Fachbeitrag | EMV-Richtlinie 08.08.2016

Messunsicherheit bei Störfestigkeitsprüfung

Die EMV-Grundnorm DIN EN 61000-4-10 (IEC 61000-4-10) beschreibt eine Störfestigkeitsprüfung, bei der eine strahlungsgeführte, gedämpft schwingende Störgröße (Magnetfeld) auf einen Prüfling mit gegebenenfalls angeschlossenen Leitungen einkoppelt.

Die Störfestigkeitsprüfung selbst sieht vor, dass eine Prüfstörgröße, die den zeitlichen Charakteristika eines gedämpft schwingenden Impulses nach DIN EN 61000-4-18 entspricht, in eine Antenne eingespeist wird und die Reaktion des Prüflings auf das von dieser Antenne erzeugte, gedämpft schwingende Magnetfeld beobachtet und überwacht wird. Die Frequenz der gedämpften Schwingung kann 100 kHz oder 1 MHz betragen. Die für eine Bewertung der Übereinstimmung mit den Anforderungen der Prüfnorm interessierende Messgröße ist das Verhalten des Prüflings. Sein Verhalten wird mit vorher festgelegten Bewertungskriterien (beispielsweise spezifiziert in Produktnormen) verglichen und dieser Vergleich liefert letztlich die Aussage, ob die Prüfung bestanden ist oder nicht.

Hier wird allerdings die Unsicherheit bezüglich des Verhaltens des Prüflings nicht weiter betrachtet, sondern lediglich derjenige Teil der Unsicherheit, der mit der Prüfstörgröße, d.h. dem gedämpft schwingenden Magnetfeld, selbst verbunden ist. Diese Prüfstörgröße wird physikalisch durch eine Reihe von Kennwerten beschrieben, beispielsweise der (erste) Spitzenwert Pk1 der Feldstärke dieses Magnetfelds. Mit der Angabe dieses (ersten) Spitzenwerts sind in der Regel Unsicherheiten verbunden (z.B. die Messung eines Kennwerts im Rahmen einer Kalibrierung mit vorhandener Kalibrierunsicherheit) und diese gilt es letztlich zu ermitteln, um den Grad der Übereinstimmung einer verwendeten Prüfausrüstung mit den Anforderungen einer Norm beschreiben zu können.

Einschränkungen bzw. Randbedingungen

Für die folgenden Betrachtungen und Überlegungen sollte sich der Anwender noch über folgende Einschränkungen bzw. Randbedingungen bewusst sein:

Die zu ermittelnde Unsicherheitsbilanz ist auf diejenigen Beiträge beschränkt, die durch die Messausrüstung verursacht werden; bei diesen Beiträgen handelt es sich vorwiegend um solche, die nach der Ermittlungsmethode B bestimmt werden. Um das Bild dennoch relativ vollständig zu gestalten, wird auch ein Beitrag berücksichtigt, für den die Ermittlungsmethode A anzuwenden ist.

Weiterhin wird angenommen, dass für die Angaben der Unsicherheiten ein Vertrauensniveau von 95 % zutrifft, sowie, dass die einzelnen Beiträge zur gesamten Unsicherheit nicht miteinander korreliert sind, d.h. unabhängig voneinander bestimmt werden können.

Beiträge zur Unsicherheit bei der Störfestigkeitsprüfung

Die Prüfstörgröße „gedämpft schwingendes Magnetfeld“ besitzt mehrere Kennwerte, die in Kapitel 6.4 von DIN EN 61000-4-10:2016 spezifiziert sind (siehe dort Tab. 2 und 3). Im Einzelnen handelt es sich bei diesen spezifizierten Kennwerten um:

  • Scheitelwert Ip des in die Antenne eingespeisten Stromimpulses
  • Scheitelwert Hp des von der Antenne erzeugten, gedämpft schwingenden Magnetfelds
  • Spulenfaktor kCF der Antenne (Rahmenantenne mit der Beziehung: Hp = kCF x Ip)
  • Schwingungsperiode (für die beiden Frequenzen 100 kHz und 1 MHz der gedämpften Schwingung)
  • Wiederholrate des gedämpft schwingenden Stromimpulses/Magnetfelds
  • Abklingverhalten eines gedämpft schwingenden Impulses

Für die Störfestigkeitsprüfung gegen gedämpft schwingende Magnetfelder nach DIN EN 61000-4-10 wird ein Impulsgenerator verwendet, der eine Impulsform entsprechend DIN EN 61000-4-18 liefert. Es wird die Impulsform des vom Generator gelieferten Stroms kalibriert, aus der zusammen mit dem Faktor der verwendeten Antenne/Induktionsspule die Kalibrierung des impulsförmigen Magnetfelds folgt.

Weiteres hierzu finden Sie in unserem Produkt „Elektromagnetische Verträglichkeit“.

Autor: Bernd Jäkel