在航空电子、汽车电子以及军用设备领域，雷击事件虽不直接击中设备，但通过电磁感应在电缆线束、电源线或信号线上产生的高压瞬态脉冲，可能导致系统误动作、数据损坏甚至永久失效。间接雷击测试正是模拟这些感应瞬态效应，评估设备抗扰度能力，符合RTCA DO-160、MIL-STD-461G等标准，确保产品在极端雷电环境中可靠运行。
间接雷击测试原理
间接雷击效应主要通过电磁耦合产生瞬态电压/电流，包括单次脉冲、多脉冲串和多 burst。测试使用专用瞬态发生器（如雷击波形发生器），通过引脚注入（Pin Injection）或电缆束注入（Cable Bundle Induction）方式施加标准化波形，模拟感应过压/过流。
主流标准波形对比
不同标准定义了多种波形，以覆盖各种感应场景。以下表格对比航空领域主流波形（以DO-160G Section 22为例）：
| 波形编号 | 类型 | 典型参数（电压/电流） | 上升时间/持续时间 | 适用注入方式 | 典型应用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| Waveform 1 | 双指数电压波形 | 峰值高达6.4kV | 6.4μs / 70μs | 引脚注入 | 高压单次感应 |
| Waveform 3 | 双指数电流波形 | 峰值高达1200A | 6.4μs / 70μs | 电缆束注入 | 强电流感应 |
| Waveform 4 | 双指数电压波形 | 峰值300V/750V | 0.1μs / 6.4μs | 引脚注入 | 快速上升瞬态 |
| Waveform 5A | 双指数电压/电流波形 | 峰值300V/300A | 40μs / 120μs | 引脚/电缆束 | 多次打击效应 |
| Waveform 5B | 类似5A但更高能量 | 峰值更高 | 50μs / 500μs | 电缆束 | 持续感应 |
关键特点：波形生成需精确控制上升沿（<10ns误差）和峰值（±10%容差）。
波形生成方法
1. 设备要求
- 专用雷击瞬态发生器（如EMC Partner AVI3000、Teseq系列）。
- 高压耦合网络、电流探头、衰减器。
- 示波器（带宽≥1GHz）用于波形验证。
2. 生成步骤
- 设置发生器参数（波形类型、级别、极性）。
- 空载校准：无EUT连接，验证开路电压/短路电流波形。
- 负载校准：连接50Ω负载，调整至标准容差。
- 施加到EUT：单次、多脉冲（10次/秒）或多burst模式。
3. 多脉冲与多burst
- 多脉冲：同一波形重复数百次，模拟多次雷击。
- 多burst：不同波形组合序列，测试累积效应。
波形判定标准
- 峰值：±10%（电压）/ ±20%（电流）。
- 上升时间：从10%到90%峰值的时间，误差±20%。
- 持续时间：50%峰值宽度，误差±20%。
- 能量积分：某些波形需验证波形积分（Joule积分）。
- 重复性：连续10次波形叠加，偏差小。
判定工具：高带宽示波器 + 专用软件自动计算参数。
关键注意事项
- 安全操作 → 高压瞬态，测试区隔离，戴绝缘防护。
- 接地规范 → 单点接地，避免地环路干扰波形。
- 电缆布局 → 电缆束测试时固定高度（5cm以上地面），模拟机身结构。
- 级别选择 → 根据设备安装位置（A区暴露多用高级别）。
- EUT监测 → 测试中实时监控功能状态，记录A/B/C级性能。
常见问题：
- 波形超差 → 检查发生器校准或耦合网络老化。
- 注入失败 → 确保引脚耐压，防止击穿。
总结
间接雷击测试波形生成与判定是航空电子EMC验证的核心技术，通过精确的双指数波形模拟、严格参数控制和规范判定，能有效评估设备在雷电感应环境下的鲁棒性。掌握标准波形差异、生成校准与注意事项，不仅有助于顺利通过DO-160等认证，还能指导产品防护设计，提升整体可靠性。
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