазипикового детектора невозможны из-за большого времени разряда данного детектора, равного 160 мс.

Примеры прерывистых помех различных видов приведены на рисунках 3 и 4.

Если прерывистые помехи измеряют при наличии непрерывных помех, для устранения влияния последних принимают специальные меры. В качестве одной из них может быть синхронизация осциллографа с памятью не по опорному уровню промежуточной частоты, а по более высокому уровню.

Скорость записи выбирают такой, чтобы пики импульсов помехи были полностью отражены на экране.

При измерениях длительности прерывистых помех рекомендуется использовать следующие параметры развертки осциллографа:

- для помех длительностью менее 10 мс - развертка от 1 до 5 мс/см;

- для помех длительностью от 10 до 200 мс - развертка от 20 до 100 мс/см;

- для помех с интервалами около 200 мс - развертка 100 мс/см.

Примечание - Такие значения длительности развертки делают возможной визуальную оценку с погрешностью приблизительно 5 %, что согласуется с 5 %-ной погрешностью, установленной для анализатора помех в CISPR 16-1-1, раздел 10.

Измерения длительности можно также выполнять в проводах сети электропитания испытуемого оборудования путем подключения запоминающего осциллографа к V-образному эквиваленту сети питания при условии, что время нарастания и время спада регистрируемой помехи очень малы по сравнению с ее длительностью (края импульсов, регистрируемых на осциллографе с памятью, очень крутые).

В спорных случаях длительность прерывистых помех измеряют на выходе промежуточной частоты измерительного приемника, как указано в D.2.2.

Примечание - Вследствие ограниченной ширины полосы пропускания измерительного приемника форма прерывистых помех и, возможно, их длительность могут меняться. Поэтому рекомендуется использовать простую измерительную комбинацию "осциллограф с памятью/V-образный эквивалент сети питания", если выполняются условия "мгновенной коммутации", приведенные в 4.2.3.3, т.е. если амплитуду кратковременных помех не измеряют. Во всех других случаях рекомендуется использование измерительного приемника.

D.4 Процедура измерения прерывистых помех в соответствии с алгоритмом (рисунок 9)

D.4.1 Определение частоты повторения кратковременных помех

Под частотой повторения кратковременных помех понимают среднее число появления таких помех за 1 мин (см. 3.6). Существуют два способа определения частоты повторения кратковременных помех в зависимости от вида испытуемого оборудования:

- измерением числа кратковременных помех;

- подсчетом числа операций переключения.

В общем случае частоту повторения кратковременных помех для каждого испытуемого оборудования допускается определять измерением числа кратковременных помех, при этом испытуемое оборудование рассматривают как "черный ящик" [для термостатов применяют специальные методы (см. 7.2.4)].

В обоих способах время наблюдения не должно превышать минимальное (см. 3.5 и 7.4.2.1).

Измерение числа кратковременных помех для определения частоты их повторения проводят только на двух частотах: 150 и 500 кГц (см. 7.4.2.1).

Измерения проводят в рабочих условиях испытаний в соответствии с 7.2 и 7.3. Для некоторых видов приборов эти подразделы содержат дополнительные правила определения частоты повторения кратковременных помех.

Если нет иных указаний, испытуемое оборудование должно работать в наиболее неблагоприятных условиях типового использования, т.е. в условиях, приводящих к наибольшей частоте повторения кратковременных помех (см. 7.4.2.2). При этом учитывают, что частота повторения кратковременных помех на разных зажимах сети (например, фазном или нейтральном) может различаться.

Аттенюатор на входе измерительного приемника устанавливают в положение, соответствующее значению нормы L непрерывных помех.

Частоту повторения кратковременных помех определяют как N = n ₁/Т, где n ₁ - число измеренных кратковременных помех за время наблюдения Т, мин, равное или превышающее T _min (см. 7.4.2.3).

При частоте повторения кратковременных помех N  30 на прибор распространяются нормы непрерывных помех (см. 4.2.2.1). Так как измерения уже показали существование прерывистых помех, превышающих значения этих норм (см. определение кратковременной помехи в 3.2), прибор считают не прошедшим испытание.

Для приборов конкретного типа, указанных в таблице А.2 (приложение А), частота повторения кратковременных помех может быть определена подсчетом числа операций переключения. В этом случае частоту повторения кратковременных помех определяют как N = n ₂f/T, где n ₂ - число подсчитанных операций переключения за время наблюдения Т, равное T _min, a f - коэффициент, приведенный в таблице А.2 приложения А.

Если значение частоты повторения кратковременных помех, определенное подсчетом числа операций переключения, превышает или равно 30, испытуемый прибор считают не прошедшим испытание, так как существует возможность определения значения частоты повторения кратковременных помех путем регистрации числа превышений амплитудами этих помех нормы длительных помех. Последнее позволяет оценить, как много операций переключения из числа подсчитанных действительно вызывают кратковременные помехи с амплитудами, превышающими нормы длительных помех.

D.4.2 Применение исключений

После определения значения частоты повторения кратковременных помех рекомендуется проверить выполнение условий по 4.2.3.3 (мгновенная коммутация). Если эти условия выполняются (длительность кратковременных помех < 20 мс, длительность 90 % из них < 10 мс, частота повторения кратковременных помех N < 5 мин ^-1), процедура измерения частоты может быть прекращена. В измерении амплитуд кратковременных помех в этом случае нет необходимости, испытуемое оборудование проходит испытание.

Необходимо также проверить соответствие длительности всех прерывистых помех и разделяющих их интервалов определению кратковременной помехи (см. 3.2), так как только в этом случае для прерывистых помех могут быть применены сниженные нормы.

Если конфигурация прерывистых помех показывает, что соответствие определению кратковременной помехи (см. 3.2) отсутствует, то должна быть проверена применимость исключений, указанных в 4.2.3 или приложении А.

Например, если интервал между двумя помехами менее 200 мс и частота повторения кратковременных помех менее 5 мин ^-1, часто применяют исключение в соответствии с 4.2.3.4. Анализатор помех, не способный контролировать все исключения, в этом случае автоматически показывает существование непрерывных помех, что означает, что прибор не выдерживает испытание.

Если ни одно из исключений не применимо к наблюдаемой конфигурации прерывистых помех, которые не соответствуют определению кратковременной помехи (см. 3.2), то испытуемое оборудование считается не прошедшим испытание.

D.4.3 Метод верхнего квартиля

Если по результатам измерений частоты повторения кратковременных помех, их длительности и разделяющих интервалов установлено, что к наблюдаемым прерывистым помех могут быть применены менее жесткие нормы, оценку амплитуд кратковременных помех проводят методом верхнего квартиля (см. 3.8 и 7.4.2.6).

С этой целью в соответствии со значением частоты повторения N кратковременных помех определяют значение L, на которое должна быть увеличена норма непрерывных помех (см. 4.2.2.2).

L = 44 дБ при N < 0,2;

L = [20 lg(30/N)] дБ при 0,2  N < 30.

Значение нормы кратковременных помех L _q вычисляют как L _q = L + L, где L - норма непрерывных помех.

Амплитуды кратковременных помех оценивают только на частотах 150, 500 кГц; 1,4 и 30 МГц (см. 7.4.2.5).

Входной аттенюатор измерительного приемника настраивают на менее жесткую норму L _к прерывистых помех. Измерения выполняют при одних и тех же рабочих условиях и при том же времени наблюдения, которое было выбрано при определении частоты повторения кратковременных помех (см. 7.4.2.5).

Считают, что испытуемый прибор соответствует нормам прерывистых помех, если не более четверти числа кратковременных помех, зарегистрированных за время наблюдения T, превышает значение нормы L _q кратковременных помех (см. 7.4.2.6). Это означает, что число n кратковременных помех, превышающих норму L _q, необходимо сравнить с числами n ₁ или n ₂, полученными при определении частоты повторения кратковременных помех (см. D.4.1 и 7.4.2.3).

Требования настоящего стандарта выполняются при соблюдении следующих условий:

.

Пример использования метода верхнего квартиля приведен в приложении С.