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車輛開發驗證利器,迴響室電磁相容(EMC)測試
  • 發布年度:2015
  • 主要類別:EMC技術
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 技術服務處 溫正成

    車輛的電磁相容性(EMC)主要在談論車輛及車輛上某一電機電子零部件或系統在電磁環境之下可以正常的運作,而且不對此環境中的任何電機電子裝置或車輛產生難以忍受的電磁干擾之能力。為了進行車輛EMC性能的評估,一般實驗室會運用若干不同的場地執行特定方法的EMC測試,如電波暗室(Semi-anechoic Chamber)就是大家熟知普遍使用於EMC測試的場地,本篇文章將為讀者介紹另一種稱為迴響室或混響室(Reverberation Chamber)的EMC測試場地。

    做個簡單的比喻,我們可以把迴響室看成是一個超大型的微波爐,微波爐內部烹調食物的空間,是由六面金屬材質構成,讓電磁波在此空間內持續反射產生高能量,並利用此電磁波能量引起食物內具極性的物質(如水、脂肪、蛋白質等),隨著電磁場的反射振盪來回碰撞、互相摩擦而產生熱量,進而把食物加熱煮熟,同樣,迴響室也是由六面金屬牆面構成的空間,因此電磁波在此空間內會產生類似的效果;此外,微波爐內部有一個金屬扇葉,如圖1,旋轉的金屬扇葉會將電磁波攪拌均勻,讓烹調的食物暴露在均勻分布的電磁波能量裡,這樣才能讓食物均勻的受熱,迴響室內也有一支大型的金屬扇葉,目的即是攪拌內部的電磁波能量,讓電磁波能量能夠均勻的分佈在一個可供測試的容區內。

    圖1. 微波爐構造圖
    (圖片來源:科學人雜誌)

    迴響室的運作原理如上所述,是透過改變迴響室內空間的配置以達到擾動內部電磁能量分布的目的,改變迴響室的長度、寬度或高度都是改變室內空間配置的方法之一,但卻不容易做到,實務上可在迴響室安裝不規則形狀的金屬扇葉,如圖2,經由旋轉金屬扇葉來實現改變室內空間配置的想法,進而擾動內部的電磁波能量,創造出一個均勻電磁場分布的測試容區,讓在容區內測試車輛整輛車從頭燈、車內儀表、至車尾的煞車燈都受到相等程度電磁能量擾動,如圖3。此外,隨著空間的大小的不同,迴響室有所謂最低可使用頻率的限制,因頻率較低而波長較長的電磁波較不容易被擾動,低於某個頻率的電磁波已無法在有限的迴響室空間內產生均勻電磁場分布的測試容區,空間愈大,可使用的頻率就愈低,車輛中心(ARTC)迴響室空間為12.5公尺(長)、5.5公尺(寬)、5公尺(高),可有效進行200MHz至18GHz的EMC測試。

    圖2 迴響室測試配置
     
    圖3 迴響室EMS測試

    運用迴響室進行EMC的測試開始於1970年代左右,經過多年的研究發展,迴響室測試技術已是國際標準及各大車廠廠規採納的測試方法,包含IEC 61000-4-21、ISO 11452-11,及GM、FORD、PSA等各大車廠廠規都有相關測試要求,相較於電波暗室,迴響室的主要優點有:
    1. 迴響室內部由金屬牆面構成,允許電磁波能量在內部持續多重反射,屬於高儲能的空間,可以較低功率達到高電磁場能量的分布。
    2. 因不需要吸波材料,整體建造費用較低。
    3. 最大的優點是迴響室提供了最接近真實電磁環境的測試場地,如同車輛上的電機電子零部件或車輛本身所面對來自於四面八方的電磁干擾,而非來自於某一特定方向的干擾。

    以開發車輛或電機電子零部件的觀點而言,如果能夠在開發階段找出潛在可能的問題,將可避免車輛上市後可能的客訴或嚴重的召回問題,迴響室測試法可以提供有車輛EMS驗證需求的廠商一個更為經濟有效的選擇,若您需進一步瞭解相關內容,歡迎洽詢ARTC EMC實驗室。
                                                                                                                            
    施子煌 工程師:聯絡電話:04-7811222分機5206,Email: lion@artc.org.tw
    張錦榮 工程師:聯絡電話:04-7811222分機3317,Email: cage@artc.org.tw

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