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    最新型5米法暗室的建造

    2009-09-17 电磁干扰与兼容网

        在四年前,我们注意到来自汽车工业的EMC测试的需求增长。随着现在轿车和卡车搭载各种电子装置,使得它们越来越易于受到杂散辐射的干扰,同时车辆本身也是很强的辐射源。

        显然,用我们现有的小型3米法暗室无法满足已出现的这些需要。虽然它们很好地服务于我们的ITE和工业客户,但它们不能提供汽车辐射抗扰性测试要求的200V/m和600V/m场强,同时不提供静噪地板以用于CISPR25辐射发射的项目测试。
        我们的解决方案是建造新型的5米法半电波暗室,其动态范围(10KHz到40GHz),且具有容纳下整个车辆及其武器装备的空间。从2004年3月投入使用以来,该暗室同时继续承担所有ITE、医疗和工业方面的有关测试任务。

        当然,该5米法暗室的建造没有现成的设计方案。对于当前和预期用户急需解决的大量问题,高性能和费效比是首要考虑的。通过细致规划的努力,我们的目标在专用设计,研发和安装过程中都保持在控制范围内。
    本文追溯了5米法暗室从早期概念到最终验收的整个进程。相信该进程对EMC测试工程师能提供启发,而且我们将会继续分享这方面的收获。

    制定物理规格
        从一开始,我们就把重心集中在暗室大约十年使用周期内的效能和利用率上。最终决定制造一个快速组装的5米法暗室。在比较了5米法暗室、传统的3米法暗室、小型化3米法暗室以及3米法/CISPR 25组合暗室的性能/容量后,这一目标被认可。显然5米法暗室比标准的3米法暗室宽出5英尺,长12英尺和高12英尺,可以容易安装我们要求的FCC3米扫描架。同时,暗室能测试大范围尺寸的各类型整车,直到标准全尺寸的载货卡车。
    这一决定通过比较成本而得到确认。涉及到用户情况,即相对3米法暗室5米法暗室增加的特性和功能,选择5米法方案所增加的费用约为80,000美元,却提供了相对大得多的测试能力我们给出的地板和墙壁规格没有不寻常的。外墙由两层钢板中间夹刨花形成,内表面贴装铁氧体块,然后在铁氧体瓦表面粘贴吸波材料。安装时,我们的主要关心是这个“盒子”符合从1KHz到40KHz的屏蔽效能大于100dB的要求。

        其次,我们必须确定我们想要的性能要求,以便建造商可以选配最适合我们要求的角锥吸波材料类型。根据在所有频率的性能要求,具有较高频率的详细要求,和尽可能大的内部空间,我们挑选聚氨酯吸波材料,该材料比聚苯乙烯材料要短些。再者,我们要求内空间的长度大于30英尺,宽度18英尺,高度18英尺。 


        接合和连接的规格也是很传统的。我们选择搭扣型连接器连接侧墙和顶面,以及两个墙表面,在所有的开放处使用末端双尖劈密封件。这一点非常关键,因为对于面积10平方英尺,用于进出车辆的门,是极有可能造成电磁泄漏的地方。

        确定地板载荷也是必要需的。通常额定值为1500磅/平方英尺,但是我们知道,暗室必须承受住来自车辆轮胎接触点的极限负荷,举例来说,机柜上的尼龙脚轮支撑重的航空设备。作为早期调研的一部份,我们已经用了几个月时间调查各个销售工业货车和四轮传动越野车(SUV)的汽车公司的各种产品。基准车型在售的最大车辆是福特的F-350超皮卡车,该车拥有八英尺的车辆底盘。这个数据决定我们要设计能承受 8500磅/平方英尺的地板。

        我们也要为需要水冷却的测试设备铺设管道系统,例如, HVAC(供暖、通风)和某些工业设备。显然,地板要求耐水浸泡以防管道破裂,且需要排水设备。(我们听到过暗室被水浸泡后,损失严重到需要关门和重建的骇人听闻的故事)同时, 对于气动设备,我们需要空气补给达到300磅/平方英寸。为客户通风也是必要的。我们给定的通风线路是冷空气由地板上的通气口抽进,暖空气由天花板上的通风口流出。

        甚至表面上无关紧要的设备也要引起高度重视,特别是灭火系统。由于暗室将在高频率段进行发射测试,我们不能承受测试性能降低,但如果安装的洒水装置从天花板凸出就会引起性能降低。因此,在增加费用的情况下,我们选用带有铁氧体环的伸缩式洒水头。
    规划要进行的较高频率测试,使得被屏蔽的放大器、控制室、以及分离存放客户支持设备的屏蔽间的位置选定至关重要。实际上,我们必须使用最短的连接电缆尽量减少损耗。 由于建筑物高度限制使得我们必须把暗室部分沉到地面下,而附属的房间仍保持与地面同一水平。我们的最佳设计将使用11米昂贵的、低损耗电缆。

        其它相关的设备等就很容易地确定下来。它们是一台10,000磅的液压升降机,用于将重设备从低于地面位置提升到暗室门的入口处;一台承载8000磅的2米转台。另外将电源变化范围从100A,208/480V交流、60Hz、三相,变换到30A可变的直流功率。

    制定性能指标
        分析我们客户对测试需求的期待,我们决定暗室必须符合17个不同的标准,包括EN55011,EN55022,CISPR 25和U.S. FCC B类,部分15和18幅射发射要求。暗室也必须遵从抗扰性标准,如SAE J551,ISO 11452和所有与北美汽车抗扰性相关的标准,还有欧洲相关指令2004/104/EC和军用标准461E。暗室必须设计具有适应性,以保证在超过此类设备通常7到10年的生命周期内,能应付未来快速演变的各种标准。如果暗室可以满足严格的军用标准要求,我们就认为它应该能满足汽车EMC测试的新标准,同时也满足在ITE,医疗器材和工业产品EMC测试范围内的所有标准。另外,暗室具有满足全球试验标准的能力,使得我们可以服务的顾客能具有服务于全球市场的产品。

        所提议的暗室的屏蔽效能必须确定,以保证其能够符合广泛的需求。屏蔽效能在频率高达40GHz时必须大于100dB这一指标要求必须在安装铁氧体瓦和吸波材料前得到测试验证。在暗室里的16个采样点,场(从26MHz到18GHz)的一致性好是另一重点要求。通过预测潜在用户需求, 我们知道我们要提供差异值很大的场强,也就是,与电讯设备的典型EMC测试中的场强电平比有显著差异。对电讯设备或重工业设备场强的变化范围通常从3V/m到约10V/m,而对汽车设备需要大概从70到150V/m,用脉冲进行辐射抗扰测试其场强高达600V/m。军品测试,根据不同的分类,场强甚至要求更高—场强值范围连续从50到200V/m。

    选择供应商
        由高级主管签字,并确定这种规模暗室可用的场地空间后,我们开始了列出并评估供应商的进程。我们编写了56页的询价文件(FRQ),概述了暗室里的所有物理和性能规格。那份文件被送发给7个已签有保密协议的不同承建商。很快明确,有两个承建商不能满足我们的规格要求,另外两个无法让我们相信他们能按规定的时间进度完成安装并最终保质完成。虽然建造一个暗室,即使是3米法暗室,从预备场地到质量合格证签发通常都需要9个月,我们却要求在5个月内完成。

        三个通过初审的厂商被邀请来参加会议。通过会议面对面与他们的项目经理和设计工程师讨论,我们能够详细了解他们的技术能力,项目管理经历,成本控制,以及应急方案。当我们进入正式合同商谈时,我们能运用不同工作经验和专业技能,以减少往往增加的较大超支,包括建筑物维修和获得建筑许可证。

    管理安装
        与承建商密切协作是实现快速、安全可靠安装暗室的关键。建造过程中,我们依靠自身的经验进行所有的现场准备和项目管理,承建商负责提供用于现场安装的暗室元件和组件。因此我们省去了支付交钥匙工程的费用;从2003年11月27 日破土动工,新暗室用了不到四个月就于2004年2月28日通过整体验收。

        我们的三个月准备工作真正见效了。早在工程进行前,我们确定了暗室的选址,可保证其建筑内的支撑柱只要一根需要加强(如选址改变可能意味着增加好几万的费用)。我们也知道地方建筑法规不允许我们升高建筑物的屋顶高度来适应暗室超高的高度。唯一选择是往地下挖八英尺,这样方案带来了其他一系列的挑战。举例来说,我们在拿到三个入围厂商的最后的设计图纸后,我们需要确定能保证往地下开挖时不损毁地下的管线设施。同时,我们必须征得房主同意进行如此大规模的开挖。另外,我们必须考虑一个应急计划,即假如我们不用这个房屋时,须回填开挖的坑洞。
    我们发现另一成功的关键是让我们自己的职员承担项目经理的角色。我们人员选择和操持了大部分子项目的服务,包括对电源接入暗室的电工的角色。我们也确保承建商的工作团队(通常两个工程师,铺设重的地板砖则需另增加一个)有方便的工作空间,可以24小时使用设备。

    控制总费用
        从采购、安装到验收的整个过程,依据相关规格要求建造的5米法暗室费用很容易就达百万美元。幸运地是,我们能完成该项目的费用远少于此,这些费用的节省归功于详细充分的前期准备工作和细心的施工管理。例如,我们的询价文件(FRQ)包括更换零部件和免费维修服务的五年质量担保,而不是通常大多数暗室制造商提供的标准二年质量担保。那一契约条款已经给我们带来了效益,此后涉及小的维修就不再付费用了。同时,制造暗室的材料使用寿命期为10年。我们打破签署合同后先付百分之五十项目款的常规,而是根据工程进度节点商谈付款问题。最后我们为工程超期加入了严厉的罚款条款(每天高达6,000美元)。

    结论
        从2004年初起,暗室已经具备了为许多客户开展EMC符合性认证服务的条件。我们强调资产使用效率且保证暗室几乎所有的时间都有人值守。这些重视措施有助于把运营费用控制在许可范围内;有助于维持一个最佳的测试计划安排;且支持我们24小时提供服务和测试项目平均有3到5天时间的提前量。我们相信我们在这样大型测试设施上的经验,包括规划、采购和安装,对所有测试工程师都具有参考价值。它使我们确信广泛细致准备工作的价值以及内部拥有各种专业技术小组的重要性。它也强调有条不紊地进行项目规划、预算,谈判、和费用控制的价值。当产品开发费用受到更为严格控制,发布时限更加紧凑,高效提供快速和准确的EMC 测试能力变得越加重要。(转载于电磁干扰与兼容网http://www.interferencetechnology.cn/)


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