工業以太網現場如何檢測電磁幹擾信號

現場電磁幹擾的尋找和記錄其實是個非常複雜的問題，牽涉到很多因素。

1.記錄時長：當幹擾一直都存在時，那麼沿著鏈路有可能較快找到，但通常情況下幹擾時斷時續、時強時弱，根本無法準確記錄。如果一個幹擾源出現的頻次很低（一年才幾次），那就需要監控/記錄很長時間才有可能像大海撈針一樣找到幹擾源，這是非常困難的事情。而對於間歇性故障，記錄時長持續一天、一周甚至一個月是常事。

2.記錄位置：不幸的是，幹擾進入的位置是不一樣的甚至是隨機的，所以不同位置記錄到的幹擾是不同的，當幹擾信號探測天線(頻譜儀)放在某個固定位置時檢測出來的幹擾很小，可能是因為沒有靠近真正的幹擾源。一條鏈路的總長會超過100米，記錄不穩定出現的幹擾，極端情況可能需要每間隔0.5米就放置一台測試儀，另外，由於頻譜探測天線有一係列的尺寸，線纜在經過穿越管/槽/橋/架/井時幾乎沒有可供安置探測儀的任何空間。所以，現場準確探測幹擾源有時候是幾乎不太可能的事情。

3. 頻譜和功率分布：實際上每個頻率上的幹擾強度都需要檢測，這需要頻譜儀以連續掃描的方式進行探測，有可能錯過被探測的幹擾頻譜。現場探測與實驗室探測差別很大，實驗可進行仿真環境下針對單個對象/設備進行EMC（電磁兼容）測試，例如測試家用微波爐釋放的幹擾，隻要微波爐一直開機工作，在周圍用測試儀器對靜態連續釋放幹擾的設備在整個頻譜範圍都進行測試，但在工業現場幹擾源眾多且幹擾時間不連續、頻譜分布複雜且不穩定。有時，幹擾能量是由瞬間多個幹擾源疊加達到的合成頻譜幹擾功率，出現的時機非常難以被捕獲。

因此，由於記錄時長、探測位置、幹擾出現時機、幹擾頻譜及其功率分布/合成等因素，加上複雜的布線路由(穿越管/槽/橋/架/井係統)，在工業環境現場測試電磁幹擾事實上會變得非常困難，是一個幾乎不可能完成的任務！所以，人們轉而更重視對已知設備的EMC合格性檢測。為了最大程度減少合格EMC設備的偶發幹擾(例如因設備損壞、安裝不規範、開關接觸不良、電源故障打火、接地不良時釋放出較強的幹擾等)，各國的國家標準標均要求對設備做定型EMC檢測、出廠EMC檢測、定期EMC檢測或輪檢、巡檢。但有時候，即便知道某些設備EMC不合格，也無法找到在經過現場安裝後仍然能有效徹底屏蔽所有幹擾的方法。

那麼，對於現場複雜電磁幹擾帶來的困擾就真的束手無策嗎？當然不是！當上述原因幹擾源難以探測的時候，人們開始轉換思路，轉而測試布線係統接收到的幹擾頻譜或測試布線係統的抗幹擾能力。如果抗幹擾能力足夠強(例如EMI達到了3級)，則幾乎就不懼怕那些在不確定時間、不確定位置、以不確定頻譜(或合成頻譜)、不確定(合成)強度侵入的複雜電磁幹擾能量了。

如何驗證線纜的抗幹擾能力？工業以太網要依據什麼國際標準測試？具體需要測試哪些參數？怎樣對布線全周期進行測試？後期的工業以太網布線問答係列將繼續講解。