一种多频电磁敏感度试验的优化分组方法与流程

本发明涉及一种多频电磁敏感度试验的优化分组方法，属于敏感度测试技术领域。

背景技术：

电磁兼容作为电子产品中一个非常突出的要素，它要求设备具有符合相应标准的电磁敏感度和电磁发射能力。为考察设备的电磁敏感度，GJB 151B-2013对电磁敏感度的试验要求和测量给出规定。对被试品进行步进式扫描时，设备需要在每一个调谐频率上至少驻留3s或被试品的响应时间(取大者)。当测试频率很多时，试验就存在耗时长的问题。

北京航空航天大学提出的现有的传导敏感度多频测试系统，是先对待测频率进行分组测试，然后对分组测试中表现出敏感现象的分组所包含的频率进行逐一测试。由于敏感度测试耗时和测试的次数成正相关，多频分组测试减小了测试的次数，但该测试系统进行多频测试时，由于信号源输出功率的限值，每组内频率的选择在保证总功率均衡分配的基础上，使每组内测试频率点数尽可能多，虽然比GJB 151B-2013测试效率提高了一些，但总体测试效率还是无法满足实际需求，因此测试效率有需要提高。在此基础上，本发明应运而生。

技术实现要素：

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种多频电磁敏感度试验的优化分组方法，从分组效率的角度入手，假设被试系统为线性系统，且信号源的输出功率不受限的情况下，通过分析测试频率的个数和可能的敏感频率个数之间的关系，设置分组中最优的测试频率个数，并在每轮分组测试后去除未表现出敏感现象的分组，缩小测试频率个数的范围，使分组测试的效率得到更大的提高。

本发明技术解决方案：一种多频电磁敏感度试验的优化分组方法，步骤如下：

步骤一、获取测试信息。根据被试品的特性，确定被试品的测试频率范围，并由GJB 151B-2013(MIL-STD-461G)中对电磁敏感度试验的步进要求计算出被试品的测试频率，被试品测试频率的总数为A。用户根据被试品或同类产品之前的敏感度测试经验，给出被试品可能存在的最大的敏感频率的个数B。

步骤二、获得分组参数。根据步骤一给出的频率信息，给出最优的分组情况：测试的分组次数每次分组的组数为eB。

步骤三、进行分组测试。将所有待测频率平均分成eB组，对各个组进行敏感度测试，测试结束后，去除未表现敏感现象的分组包含的频率。

步骤四、重复执行次步骤三。(次要取整)。

步骤五、上述过程完成分组测试，然后对分组测试剩余的频率进行逐次测试，判断他们是否为敏感频率。

以下对上述的分组参数进行说明：

假设某一敏感度测试的测试频率总数为A，根据以往的测试经验给出该被试品可能的最大敏感频率个数为B，A、B均为正整数。完成对该被试品敏感度测试需要进行k(k为正整数)轮分组测试；并要求每轮的分组数大于可能的最大敏感频率个数，这样总存在不含有敏感频率的分组，即该组未出现敏感现象，就可以将该组包含的频率去除，达到缩小测试频率个数的目的，又由于分组数小于最大测试频点个数，所以设每轮测试的组数依次为m₁B、m₂B、…、m_kB(m₁、m₂、…、m_k为大于1的系数)。分组过程考虑最不理想的情况，即每个组中只有一个敏感频率，此时本发明分组测试方法所提高的效率为提高的最低效率。由于在分组过程中，多次对A进行除法操作，为便于计算，假设A取值满足对其作除法运算后余数为零。分组过程如表1所示：

表1分组测试过程

根据表1可知，要筛选出所有敏感频率，进行测试的次数y包含两部分，分别为分组测试的次数m₁B、m₂B、…、m_kB，和逐个测试的次数所以得到总测试次数：

$y=m_{1}B+m_{2}B+...+m_{k}B+\frac{A}{m_1{m}_2...m_k}---\left(1\right)$

由于最优分组方法的目的是保证总测试次数最少，所以应该求证m₁、m₂、…、m_k为多少时，y能取到最值。令y分别对m₁、m₂、…、m_k求一阶导、二阶导，并令一阶导数为零，以y对m₁求导为例，为y对m₁的一阶导数，为y对m₁的二阶导数：

$y_{m_1}^{\′}=B-\frac{A}{m_1^2{m}_2...m_k}=0---\left(2\right)$

$y_{m_1}^{\′\′}=\frac{2A}{m_1{m}_2{m}_4...m_k}{m}_1^{-3}\>0---\left(3\right)$

解得：

$m_1=\sqrt{\frac{A}{{\mathrm{Bm}}_1{m}_2\mathrm{...}{m}_k}}---\left(4\right)$

$y_{m_1}^{\′\′}>0---\left(5\right)$

同理有：

$m_2=m_3=...=m_k=\sqrt{\frac{A}{{\mathrm{Bm}}_1{m}_2\mathrm{...}{m}_k}}---\left(6\right)$

$y_{m_2}^{\′\′}>0,y_{m_3}^{\′\′}>0,...,y_{m_k}^{\′\′}>0---\left(7\right)$

分别为y对m₂、m₃、m_k的二阶导数。所以，各轮分组的组数为一个固定常数时，设为m₁＝m₂…＝m_k＝m，能使总的测试次数取到最值，并且由于y对m的二阶导数大于零，所以此时y取得最小值。于是，表1的分组过程可以转换为表2所示：

表2分组测试过程

此时，完成敏感度测试要检测的次数为：

$y=kmB+\frac{A}{m^k}---\left(8\right)$

在以上论述的基础上，讨论k、m为何值时，使得y最小。y分别对k、m求导，并令导数为零：

y′_m＝kB-Akm^-k-1＝0 (9)

y′_k＝mB-Am^-klnm＝0 (10)

y′_m、y′_k分别为y对m、k的一阶导数，解得：m＝e,即每轮分组的组数为常数eB。y关于k、m的二阶导为：

y″_mm＝A(k+1)km^-k-2 (11)

y″_mk＝Am^-k(lnm)² (12)

y″_mk＝B+Akm^-k-1lnm-Am^-k-1 (13)

y″_mm为y对m的二阶导数，y″_kk为y对k的二阶导数，y″_mk为y对m先求一阶导数，再对k求二阶导数，将m＝e,代入上述式子，得到：

y″_kk＝eB (14)

$y_{mm}^{\′\′}=\frac{B}{e}ln\frac{A}{B}(ln\frac{A}{B}-1)---\left(15\right)$

$y_{km}^{\′\′}=B(ln\frac{A}{B}-1)---\left(16\right)$

由于

${y_{km}^{\′\′}}^2-y_{mm}^{\′\′}{y}_{kk}^{\′\′}=B^2(1-ln\frac{A}{B})---\left(17\right)$

且

y″_kk＝eB>0 (18)

所以当时，y″_km²-y″_mmy″_kk<0,此时为y的最小值。所以，m＝e,为最优的分组方法，即共进行轮分组，每轮分组组数为eB，e为自然常数，约等于2.71828，本发明实施实例取2.70或2.71。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明与北航现有的敏感度测试相比，北航现有的多频测试从功率受限的角度入手，每组内频率的选择考虑功率高低搭配，在保证总功率均衡分配的基础上，使每组内测试频率点数尽可能多，测试效率受到了限制；本发明则在北航传导敏感度测试系统上从最优分组方法(最高效分组方法)入手，考虑了每组最优的测试频率个数，并在每次分组测试后减少测试频率的总数，缩小测试范围，使分组测试的效率得到更大的提高。

附图说明

图1是本发明多频电磁敏感度试验的优化分组方法测试流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和实例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明提出多频电磁敏感度试验的最优化分组方法，包括下列处理步骤：

步骤一、获取测试信息。根据被试品的工作频带，确定被试品的测试频带范围，并由GJB151B-2013中对电磁敏感度试验的步进要求计算出被试品的测试频率，如被试品测试频率的总数为A＝10000。根据被试品或同类产品之前的敏感度测试经验，如以往测试中常见的敏感频率和敏感频率的数量，给出被试品可能存在的最大的敏感频率的个数为B＝100。

步骤二、获得分组参数。根据步骤一给出的频率信息，并通过上述分析确定最优的分组方法：eB＝270，即共进行3次分组，每次分组的组数约为270。

步骤三、进行分组测试。将所有待测频率平均分成270组，对各个组进行敏感度测试，测试结束后，去除未表现敏感现象的分组包含的频率。

步骤四、重复执行3次步骤三(此处对取整)。

步骤三、四用下表来说明。在计算过程中可能存在有余数，这里对计算结果做适当处理，由于求解过程中的余数都比较小，与测试频率个数10000相比很小，不予考虑。e的取值尽量使本次分组的频率总数接近上次分组的剩余频率数，所以第一、三次分组e取2.70，第二次分组e取2.71。

步骤五、上述过程完成分组测试，下面对分组测试剩余的频率进行逐次测试，判断他们是否为敏感频率。

根据上述测试步骤，当总测试频率个数为A为10000，可能的最大敏感频点个数B为100时，需要进行轮分组测试，每轮的分组数eB约为270，分组测试次数为270+271+270＝811次，逐个测试要进行466次测试，多频电磁敏感度试验的优化分组方法共需要进行811+466＝1277次测试，与逐个检测进行10000次测试相比，效率提高87％。