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瞬變與浪涌（車載環(huán)境）檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-24 23:34:58 更新時(shí)間：2025-07-23 23:34:58

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

瞬變與浪涌（車載環(huán)境）檢測(cè)

在汽車電子電氣系統(tǒng)中，瞬變電壓（Transients）和浪涌（Surges）是極其常見且極具破壞性的電磁干擾現(xiàn)象。它們通常由開關(guān)操作（如繼電器斷開、電機(jī)啟停）、負(fù)載突降（Load Dump，如發(fā)電機(jī)充電時(shí)蓄電池突然斷開）、靜電放電（ESD）或外部事件（如雷擊感應(yīng)）所引發(fā)。這些電壓尖峰或能量脈沖具有幅值高、上升時(shí)間快、持續(xù)時(shí)間短、能量大的特點(diǎn)，極易導(dǎo)致車載電子控制單元（ECU）、傳感器、信息娛樂(lè)系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)（BMS）等關(guān)鍵部件發(fā)生性能下降、數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，甚至永久性硬件損壞。因此，對(duì)車載電子電氣設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的瞬變與浪涌抗擾度檢測(cè)，是確保車輛功能安全、可靠性和符合法規(guī)要求的至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

主要檢測(cè)項(xiàng)目

車載環(huán)境下的瞬變與浪涌檢測(cè)主要依據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（如ISO系列）和國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T）執(zhí)行，核心檢測(cè)項(xiàng)目包括：

1. 供電線路瞬態(tài)干擾抗擾度： 這是檢測(cè)的核心，模擬車輛正常運(yùn)行時(shí)電源線上可能出現(xiàn)的各種瞬態(tài)脈沖。關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)包括：

拋負(fù)載（Load Dump）： 模擬發(fā)電機(jī)給蓄電池充電時(shí)，蓄電池突然斷開（如熔斷器熔斷或接觸不良），導(dǎo)致發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)高壓（可達(dá)上百伏）沖擊整個(gè)電氣系統(tǒng)。
快速瞬態(tài)脈沖群（EFT/Burst）： 模擬由感性負(fù)載（如繼電器、電機(jī)）開關(guān)操作產(chǎn)生的快速、低能量但高重復(fù)率的瞬態(tài)脈沖串。
慢速瞬變脈沖（Slow Transients）： 模擬如車窗升降器、座椅調(diào)節(jié)電機(jī)等大功率設(shè)備開關(guān)引起的、上升沿較緩但能量較大的瞬變。
啟動(dòng)脈沖（Starting Pulse）： 模擬啟動(dòng)機(jī)工作時(shí)，由于大電流需求引起的電源電壓瞬間跌落。
點(diǎn)火脈沖（Ignition Pulse）： 模擬汽油發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火線圈工作時(shí)產(chǎn)生的高頻高壓干擾。

2. 信號(hào)/控制線路瞬態(tài)干擾抗擾度： 模擬瞬變電壓通過(guò)線束耦合到非電源線（如CAN總線、LIN總線、傳感器信號(hào)線、控制線）上對(duì)設(shè)備造成的干擾。

3. 靜電放電（ESD）抗擾度： 雖然ESD通常單獨(dú)分類，但在車載環(huán)境中，人體接觸車輛或維修時(shí)產(chǎn)生的靜電放電也是常見的瞬態(tài)干擾源。

核心檢測(cè)儀器

進(jìn)行瞬變與浪涌抗擾度檢測(cè)需要專業(yè)的模擬發(fā)生器和配套設(shè)備：

儀器類型	主要功能	關(guān)鍵參數(shù)
瞬變脈沖發(fā)生器 (Transient Pulse Generator)	產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各種瞬變波形（如拋負(fù)載、EFT/Burst、慢速瞬變、啟動(dòng)/點(diǎn)火脈沖等）。	輸出峰值電壓范圍（如±200V 至 +1000V+）、輸出阻抗、波形參數(shù)（上升時(shí)間、持續(xù)時(shí)間、重復(fù)頻率、脈沖形狀）、能量/電流能力。
靜電放電（ESD）模擬器	產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)的人體模型（HBM）或帶電設(shè)備模型（CDM）的靜電放電脈沖。	放電電壓范圍（如±2kV 至 ±30kV）、放電網(wǎng)絡(luò)、放電模式（接觸放電/空氣放電）。
耦合/去耦網(wǎng)絡(luò) (CDN)	將干擾脈沖注入被測(cè)設(shè)備（EUT）的電源線或信號(hào)線，同時(shí)防止干擾脈沖倒灌回公共電網(wǎng)或信號(hào)源，保護(hù)輔助設(shè)備。	適用的線路類型（交流/直流電源線、信號(hào)線）、額定電流/電壓、耦合方式（電容/鉗位/電阻）、阻抗。
容性耦合鉗 (Capacitive Clamp)	非接觸式地將快速瞬變脈沖群（EFT/Burst）耦合到EUT的電纜束上，特別適用于多芯線束。	耦合電容、鉗體尺寸。
示波器 (Oscilloscope)	監(jiān)測(cè)和記錄施加到EUT上的瞬變脈沖波形，驗(yàn)證是否符合標(biāo)準(zhǔn)波形要求。	高帶寬（幾百M(fèi)Hz至GHz級(jí)）、高采樣率、高電壓探頭。
被測(cè)設(shè)備（EUT）電源與負(fù)載模擬設(shè)備	為EUT提供符合要求的直流或交流工作電源，并模擬其實(shí)際負(fù)載條件。	電源電壓、電流能力、穩(wěn)定性、負(fù)載可編程性。
監(jiān)測(cè)設(shè)備	在測(cè)試過(guò)程中監(jiān)測(cè)EUT的功能和性能表現(xiàn)。	根據(jù)EUT功能定制（如CAN分析儀、診斷儀、多路數(shù)據(jù)記錄儀）。

檢測(cè)方法

瞬變與浪涌檢測(cè)通常在專業(yè)的電磁兼容（EMC）實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，基本流程如下：

準(zhǔn)備工作： 根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 7637-2, ISO 16750-2）確定適用的測(cè)試項(xiàng)目、嚴(yán)酷度等級(jí)（Test Levels）、脈沖參數(shù)和EUT的配置狀態(tài)（工作模式）。
EUT布置： 將EUT、線束（按實(shí)際車輛布置要求或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定長(zhǎng)度）、負(fù)載模擬設(shè)備安置在接地平面上。確保EUT接地良好。
儀器連接：
- 電源線測(cè)試：通過(guò)CDN將瞬變脈沖發(fā)生器連接到EUT的電源輸入端口。CDN一端接脈沖發(fā)生器，一端接EUT電源端口，另一端接供電電源。
- 信號(hào)線測(cè)試：對(duì)于EFT/Burst，常用容性耦合鉗夾住線束進(jìn)行耦合。對(duì)于其他瞬變，可能使用CDN或直接注入。
校準(zhǔn)： 在未連接EUT的情況下，用示波器測(cè)量施加到CDN輸出端或耦合位置的脈沖波形，確保其符合標(biāo)準(zhǔn)要求（如電壓幅值、上升時(shí)間、持續(xù)時(shí)間等）。
執(zhí)行測(cè)試：
- 設(shè)置發(fā)生器參數(shù)（脈沖類型、電壓等級(jí)、重復(fù)頻率、持續(xù)時(shí)間等）。
- 啟動(dòng)發(fā)生器，將瞬變脈沖施加到指定端口。
- 在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)/端口，通常需要施加正、負(fù)極性脈沖（如果適用）。
- 施加次數(shù)和持續(xù)時(shí)間按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行（如EFT/Burst通常施加1分鐘）。
EUT性能監(jiān)測(cè)： 在整個(gè)測(cè)試過(guò)程中及測(cè)試后，使用監(jiān)測(cè)設(shè)備持續(xù)檢查EUT的功能和性能是否符合其產(chǎn)品規(guī)范要求。記錄任何功能喪失、性能降級(jí)或異?，F(xiàn)象。
結(jié)果判定： 根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中定義的性能判據(jù)（Performance Criteria），判斷EUT是否通過(guò)測(cè)試。判據(jù)通常分為A、B、C等級(jí)（如A：功能完全正常；B：測(cè)試中允許短暫功能喪失但能自恢復(fù)；C：測(cè)試中允許功能喪失需人工復(fù)位）。

主要檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

全球廣泛采用的車載瞬變與浪涌檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的ISO 7637和ISO 16750系列標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）等效或修改采用了這些國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。