Kun EMI-suojaushuone on asennettu, valmiiden seinien ja ovien katsominen ei kerro, tarjoaako huone todella tarvittavan sähkömagneettisen eristyksen.
Ainoa käytännöllinen tapa varmistaa sen suorituskyky on mitata valmiin kotelon suojauksen tehokkuutta.
Tämä on erityisen tärkeää EMC-laboratorioissa, elektronisten laitteiden testauslaitoksissa ja korkeajännitetestausympäristöissä. Suojausvaatimus määritellään yleensä tietyllä taajuusalueella, joten yhdellä taajuudella hyvin toimivan huoneen ei voida automaattisesti olettaa toimivan yhtä hyvin koko alueella.
Suunnitteluprojektissa suojauksen tehokkuuden testaus ei siis ole vain viimeinen muodollisuus. Se on prosessi, jolla varmistetaan, täyttääkö valmis suojausjärjestelmä suunnitteluvaatimukset.
Mitä suojauksen tehokkuus tarkoittaa?
Suojauksen tehokkuus kuvaa kuinka paljon kotelo vähentää sähkömagneettista kenttää, joka siirtyy suojarakenteen toiselta puolelta toiselle.
Se ilmaistaan tavallisesti desibeleinä tai desibeleinä.
Perussuhde voidaan esittää seuraavasti:
SE(dB)=20 log₁₀(E1/E2)
jossa E1 edustaa sähkömagneettisen kentän voimakkuutta mitattuna ilman suojaestettä ja E2 edustaa kentän voimakkuutta mitattuna suojaesteen ollessa paikallaan.
Esimerkiksi jos kentänvoimakkuutta pienennetään kertoimella 100, vastaava vaimennus on 40 dB.
Varsinaisessa suojaus{0}}huonetestauksessa mittausasetus on monimutkaisempi kuin pelkkä mittarin sijoittaminen huoneen sisä- ja ulkopuolelle. Testimenetelmä, taajuusalue, antennikokoonpano, lähteen sijainti ja mittauspaikka vaikuttavat kaikki tulokseen.
Tästä syystä suojauksen tehokkuutta on mitattava vakiintuneen testimenettelyn mukaan epävirallisen vertailun sijaan.
Miksi taajuusalue on tärkeä?
Suojaushuoneella ei ole yhtä ainoaa suojauksen tehokkuusarvoa, joka pätee jokaiseen taajuuteen.
Sähkömagneettinen suojaus on taajuudesta{0}}riippuvainen.
Sama huone voi tuottaa eri vaimennusta eri taajuuksilla, koska sähkömagneettisen kentän ja suojarakenteen välinen vuorovaikutus muuttuu taajuuden mukaan.
Tästä syystä projektispesifikaatiossa tulisi määritellä taajuusalue, joka on testattava.
Tämä on erityisen tärkeää EMC-laitoksille, koska laitteet ja testausmenetelmät voivat kattaa suhteellisen laajan taajuusalueen.
Jos valmistaja yksinkertaisesti ilmoittaa, että huone tarjoaa "korkean suojauksen tehokkuuden" määrittelemättä asiaankuuluvaa taajuusaluetta ja testiolosuhteita, tiedot eivät riitä tekniseen vertailuun.
Kuinka testi yleensä suoritetaan?
Yleisenä ideana on luoda tunnettu sähkömagneettinen kenttä suojakotelon ulkopuolelle ja mitata kentän taso vastaavassa testikohdassa.
Mittaus toistetaan sitten suojaustilassa lähteen ja vastaanottavan laitteen välillä.
Vertailumittauksen ja suojakotelon kautta saadun mittauksen välinen ero edustaa suojausjärjestelmän aikaansaamaa vaimennusta.
Käytännön testauksessa mittaus voidaan suorittaa useilla taajuuksilla ja paikoilla.
Tarkka järjestely riippuu sovellettavasta testausmenetelmästä ja arvioitavan suojauslaitteiston tyypistä.
Tarkoituksena ei ole vain saada yksi vaikuttava luku. Tavoitteena on määrittää, säilyttääkö valmis huone vaaditun suojauksen suorituskyvyn koko määritellyllä testialueella.
Mitä laitteita käytetään?
Tyypillinen suojauksen tehokkuuden testikokoonpano voi sisältää signaalilähteen tai lähetysjärjestelmän, lähetys- ja vastaanottoantennit, spektrianalysaattorin tai sopivan mittausvastaanottimen, kaapelit ja niihin liittyvät mittauslaitteet.
Laitteen kokoonpano riippuu taajuusalueesta ja sovellettavasta testausmenettelystä.
Lähettävä antenni tuottaa sähkömagneettisen kentän, kun taas vastaanottojärjestelmä mittaa kentän voimakkuutta.
Vertailutaso määritetään ennen kuin suojakotelo viedään mittausreitille. Testi toistetaan sitten suojahuone paikoillaan.
Kahden mittauksen välinen ero muodostaa perustan suojauksen tehokkuuden laskemiselle.
Myös itse mittauslaitteiston tulee olla sopiva testattavalle taajuusalueelle. Yhdelle taajuusalueelle suunnitellun testijärjestelmän ei pitäisi yksinkertaisesti olettaa tarjoavan luotettavia tuloksia toisella taajuusalueella.
Huone on testattu täydellisenä järjestelmänä
Yksi tärkeä seikka on, että testissä ei arvioida vain sen seinissä käytettyä terästä tai muuta sähköä johtavaa materiaalia.
Tällä erottelulla on merkitystä.
Suojaushuoneessa voi olla erinomainen seinämateriaali, mutta se tuottaa silti huonoja kokonaistuloksia oven, liitoksen, kaapeliliitännän tai tuuletusaukon ongelman vuoksi.
Testauksen aikana kaikki nämä komponentit ovat käytännössä osa samaa sähkömagneettista koteloa.
Siksi suojauksen tehokkuuden testaus voi paljastaa ongelmia, joita ei voida tunnistaa silmämääräisesti tarkastelemalla huonetta.
Suojaovet vaativat erityistä huomiota
Suojaovi on usein yksi tärkeimmistä tarkistettavista kohdista.
Suljetun suojaoven on säilytettävä sähköinen jatkuvuus ympäröivän karmin kanssa. Jos kosketuspinta on vaurioitunut, likaantunut, kohdistettu väärin tai jos kosketus ei ole riittävä, voi tapahtua sähkömagneettista vuotoa.
Suuret liukuovet voivat vaatia lisähuomiota koonsa ja mekaanisen liikkeensä vuoksi.
Ilmatiiviin suojausliukuoven on myös täytettävä sekä sähkömagneettiset suojaus- että tiivistysvaatimukset sovelluksesta riippuen.
Jos suojahuone ei läpäise testiään tietyillä taajuuksilla, ovi tulisi siksi olla yksi tutkittavista alueista.
Kaapeliläpiviennit voivat vaikuttaa testitulokseen
Sama periaate koskee teho- ja signaaliliitäntöjä.
Suojaushuone ei voi toimia ilman kaapeleita, mutta jokainen suojauksen rajan ylittävä kaapeli luo mahdollisen polun sähkömagneettisille häiriöille.
Jos suodatin- tai kaapelin{0}}läpivientijärjestelmää ei ole asennettu oikein, huone ei ehkä saavuta odotettua suojaustehoa, vaikka pääkotelo on oikein rakennettu.
Vianmäärityksen aikana insinöörien tulisi siksi tutkia kaapeliliitännät sen sijaan, että oletetaan, että ongelman on oltava seinäpaneeleissa.
Tämä on erityisen tärkeää EMC-testaushuoneissa, joissa on suuria määriä testauslaitteita ja mittauskaapeleita.
Myös tuuletusaukot on otettava huomioon
Ilmanvaihto on toinen välttämätön läpivienti.
Normaali tuuletusaukko loisi suoran sähkömagneettisen reitin suojakotelon läpi. Suojatut tuuletusrakenteet on siksi suunniteltu mahdollistamaan ilman virtaus säilyttäen samalla vaaditun sähkömagneettisen vaimennuksen.
Jos ilmanvaihtojärjestelmä on asennettu väärin, vaurioitunut tai se ei sovellu määritetylle taajuusalueelle, se voi vaikuttaa testitulokseen.
Tästä syystä suojauksen tehokkuutta tulee aina arvioida huoneen ollessa valmiina.
Mitä tapahtuu, jos suojahuone läpäisee testin?
Epäonnistunut testi ei välttämättä tarkoita, että koko suojarakenne on rakennettava uudelleen.
Ensimmäinen vaihe on yleensä tunnistaa sähkömagneettisen vuodon paikka.
Insinöörit voivat tarkastaa suojaoven, paneelien liitokset, lattia- ja kattoliitännät, kaapeliläpiviennit, suodattimet, ilmanvaihtorakenteet ja muut liitännät.
Myös ongelman esiintymistiheys voi tarjota hyödyllistä tietoa.
Jos huone esimerkiksi toimii hyvin suurimman osan testialueesta, mutta osoittaa merkittävästi vaimennusta tietyllä taajuusalueella, insinöörit voivat tutkia, vaikuttaako jokin tietty aukko, liitäntä tai komponentti tulokseen.
Tämä on yksi syy, miksi testaus eri taajuuksilla on paljon informatiivisempaa kuin huoneen tarkistaminen vain yhdessä pisteessä.
Miksi asennuksen laatu vaikuttaa mittaukseen
Suojahuone voidaan suunnitella oikein paperille, eikä se silti saavuta odotettua tulosta asennuksen jälkeen.
Syy on yksinkertainen: suojauksen tehokkuus kuuluu valmiiseen rakenteeseen.
Paneeliliitokset, hitsaussaumat, ovien kohdistus, kosketuspinnat, suodattimet ja kaapeliliitännät on asennettava oikein.
Modulaarisissa suojahuoneissa paneelien välinen liitäntä ansaitsee erityistä huomiota.
Hitsatuissa suojahuoneissa hitsatun rakenteen jatkuvuus ja laatu tulee tärkeäksi.
Suuret suojaovet vaativat myös tarkan asennuksen, koska mekaaninen kohdistus vaikuttaa suoraan oven ja sen karmin väliseen kosketukseen.
Lopullinen mittaus antaa siis tietoa sekä suunnittelusta että toteutuksen laadusta.
Miten testituloksia tulisi arvioida?
Mitattuja tuloksia tulee verrata hankkeelle määriteltyyn suojauksen tehokkuusvaatimukseen.
On tärkeää verrata samanlaista samankaltaiseen.
Taajuusalue, testimenetelmä, mittauskonfiguraatio ja vaadittu vaimennus on otettava huomioon tuloksia arvioitaessa.
Yksittäinen dB-arvo ilman vastaavaa taajuutta ja testiolosuhteita ei anna tarpeeksi tietoa suojahuoneen suorituskyvyn arvioimiseksi.
Ostajien tulee siksi pyytää valmistajia määrittelemään selkeästi ilmoitettuun suojauksen tehokkuuteen liittyvät testiolosuhteet hankintaa ja hyväksyntää varten.
Suojauksen tehokkuuden testaus on hyödyllinen myös vianmäärityksessä
Testauksesta ei ole hyötyä vain, kun uusi huone valmistuu.
Se voi myös auttaa diagnosoimaan suorituskyvyn muutoksia suojauslaitoksen käyttöiän aikana.
Jos huone täytti aiemmin suojausvaatimuksensa, mutta sen suorituskyky on myöhemmin heikentynyt, uusi mittaus voi auttaa selvittämään, liittyykö ongelma suojaoveen, kosketuspintoihin, vaurioituneisiin liitoksiin, muuttuneisiin kaapeliliitäntöihin tai muihin tilan muutoksiin.
Tämä tekee säännöllisestä tarkastuksesta erityisen hyödyllisen laitoksissa, joissa suojauksen suorituskyky on suoraan yhteydessä testin tarkkuuteen.
Mitä suojaustestivaatimukseen pitäisi sisällyttää?
Ennen suojahuoneen valmistusta ostajan ja valmistajan tulee sopia perustestausvaatimuksista.
Näitä ovat yleensä vaadittu suojauksen tehokkuus, taajuusalue, sovellettava testausmenetelmä, mittausolosuhteet ja hyväksymiskriteerit.
Myös varsinainen hakemus on otettava huomioon.
Yleiseen laboratoriokäyttöön tarkoitetulla EMI-suojaushuoneella voi olla erilaiset vaatimukset kuin EMC-testaukseen tai osittaisen purkauksen testaushalliin.
Siksi testispesifikaatio tulee liittää huoneen käyttötarkoitukseen sen sijaan, että se kopioidaan yleisestä suojaus{0}}huonemäärityksestä.
Lopullinen testi mittaa koko suojausjärjestelmän
Tärkeintä on, että suojauksen tehokkuuden testaus arvioi huoneen täydelliseksi sähkömagneettiseksi koteloksi.
Seinämateriaali muodostaa perustan, mutta lopputulokseen vaikuttaa jokainen suojarajan osa.
Ovet, liitokset, kaapeliläpiviennit, suodattimet, ilmanvaihtorakenteet ja asennustyöt voivat kaikki vaikuttaa mittaukseen.
Tästä syystä hyvä suojausprojekti ei lopu, kun huone on koottu. Valmis kotelo on testattava projektin vaatimusten mukaisesti, ja mahdolliset heikkoudet on tunnistettava ja korjattava ennen kuin laitos alkaa normaalisti.
EMC-laboratorioille ja teollisille testauslaitoksille tämä lopullinen tarkastus tarjoaa jotain, mitä silmämääräinen tarkastus ei voi: mitattavissa oleva näyttö siitä, että suojaushuone tarjoaa vaaditun sähkömagneettisen vaimennuksen määritetyllä taajuusalueella.
