電子儀器儀表電磁干擾及抑制與防護(hù)
2025-02-18
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摘要：電子儀器儀表對(duì)電磁干擾的抑制是產(chǎn)品進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)的重要組成部分。這里的電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作、且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。近年來(lái)，電磁兼容性（EMC）設(shè)計(jì)已逐漸成為和國(guó)內(nèi)的一個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)，產(chǎn)品的電磁兼容性已成為衡量產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，國(guó)家技術(shù)*與有關(guān)部委正在積極籌劃在我國(guó)實(shí)施電器、電子產(chǎn)品的電磁兼容性的認(rèn)證。因此，研究和討論電子儀器儀表對(duì)電磁干擾的抑制極為重要。
1堯電磁干擾的產(chǎn)生
產(chǎn)生電磁干擾必須同時(shí)具備三個(gè)因素：干擾源、耦合路徑和敏感接收器。
1.1堯干擾源
在電子儀器儀表和控制系統(tǒng)中，既有來(lái)自儀表或系統(tǒng)內(nèi)部的電磁干擾，又有來(lái)自外部的電磁干擾源。
在電子儀器儀表及控制系統(tǒng)內(nèi)部，由于電壓、電流的突變，元件安裝位置、配線阻抗、振蕩電路互連、元件或電路的耦合等都會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。
在電子儀器儀表及控制系統(tǒng)外部，如雷電、無(wú)線電雷達(dá)、導(dǎo)航系統(tǒng)、廣播電視系統(tǒng)、瞬態(tài)開(kāi)關(guān)、換向裝置、氣體火花放電器、電暈放電、接觸電位器、正弦波信號(hào)源、電磁脈沖等都是干擾源。
1.2堯干擾敏感接收器
干擾敏感接收器是指電磁干擾危害的對(duì)象。電磁干擾的危害是指受電磁干擾的影響，使設(shè)備、裝置本身的性能、特性有輕微的、嚴(yán)重的或毀滅性的損傷或損害，電磁干擾的危害因儀表的敏感程度不同而不同。輕度干擾造成儀表性能下降，重度干擾使儀表或控制系統(tǒng)無(wú)法工作，甚至損壞。如人們?cè)谑湛措娨晻r(shí)，由于電磁干擾的影響，使電視屏幕的圖象抖動(dòng)、扭曲、變形和出現(xiàn)雪花狀;人們?cè)谑章?tīng)廣播時(shí)，因受電磁干擾的影響，使收音機(jī)發(fā)出嘰嘰聲，廣播無(wú)法正常收聽(tīng);車(chē)載的收、發(fā)報(bào)機(jī)，因點(diǎn)火系統(tǒng)的干擾，在運(yùn)行中無(wú)法收、發(fā)報(bào);在工業(yè)生產(chǎn)中，因電磁干擾的影響，會(huì)使數(shù)控機(jī)床的程序出錯(cuò)，不能正常加工產(chǎn)品;在計(jì)算機(jī)控制的流水線生產(chǎn)中，因電磁干擾的影響，會(huì)打亂計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)程序，嚴(yán)重的還會(huì)造成機(jī)器或設(shè)備的損壞;在醫(yī)療上，因受電磁干擾的影響，會(huì)使腦電圖、心電圖、核磁共振儀器等誤珍，造成醫(yī)療事故。以上所列舉的大量例子說(shuō)明，有了干擾，還必須要有干擾敏感接收器，才能造成干擾源的危害。如果沒(méi)有干擾敏感接收器，也就不存在所謂的干擾影響、干擾危害。
2堯電磁干擾的抑制辦法
電子儀器儀表及控制系統(tǒng)在進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)時(shí)，需研究分析設(shè)備可能產(chǎn)生干擾的部位、可能傳輸干擾的路徑和可能接收干擾的敏感元件，并有針對(duì)性地采取抑制電磁干擾的方法。
電磁干擾的抑制方法主要有三種：濾波、屏蔽和接地。
2.1堯?yàn)V波
濾波可以抑制電磁的傳導(dǎo)干擾。敏感電子設(shè)備通過(guò)電源線、線、控制線、信號(hào)線等傳導(dǎo)電磁干擾信號(hào)。對(duì)于傳導(dǎo)干擾常采用低通濾波器濾波，可以得到有效抑制。但在進(jìn)行電磁兼容性設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮濾波器的特性：頻率特性、阻抗特性、額定電壓及電壓損耗、額定電流、漏電電流、絕緣電阻、溫度、可靠性、外型尺寸等。常采用無(wú)源集中參數(shù)元件濾波器和同軸吸收濾波器作低通濾波器。無(wú)源集中參數(shù)元件濾波器則采用電感線圈和電容組成電容式、電感式、π型、T型、L型、C 型濾波器，它可以有效地抑制低頻、中頻電磁干擾，其抑制的頻率可達(dá)300MHz。同軸吸收濾波器則在電源進(jìn)出線所穿的鋼管中填充吸收介質(zhì)，如鐵氧體材料，或在電源線上穿上磁珠、磁管等損耗型鐵氧體，把瞬變能量轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉，從而達(dá)到抑制干擾的作用。
2.2堯屏蔽
屏蔽是用來(lái)減少電磁場(chǎng)向外或向內(nèi)穿透的措施，一般常用于隔離和衰減輻射干擾。屏蔽按其原理分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽三種。靜電屏蔽的作用是消除兩個(gè)電路之間由于分布電容耦合產(chǎn)生的電磁干擾，屏蔽體采用低電阻金屬材料制成，屏蔽體必須接地。電磁屏蔽的作用是防止高頻電磁場(chǎng)的干擾，屏蔽體采用低電阻的金屬材料制成，利用屏蔽金屬對(duì)電磁場(chǎng)產(chǎn)生吸收和反射以達(dá)到屏蔽的目的。磁屏蔽的作用是防止低頻磁場(chǎng)的干擾，屏蔽體采用高導(dǎo)磁、高飽和的磁性材料來(lái)吸收或損耗電磁場(chǎng)以達(dá)到屏蔽的目的。
電磁干擾的影響與距離的關(guān)系非常密切，距干擾源越近，干擾場(chǎng)強(qiáng)越大，影響越大。在電子儀器儀表中，電子元件的布置常受體積限制，常采用低電阻金屬材料或磁性材料制成封閉體，把防護(hù)間距不夠的元件或部位隔離起來(lái)，以減少或防止靜電或電磁的干擾。
2.3堯接地
在設(shè)備或裝置中，接地是為了使設(shè)備或裝置本身產(chǎn)生的干擾電流經(jīng)接地線流入大地，一般常用于對(duì)傳導(dǎo)干擾的抑制。理想的接地體是一個(gè)零電位、零阻抗的物理實(shí)體，作為各有關(guān)電路中所有信號(hào)電平的參考點(diǎn)，任何不需要的電流通過(guò)它都不產(chǎn)生電壓降。這種理想的接地實(shí)體實(shí)際上是近似的。
3堯結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于不同的設(shè)備，對(duì)其電磁兼容的要求有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在進(jìn)行電子儀器儀表的設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)不同的干擾源，應(yīng)采用相應(yīng)的干擾抑制措施，使設(shè)備本身的性能在其電磁環(huán)境中能正常工作，且對(duì)周?chē)氖挛镉植辉斐呻姶鸥蓴_。
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