Испытания по MIL-STD-461, методика, аттестация, калибровка. Введение
Поиск

Испытания по MIL-STD-461, методика, аттестация, калибровка. Введение



Военный стандарт по электромагнитной совместимости министерства обороны США MIL-STD-461 довольно распространен и в нашей стране. Несмотря на существование отечественных военных и отраслевых стандартов, некоторое оборудование испытывают на соответствие требованиям MIL-STD-461 дополнительно. Нередко и в текстах российских ГОСТ РВ встречаются методы MIL-STD.

В отличие от коммерческих и гражданских стандартов по ЭМС, которые переведены на русский язык и используются в нашей стране совместно с действующими и сопутствующими методиками и правилами, а также законами и указаниями по их использованию, применению и аттестации, испытания по иностранным стандартам типа MIL и RTCA/DO никак не контролируются.

В связи с тем, что ни испытательные ЭМС лаборатории, ни военная приемка, технические комитеты, аккредитующие органы или комиссии не заинтересованы в работе по этому направлению, инженеры испытательных лабораторий и специалисты по ЭМС остаются один на один с проблемой правильности проведения испытаний по таким стандартам, со своими вопросами о допустимых пределах величин, условиях испытаний, погрешностях, способах измерений.

Целью данной статьи является попытка сбора всей необходимой для проведения единообразных и воспроизводимых испытаний согласно первоисточникам в помощь испытателям.

Как известно, любое испытательное оборудование, особенно для целей подтверждения соответствия и министерства обороны, должно быть аттестовано. Основной документ, определяющий понятие аттестация и ее принципы - это ГОСТ Р 8.568-97 «ГСИ. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения». Он определяет аттестацию испытательного оборудования как определение нормированных точностных характеристик испытательного оборудования, их соответствия требованиям нормативных документов и установление пригодности этого оборудования к эксплуатации. И ее цель - подтверждение возможности воспроизведения условий испытаний в пределах допускаемых отклонений и установление пригодности использования испытательного оборудования в соответствии с его назначением.

Ключевые слова здесь: Подтверждение вопроизведения условий и определение нормированных точностных характеристик. Если испытания проводят на соответствие требованиям ТУ или программы-методики, тогда вопросов нет (так и пишите: оборудование соответствует ТУ, но не стандарту), однако, если требования или методы данных испытаний - это MIL-STD-461, то и задавать условия испытаний и нормировать характеристики будет он.

Этот стандарт устанавливает требования и методы как самих испытаний, так и связанных с ними требования и методы аттестации испытательных установок и контроля. Однако, требования, установленные в нем для условий испытаний и испытательного оборудования - лишь те, которые требуют уточнения в конкретных случаях, т.е. частные. Основные требования и описания процедур проверки параметров и аттестации испытательного оборудования собраны в следующем стандарте: MIL-STD-462. Именно его требования, если это не оговорено отдельно в MIL-STD-461, должны выполняться при аттестации испытательных установок.

MIL-STD-462D «Методы измерений параметров электромагнитных воздействий» содержит в себе общие методы испытаний, применяемые для демонстрации соответствия подсистем и оборудования требованиям MIL-STD461 и устанавливает общие методы измерений и определений характеристик электромагнитного излучения и восприимчивости электронного, электрического и электромеханического оборудования и подсистем. Методы этого стандарта используются для определения соответствия оборудования требованиям MIL-STD-461.

Зафиксируем основные важные моменты, от понимания которых напрямую зависят результаты испытаний, которые однозначно будут сказываться при дальнейшей эксплуатации.


Какие средства могут применяться при аттестации ИО? ГОСТ 8.658 говорит, что применяться должны средства измерений (СИ) утвержденных типов, экземпляры СИ должны быть поверены, а методики выполнения измерений должны быть аттестованы в соответствии с ГОСТ Р 8.563. При этом при поверке СИ поверяющая лаборатория использует собственную методику поверки, оставляющую много вопросов, или которую испытатель и вовсе не видел. А вот что говорит по этому поводу MIL: при аттестации испытательного оборудования (ИО) для испытаний продукции должны применяться поверенные или калиброванные средства измерений. Испытания, поверку и калибровку средств измерений, используемых отдельно или в составе испытательного оборудования, осуществляют в соответствии со следующими нормативными документами:

- калибровка измерительного оборудования и антенн, а также принадлежностей для измерений в соответствии с ANSI/NCSL Z540-1 «Общие требования к калибровке лабораторного, измерительного и испытательного оборудования»;

- измерительное оборудование должно соответствовать требованиям ISO 10012-1: «Требования к обеспечению качества для измерительного оборудования». В частности, измерительные антенны, датчики тока, датчики поля и другие устройства, используемые в измерительном тракте, должны калиброваться не реже одного раза в два года, если не указано иное или когда ущерб от этого и повреждения является очевидными. Коэффициенты антенн и импедансы датчиков тока должны быть определены на индивидуальной основе для каждого устройства. Перед началом каждого испытания на помехоэмиссию, испытательная установка полностью, включая приемники, кабели, аттенюаторы, соединители и т.д.) проверяется путем введения известного сигнала, как указано в конкретном методе испытаний MIL-STD-461 при одновременном контроле выходного сигнала.

- Антенные факторы должны определяться в соответствии с SAE ARP-958 «Антенны для измерений электромагнитных помех, стандартные. Требования и методы калибровки»;


Представляете как и насколько отличаются требования и процедуры, определяемые MIL, от тех действий, которые проводятся в поверочных и испытательных лабораториях в России, не говоря уже о самих результатах испытаний и их повторяемости? Вы аттестуете генератор на требования программы-методики аттестации приборами, поверенными по другим методикам. И дай бог, если все эти методики написаны корректно компетентными людьми, что бывает крайне редко. Информация, содержащаяся в данной статье и MIL-STD-462, включает в себя обоснование требований к испытаниям и руководство по применению этих требований. Она должна помочь специалистам понять цель испытаний, лучше применять требования и адаптировать их к конкретным электромагнитным воздействиям.

По мере изложения очень часто будут встречаться уже известные всем требования. Например, такие как минимальное поглощение радиоматериала или вносимое затухание. Но есть и большое количество таких требований, которые или просто не выполняются или интерпретированы неверно, как это имеет место быть в переводах для ГОСТ РВ. Последствия этого сводят на нет всю суть классификации помех, оборудования и испытаний.

Критические замечания MIL-STD-462 к аттестации ИО и проведению испытаний.

При автоматических испытаниях в процессе выставления амплитуды испытательных воздействий, которое требует длительного времени, большего, чем время срабатывания испытуемого технического средства (объекта испытаний, ИТС), любая реакция ИТС должна игнорироваться. Думается, что это, одно из первых же требований, уже мало кто знает.

Модуляция испытательных сигналов свыше 10 кГц должна быть импульсной с частотой 1 кГц с рабочим циклом 50%, если не указано иное в конкретных пунктах MIL-STD-461.

Пороги восприимчивости. Этого термина нет в гражданских стандартах, но военные предписывают в случае зафиксированных при испытаниях сбоев ИТС определять их пороги. Как их обычно определяют в ЭМС лабораториях у нас? Приведем пример из текста ГОСТ РВ 6601-001: если в работе испытуемого оборудования находят признаки восприимчивости (сбои), то должен быть определен порог, при котором восприимчивость больше не проявляется. Определяют их следующим образом:

- уменьшают амплитуду воздействия на 6дБ;

- по 1дБ увеличивают амплитуду до уровня срабатывания;

- фиксируют порог как последний уровень, при которых сбоев еще не было.

Действительное определение порогов восприимчивости в MIL-STD-461 имеет схожую последовательность действий, но не суть. Пороговый уровень в MIL определяется так же, только фиксируется амплитуда сбоя, а не предыдущий. Но зачем? Если устройство не соответствует, обычно область применения стандартов на этом заканчивается. Информация для разработчиков неустойчивого оборудования конечно важна, но это не забота стандарта на испытания. В добавок, в ГОСТ РВ 6601-001 получается, что порог восприимчивости заведомо меньше амплитуды воздействий, а это не так. Вот что говорит об этом MIL-STD-462: обычно технические средства испытываются на уровни выше, чем в MIL-STD-461 для обеспечения того, чтобы минимальный испытательный сигнал находился на требуемом уровне. Определение порога восприимчивости необходимо, когда оценка соблюдения требований ухудшена. Эта информация должна быть включена в протокол или отчет по испытаниям. Если пороговые уровни находятся ниже требований MIL-STD-461, то они считаются неприемлемыми, а соответствие не подтвержденным. Восприимчивость стандартизирует конкретную технику.

Общие требования испытаний MIL-STD-461 говорят, что любые утвержденные исключения или отклонения от требований стандарта должны быть задокументированы в протоколе испытаний. На практике, любые изменения вследствие экономии времени, отсутствии оборудования или компетенции сотрудников лаборатории, почему-то считаются незначительными и нигде не фиксируются, и протокол испытаний выпускают, как говорится, "чистым". Поэтому повторить такие испытания и их результаты оказывается невозможно. При повторных испытаниях зачастую результат испытаний оказывается другим.

Допуски на измерения (погрешности), если в пункте на конкретное воздействие не указано иное, задается в MIL-STD-462, а в MIL-STD-461 фиксируется еще раз (совпадают с ГОСТ РВ 6601-001):

  • Расстояние: +/- 5%;

  • Частота: +/- 2%;

  • Амплитуда, измеренная приемником: +/- 2 дБ;

  • Амплитуда, измеренная системой или установкой, которая включает в себя приемники, преобразователи, кабели и т.д.: +/- 3 дБ;

  • Время (осциллограммы): +/- 5%;

  • Сопротивления: +/- 5%;

  • Емкости: +/- 20%.

Для предотвращения взаимодействия между испытуемым изделием и внешняя средой, испытания проводят в экранированных помещениях с достаточным затуханием для уменьшения отражений и повышения точности и повторяемости испытаний (пирамиды поглотителя, ферритовые плитки и т.д.): 6дБ в полосе от 80 до 250МГц и 10дБ свыше 250МГц. Другие испытательные площадки допускаются в случае, если электромагнитная обстановка на них не превышает испытательный уровень -6дБ.


Плоскость заземления - одно из самых важных средств испытаний. Ее параметры и расположение вносит гигантский вклад в результаты испытаний. MIL-STD-461 применяет ее для имитации фактической, реальной установки ИТС. Плоскость заземления применяется, если при эксплуатации ИТС размещается в похожих условиях или размещение неизвестно. Если не указано иное, площадь плоскости должна составлять 2,25 кв.м. или больше по площади с меньшей стороной не менее 76см. Когда при эксплуатации заземляющая плоскость отсутствует, ИТС при испытаниях размещают на непроводящей поверхности. Поверхностное сопротивление пластины заземления должно быть больше 0,1 мОм/кв.м. Металлические плоскости заземления должны быть электрически связаны с полом или стеной основной экранированной структуры помещения, по крайней мере, один раз каждый метр. Металлические ленты должны быть прочными и соотноситься по длине и ширине, не более, чем 5:1. При испытаниях вне экранированных помещений, размеры металлической плоскости должны быть не менее, чем 2х2 метра и простираться не менее чем на 0,5 метра за пределы границы испытательной установки.


Входная мощность для испытуемого изделия должна контролироваться посредством эквивалента сети (LISN). Эквивалент должен быть подключен к ИТС для всех испытаний и процедур MIL-STD-461, если в конкретном методе испытаний не указано обратное. Требования к эквиваленту сети:


- Схема LISN должна соответствовать рисунку 6 MIL-STD-462 (приведена выше).

- Импеданс LISN должен соответствовать рисунку 7 MIL-STD-462 с погрешностью не более 20% и измеряться не режем, чем 1 раз в год: между клеммами ИТС и корпусом, 50 Ом на измерительном разъеме. Результаты измерений при этом должны быть указаны в протоколе испытаний согласно MIL-STD-461.

Рабочее место и вспомогательное оборудование (ВО). ВО не должно искажать результаты испытаний. Рабочее место и испытательная зона не должна содержать избыточные, ненужный персонал, оборудование, кабельные стойки и столы. В зоне испытаний должно находиться только необходимое для конкретных испытаний оборудование. Измерительные приемники и преобразователи имеют свойство перегружать свои измерительные порты при неправильной настройке или мощных помехах. Во время испытаний должны быть предусмотрены периодические проверки условий линейности измерителей и отсутствия перегрузок.

Некоторые испытания MIL-STD-461 подразумевают потенциально опасные электромагнитные воздействия для персонала. Допустимые уровни воздействия в местах нахождения персонала при испытаниях не должны превышать требований ANSI C95.1. В нашей стране этот вопрос остается открытым, т.к. это нормы иностранные, а у нас специальные оценки условий труда редко где проводятся и, как правило, на обычные СаНпины для офисных работников, а риски облучения при этом не учитываются, хотя это и незаконно. Можно провести эти измерения самим для того, чтобы удостовериться в собственной безопасности. В лаборатории ЭМС должны быть предусмотрены процедуры, меры и устройства безопасности, которые должны предотвращать случайные воздействия на персонал. Персонал должен проявлять особую осторожность при испытаниях, в которых содержаться потенциально опасные напряжения и токи.

Размещение испытуемых изделий. ИТС должно располагаться таким образом, чтобы поверхности, которые излучают максимальные уровни и наиболее легко реагируют на воздействия, были обращены к измерительным или излучающим антеннам. Поиск таких поверхностей можно провести на этапе предварительных испытаний. ИТС должно размещаться на расстоянии не менее (10+2)см от переднего края плоскости заземления. Конструкция и компоновка испытуемых кабелей должно имитировать фактическую установку и использование при эксплуатации. Экранированные кабели и провода могут применяться только в том случае, если они указаны в чертежах установки, проектах эксплуатации, строительства и ТУ. Это условие должно быть проверено и подтверждено документально. Подробная информация о конструкциях кабелей и размещении ИТС должна быть включена в отчет или протокол испытаний. Длины соединительных кабелей в установке должна быть такими же, как и при эксплуатации. Если кабель длиннее 10 метров, при испытаниях допускается использование кабеля 10м, но не менее. Если длина кабеля не указана, испытательная лаборатория выбирает тип и расположение кабеля во время испытаний как наиболее излучающую и восприимчивую. При этом, длина кабеля должна быть не менее 2м. Избыточные длины проводов должны быть проложены к задней части установки и иметь в зигзагообразную компоновку для удаления из зоны испытаний. Если ИТС предполагает наличие более одного кабеля, то кабели должны быть разделены и размещены на 2см от их внешней поверхности. При размещении с использованием пластины заземления, все кабели должны размещаться на расстоянии 5 сантиметров над землей. Провода электропитания должны быть ​​параллельны переднему краю установки. Силовые провода должны быть подключены к эквиваленту сети, так же, как и кабели питания, которые являются частью соединительного кабеля или жгута. Если провода требуют скрутки, они должны быть скручены до эквивалента (до входа).


Все электрические присоединения должны быть подключены либо к фактическому оборудованию как при эксплуатации, либо к эквивалентным нагрузкам и имитаторам. Механические выходы также должны быть нагружены соответствующим образом. При наличии переменных электрических или механических нагрузок, испытания должны проводиться в наихудшем случае. Внешние активные нагрузки и источники питания не должны реагировать на электромагнитные испытательные воздействия. Антенные порты на ИТС должны быть подключены к экранированным согласованным нагрузкам. Во время измерения помехоэмиссии выбросов ИТС должно находиться в рабочем режиме, который обеспечивает максимальную нагрузку и излучение. При воздействиях - в наиболее восприимчивом режиме. Для оборудования с несколькими доступными режимами (включая программное обеспечение) должно быть проверено достаточное количество режимов. Испытуемый образец должен постоянно контролироваться во время испытаний предмет признаков деградации или неисправности.

Параметры измерительного оборудования указаны в разделах MIL-STD-461 для конкретных видов испытаний. Измерительный приемник может использоваться при условии, что его характеристики (чувствительность, полосы пропускания, функции детектора, динамический диапазон и др.) соответствуют указанным требования и достаточны для демонстрации соблюдения MIL-STD-461. Типовые контрольные характеристики можно найти в ANSIC63.2. В любых измерениях используется селективный измерительный приемник с пиковым детектором. Измерительные приемники калибруются в терминах Root Mean Square (RMS), которое дает такое же пиковое значение на конкретной частоте. При использовании других измерительных устройств, например, осциллографов, неселективных вольтметров или широкополосных датчиков поля, применяются поправочные коэффициенты для корректировки показаний к эквивалентным значениям RMS. Если применяется приемник с программным управлением, описание операций должно быть включено а протокол испытаний.

Измерение помехоэмиссии. Применяемые полосы пропускания по уровню 6дБ и времена измерений для настройки измерительного приемника перечислены в таблице:


Применение видеополосы для ограничения полосы пропускания приемника недопустимо, она должны быть установлена в наибольшее значение. Допустимо использовать более широкие полосы пропускания, однако, они могут привести к более высоким измеряемым уровням. Все измеренные значения сравнивают с нормами разделов MIL-STD-461. Идентификация сигналов в смысле узкополосных или широкополосных не применяется. Минимальные времена измерений для аналоговых приемников должны соответствовать значениям из таблицы выше. Цифровым приемникам должен задаваться шаг сканирования, равным половине полосы пропускания или меньше, а время измерения из таблицы выше. Большинство современных измерительных приемников выставляет эти параметры автоматически. Амплитудно-частотные характеристики измеряемых значений должны отображаться автоматически и непрерывно вместе с применяемыми нормами стандарта. Не допускается представлять данные, собранные вручную или при последующей обработке. Представляемые данные должны обеспечивать минимальное разрешение по частоте меньшее из значений: 1% или вдвое больше пропускной способность приемника. Минимальное амплитудное разрешение 1дБ. Требования к разрешению результатов фиксируется в протоколе испытаний или техническом отчете.

Восприимчивость. Частота, скорость сканирования по частоте и шаг должны соответствовать таблице ниже. При ступенчатом сканировании выдержка на каждой частоте должна быть не менее 1 секунды. Скорость сканирования и размеры шагов, при необходимости, можно уменьшать с целью наблюдения реакции ИТС.


Свыше 10 кГц должна применяться модуляция испытательного воздействия импульсом с частотой 1 кГц и 50% заполнением, если в конкретном методе не указано иное. При появлении признаков восприимчивости испытуемого образца, определяется пороговый уровень, при котором восприимчивость не наблюдается, которое определяется следующим образом:

а. При обнаружении состояния восприимчивости, уменьшайте испытательное воздействие до тех пор, пока ИТС не восстановится. б. Уменьшите дополнительно сигнал помехи на 6 дБ. в. Постепенно увеличивайте амплитуду воздействия до тех пор, пока восприимчивость снова не появится.

Полученный уровень является порогом восприимчивости. Фиксируются также частотный диапазон и другие параметры испытаний.

Калибровка измерительного оборудования и антенн и принадлежностей, необходимых для измерения, должна проводиться по утвержденной программе в соответствии с MIL-STD-45662, который, однако был отменен еще давно и вместо него рекомендуется использовать ISO 10012-1, который, к счастью переведен на русский и действует в России как ГОСТ Р ИСО 10012-2008 "Менеджмент организации. Системы менеджмента измерений. Требования к процессам измерений и измерительному оборудованию".

Неопределенность измерений необходимо оценивать для каждого процесса измерений, относящегося к системе менеджмента измерений. Оценка неопределенности должна быть зарегистрирована. Анализ неопределенности измерений должен быть завершен до метрологического подтверждения пригодности измерительного оборудования и валидации процесса измерений. Все известные источники, влияющие на изменчивость измерений, должны быть документированы. Основные понятия и методы, применяемые при определении составляющих суммарной неопределенности и представлении результатов, приведены в ИСО/МЭК Руководство 98-3:2008. Могут быть использованы и другие документы и приемлемые методы.

Метрологическая служба должна обеспечивать выявление всех несоответствий и предпринимать немедленные действия по их устранению. Любое имеющее метрологическое подтвержденное пригодности измерительное оборудование, относительно которого предполагают (или о котором известно), что оно:

a) повреждено;

b) перегружено;

c) неисправно, так что его невозможно использовать по назначению;

d) дает неправильные результаты;

e) срок действия его метрологического подтверждения пригодности закончился;

f) подверглось ненадлежащему использованию;

g) имеет поврежденную или сломанную пломбу или другую защиту;

h) подверглось воздействию, которое может отрицательно сказаться на его предназначенном использовании (например, электромагнитного поля, пыли),

- должно быть снято с эксплуатации путем изоляции и идентифицировано заметным ярлыком или маркировкой. Должен быть проведен анализ несоответствия и подготовлен отчет. Оборудование не должно быть повторно введено в эксплуатацию до тех пор, пока не будут устранены причины его несоответствия и не будет проведено метрологическое подтверждение его пригодности.Несоответствующее измерительное оборудование, у которого не восстановлены его метрологические характеристики, должно быть четко маркировано или идентифицировано специальным способом. Метрологическое подтверждение пригодности этого оборудования для иного использования должно быть обеспечено измененным статусом оборудования, четко обозначенным и включающим в себя идентификацию любого ограничения по использованию. Результаты калибровки, поверки, проверки должны включать в себя указание соответствующей неопределенности измерений. Она является важной характеристикой при оценке неопределенности результатов измерений и процесса измерений при использовании измерительного оборудования. Важные характеристики измерений, такие как неопределенность результатов измерений, зависят не только от используемого оборудования, но и от окружающих условий, особенностей методики измерений, а также навыков и опыта оператора. По этой причине очень важно рассмотреть весь процесс измерений при выборе измерительного оборудования, соответствующего установленным требованиям. Ответственность за эту работу обычно несет метрологическая служба организации, хотя отдельные работы могут быть выполнены другой организацией или лицом, имеющим необходимую квалификацию, например независимым метрологом.

Коэффициенты антенн, датчиков, импедансы устройств и т.п. должны быть определенны на индивидуальной основе для каждого устройства. В начале каждого испытания на помехоэмиссию испытательная установка (включая измерительные приемники, кабели, аттенюаторы, соединители) должна быть проверены путем ввода известного сигнала, как указанно в методиках конкретных испытаний. Антенные факторы должны быть определены в соответствии с SAE ARP-958.

Проводник в мир ЭМС

#усилителимощности #Аттестация #MILSTD461

Просмотров: 715

Полное или частичное копирование материалов запрещено. При согласованном использовании материалов сайта необходима ссылка на ресурс.

Вся представленная на сайте информация, касающаяся технических характеристик, наличия на складе, стоимости товаров, носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437(2) Гражданского кодекса РФ.

  • Instagram - черный круг
  • Twitter - ЭМСТЕСТЛАБ
  • Facebook Icon - Emctestlab profile
  • YouTube - Emctestlab LLC
  • Vkontakte - ЭМС группа
  • Google+ - Лаборатория ЭМС инноваций

© Компания Emctestlab llc 2017

ЭМСТЕСТЛАБ логотип