Способ оценки технических средств на соответствие нормативным требованиям по уровню излучаемого электромагнитного поля
METHOD OF EVALUATING TECHNICAL MEANS FOR COMPLIANCE WITH REQUIREMENTS FOR LEVEL OF EMITTED ELECTROMAGNETIC FIELD

Изобретение относится к электромагнитным испытаниям технических средств (ТС), в частности автотранспортных (АТС), на уровень излучаемого ими электромагнитного поля (ЭМП).
Из Правила №10 ЕЭК ООН, 2008 г., «Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения транспортных средств в отношении электромагнитной совместимости» [Текст], Добавление 9, Пересмотр 3, известен способ оценки АТС по уровню напряженности электрической составляющей излучаемого ими ЭМП. Оценка АТС на соответствие требованиям нормативной документации производится на основании проведения измерений величин напряженности электрической составляющей излучаемого ЭМП и сравнения результатов измерений с критериальными показателями качества, например предельно-допустимыми значениями, установленными нормативной документацией (нормами).
Данный способ оценки гарантирует соответствие нормам только того АТС, которое было подвергнуто испытаниям. При этом на основании положительных результатов испытаний небольшого количества АТС невозможно гарантировать соответствие нормам каждого из АТС, изготовленных большой партией.
Из ГОСТ Р 51320-99 «Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные. Методы испытаний технических средств - источников индустриальных радиопомех». - М.: Изд-во стандартов, 1999, известен способ оценки (ТС) на соответствие требованиям нормативной документации по результатам испытаний количественно ограниченной выборки ТС, величина которой определяется на основе биномиального распределения и зависит от объема оцениваемой партии. Заключение о соответствии ТС требованиям нормативной документации принимается, если количество ТС с полученными в результате испытаний значениями индустриальных радиопомех, превышающими соответствующие нормы, меньше количества С при выборке объемом М.
Недостатком такого способа является то, что для принятия решения о соответствии большой партии ТС требованиям нормативной документации необходимо провести испытания как минимум семи однотипных образцов ТС, что связано с затратами большого количества времени. Кроме того, данный способ не позволяет вычислить надежность/достоверность полученной оценки.
Из патента на изобретение RU 2474807, МПК G01M 17/00, G01R 29/08, опубл. 10.02.2013, бюл. №4, известен способ определения количества АТС, не соответствующих нормам по уровню излучаемого ЭМП, заключающийся в статистической обработке результатов измерений, полученных в процессе испытаний.
Недостатком такого способа является то, что необходимо провести испытания большого количества АТС для гарантированно высокой надежности/достоверности полученной оценки.
min
max
За прототип изобретения принят известный из п. 10 ГОСТ Р 51320-99 «Совместимость технических средств электромагнитная. Радиопомехи индустриальные. Методы испытаний технических средств - источников индустриальных радиопомех». - М.: Изд-во стандартов, 1999, способ оценки ТС на соответствие требованиям нормативной документации, заключающийся в проведении измерений уровней излучаемого ЭМП в заданном диапазоне частот ΔF∈[f; f] и сравнении результатов испытаний с предельно-допустимыми нормами. При этом измерение уровней излучаемого ЭМП осуществляют на фиксированных частотах заданного диапазона, испытаниям подвергают количественно ограниченную выборку ТС, величина которой определяется на основе нецентрального t-распределения и зависит от объема оцениваемой партии ТС.
При оценке ТС данным способом решение о соответствии ТС требованиям нормативной документации принимается при выполнении условия:
,
где S - выборочное среднее квадратическое отклонение результатов измерений, определяемое выражением:
,
L - соответствующая норма;
- выборочное среднее арифметическое значение результатов измерений;
m
х - значение параметра помехи по отдельному техническому средству на частоте измерений;
M - объем выборки;
k - коэффициент нецентрального t-распределения, зависящий от M.
Недостатком данного способа является то, что принятие решения производится на основании результатов испытаний, проведенных на фиксированных частотах, тогда как из-за разброса технологических и конструктивных параметров ТС резонансные частоты испытываемых образцов могут не совпадать, что снижает надежность/достоверность оценки в заданном диапазоне частот.
min
max
Задачей изобретения является создание способа оценки большой партии однотипных ТС, например выпуск одной модели одинаковой комплектации за год, на соответствие требованиям нормативной документации по уровню излучаемого ЭМП, обеспечивающего высокую надежность/достоверность оценки в регламентируемом диапазоне частот ΔF∈[f; f] по результатам испытаний малой выборки, например не более четырех ТС.
min
max
Задача решается в способе оценки ТС на соответствие требованиям нормативной документации, заключающемся в проведении измерений уровней электрической составляющей излучаемого ЭМП в заданном диапазоне частот ΔF∈[f; f] количественно ограниченной выборки ТС и в сравнении обработанных результатов испытаний с предельно-допустимыми показателями качества.
Указанная задача решается тем, что измерения электрической составляющей излучаемого ЭМП выполняют в заданном диапазоне частот и по результатам измерений вычисляют параметр, характеризующий качество большой партии выпускаемых ТС одной модели одинаковой комплектации, который определяется из выражения:
,
пр
где Е - предельно-допустимая норма электрической составляющей излучаемого ЭМП;
Е - электрическая составляющая ЭМП;
Е
m - наиболее ожидаемое значение максимальных амплитуд спектральных характеристик излучаемого ЭМП ТС, определяемое из выражения:
,
где n - количество испытанных ТС;
E
- эффективная оценка m, определяемая из выражения:
,
i
где E - максимальное амплитудное значение спектральной характеристики излучаемого ЭМП каждого i-го испытуемого ТС;
α
E
α
t - коэффициент, соответствующий заданному уровню надежности определения m, (для наименее допустимой надежности 80%, t=1,886);
S - эффективная оценка разброса максимальных амплитуд спектральных характеристик излучаемого ЭМП ТС, определяемая из выражения:
,
E
σ - разброс максимальных амплитуд спектральных характеристик излучаемого ЭМП ТС, определяемый из выражения:
,
E
где - коэффициент, соответствующий заданному уровню надежности определения σ, (для наименее допустимой надежности 80%, =0,21).
min
max
пр
пр
пр
Партия выпускаемых ТС одной модели одинаковой комплектации считается соответствующей предельно-допустимыми нормам по уровню излучаемого ЭМП в заданном диапазоне частот ΔF∈[f; f], если Р≥Р, где Р - предельно-допустимый показатель качества. Как правило Р≥0,9.
Реализация изобретения и методика работы показаны применительно к АТС. Совершенно очевидно, что предложенный в изобретении способ может быть применен для оценки соответствия требованиям нормативной документации любых отличных от АТС ТС, генерирующих в процессе своей работы ЭМП в широком спектре радиочастот.
Изобретение поясняется следующим чертежом.
min
max
На фиг. 1 изображены измеренные в диапазоне частот ΔF∈[30; 1000] МГц спектральные характеристики напряженности электрической составляющей излучаемого ЭМП трех АТС одной модели одинаковой комплектации и показан принцип выбора амплитудных параметров для оценки соответствия требованиям по уровню излучаемого ЭМП в заданном диапазоне частот ΔF∈[f; f] большой партии выпускаемых АТС одной модели одинаковой комплектации, где:
1 - максимум спектральной характеристики излучаемого ЭМП АТС №1;
2 - максимум спектральной характеристики излучаемого ЭМП АТС №2;
3 - максимум спектральной характеристики излучаемого ЭМП АТС №3;
4 - предельно-допустимая норма.
Любое из ТС, тем более АТС, имеет некоторую вариативность конструкторско-технологических параметров, в частности геометрических размеров щелей и отверстий кузова, геометрических характеристик внутреннего пространства кузова, внутренней структуры и трассировки жгутов проводов, позиционирования блоков электрооборудования, электрических характеристик объектов электрооборудования, которые и определяют конкретную для данного АТС спектральную характеристику излучаемого ЭМП. Учитывая упомянутое, для оценки АТС на соответствие требованиям нормативной документации из спектра измеренных в результате испытаний значений берут только одно максимальное амплитудное значение характеристики излучаемого ЭМП для каждого испытанного АТС из принятой к испытаниям выборки.
Для реализации изобретения выполняют следующие действия:
пр
1. Задают предельно-допустимую норму электрической составляющей излучаемого ЭМП Е, которая выбирается, как правило, из нормативной документации.
min
max
2. Проводят экспериментальные измерения спектральных характеристик излучаемого ЭМП в диапазоне частот ΔF∈[f; f] всех отобранных для испытаний АТС одной модели одинаковой комплектации.
i
3. После измерений спектральных характеристик излучаемого ЭМП всех АТС выбирают в каждой спектральной характеристике максимальное амплитудное значение излучаемого ЭМП E.
4. Вычисляют эффективные оценки наиболее ожидаемых значений максимальных амплитуд  и разброса максимальных амплитуд S спектральных характеристик излучаемого ЭМП АТС.
5. Задают уровень надежности/достоверности для наиболее ожидаемых значений максимальных амплитуд и разброса максимальных амплитуд спектральных характеристик излучаемого ЭМП АТС.
α
α
6. Исходя из заданного уровня надежности задают коэффициенты t и . Для наименее допустимой надежности 80% t=1,886, а =0,21.
E
E
7. Вычисляют наиболее ожидаемые значения максимальной амплитуды m и разброса максимальных амплитуд σ спектральных характеристик излучаемого ЭМП АТС.
8. Определяют параметр P, характеризующий качество большой партии выпускаемых АТС одной модели одинаковой комплектации.
пр
пр
9. Задается предельно-допустимый показатель качества P, который, как правило, выбирается из условия P≥0,9.
пр
10. Параметр Р сравнивается с предельно-допустимым показателем качества P.
пр
min
mах
11. Если P≥P, то партия выпускаемых АТС одной модели одинаковой комплектации считается соответствующей предельно-допустимыми нормам по уровню излучаемого ЭМП в заданном диапазоне частот ΔF∈[f; f].
пр
min
max
12. Если P<P, то партия выпускаемых АТС одной модели одинаковой комплектации считается не соответствующей предельно-допустимыми нормам по уровню излучаемого ЭМП в заданном диапазоне частот ΔF∈[f; f] и производится поиск наиболее интенсивных источников излучения ЭМП и осуществляется их доработка с целью уменьшения уровня ЭМП.
Предлагаемый в изобретении способ оценки ТС на соответствие требованиям нормативной документации по уровню излучаемого ЭМП в заданном диапазоне частот позволяет оценить с заданной достоверностью (надежностью) соответствие нормам большой партии ТС по результатам испытаний количественно ограниченной выборки ТС из данной партии, а в случае несоответствия ТС требованиям нормативной документации произвести поиск наиболее интенсивных источников излучения ЭМП и осуществить их доработку с целью уменьшения уровня ЭМП.