电磁兼容

电磁环境与电磁兼容

摘要 本文比较全面地论述了电子设备的电磁兼容问题,介绍了有效抑制和防止电磁干扰的各种措施及其原理。同时,分析了电磁干扰源的种类以及电磁干扰的危害。

关键词 接地;屏蔽;电磁干扰源;电磁兼容

随着科学技术的飞跃发展,电子设备的应用越来越广泛,已经进入到人们生活的各个领域,其结果是,在电子设备周围空间产生的电磁场越来越强,所以,我们不可避免地面临着要解决好电子设备在电磁场中的适应能力。使电子设备在一起工作时,不会造成各设备无法正常工作或者工作性能降低。与此同时，电磁干扰现象随之增大并日趋严重，不仅在通信领域对信号的产生、传播和接收造成了极大的影响，而且也给人类社会的生产与生活带来了不容忽视的的危害。

一、电磁干扰源种类

电磁干扰源主要有外部干扰源和内部干扰源两种。外部干扰是指来自电子设备以外的干扰,主要有:外部高电压、大功率设备、空间电磁波、工业电网供电设备和电源变压器。内部干扰是指来自电子设备内部各元件之间的相互干扰,主要有线路的分布电容、漏电的绝缘电阻、地线和传输导线的阻抗互相耦合或导线之间的互感、元件发热而影响元件本身或其它元件造成的干扰。

二、电磁干扰对电子装置造成的危害

电磁干扰造成的各种损失是通过电子装置有效性能或技术指标下降来体现的。电子装置（设备）在电磁干扰作用下的表现是多种多样的，下面就常见的几种作简要介绍： 1、降低技术性能指标 （1）话音系统

无线和有线电话，受到电磁干扰会使信号发生畸变失真，严重时可完全被电磁干扰淹没。电磁干扰使语言清晰度下降。显然，电磁干扰越强，信噪比越小，语言清晰度越差。 （2）图像显示系统

雷达显示器、传真、电视、图示和字母数字读出器等图像显示系统，在电磁干扰作用下会变得模糊并出现差错。轻微干扰也会使图像质量变差、清晰度变低和误差变大。而出现严重干扰时则根本无法判读和观看。 （3）控制系统

自动控制系统受到电磁干扰时，可能出现失控、误控、或误动作，使控制系统的可靠性和有效性降低，并危及安全。控制系统中除灵敏电子设备、装置和电路对电磁干扰敏感外，灵敏电机、电器（如低压电磁开关、继电器、微型电机等）也对电磁干扰十分敏感而成为电磁干扰接收器。

2、电磁兼容性故障

电磁干扰降低系统（设备）技术性能指标的现象极为普遍。日常生活中最容易受到干扰的就是电视机和收音机，但当干扰源关机或者远离时干扰症状随之消失，一切又都恢复正常，出现灾难性电磁干扰危害，被称为\"电磁兼容性故障\"。电磁兼容性故障会给国防、工业、交通运输、医疗和科研等带来巨大损失并危及人身安全。 3、电磁泄密

电磁干扰中含有大量信息。例如，电脑产生的电磁辐射中含有各种数据信息。除经过专门反窃密设计的电子系统设备外，一般电子系统设备均有电磁泄漏。现代侦测系统很容易从电磁干扰中得到重要信息。电磁干扰辐射可能造成政治、军事、经济和工业等保密信息的泄密。

4、电磁暴露

电磁干扰是重要的电磁暴露。国家利益需要的科研、军事、工业等隐蔽设施项目，在成果尚未投入使用前，试制、调整、试验过程产生的外泄电磁干扰可能会造成电磁暴露。 5、电磁辐射危险

电磁波作用到人体和动植物上，可以被反射、吸收和穿透。这种非电离射频辐射生物效应，一直被人类关注。因为在一定条件下，电磁辐射可导致中枢神经功能紊乱、眼睛损伤、诱发癌症或免疫缺陷性疾病。为预防电磁辐射危害，把微波功率分为二个等级：致热效应功率密度为10mW/cm2（相当远场199.5Vm场强）。只有当人体受到微波照射场强大于200V/m时，才有可能发生上述危险。微热作用功率密度为1～10 mW/cm2（相当远场63.1～199.5V/m场强范围）。非致热效应功率密度小于1W/cm2(相当远场63.1V/m场强)。一般情况人体处在小于63.1V/m场强环境中是安全的。

三、电磁兼容设计及原理

1、接地

接地是电子设备的一个很重要环节,其作用主要有以下3个:保证电路系统能稳定地干作;防止外界电磁场的干扰;保证设备安全和人身安全。接地是将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极。“电气装置”是一定空间中若干相互连接的电气设备的组合。“电气设备”是发电、变电、输电、配电或用电的任何设备,例如电机、变压器、电器、测量仪表、保护装置、布线材料等。电力系统中接地的一点一般是中性点,也可能是相线上某一点。

2、屏蔽 屏蔽是采用一种局部或完整的包围体减少电磁场向指定区域穿透。其目的有两方面:一是防止外来的辐射进入某一区域;二是控制内部辐射区的电磁场,不使越出某一区域。根据电磁场性质来,屏蔽可分为有电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽3种。屏蔽体材料及结构的选择取决于屏蔽性质的类别及要求其原则是:

当干扰源频率较低时,采用高导磁率材料,使磁力线在屏蔽体内部,防止扩散到外面去;当干扰源频率较高时,采用低电阻率金属材料,使其产生的涡流与外来电磁波相抵消,来达到屏蔽的效果;若要求更高时,可采用多层屏蔽体。

3、滤波

滤波的作用是将信号中有用频率波段以外部分滤除,以便抑制和防止干扰。滤波器的种类主要有:高通滤波器(允许信号中较高频率的成分通过)、低通滤波器(允许信号中较低频率的成分通过)和带通滤波器(允许信号中某个频率范围内的成分通过)3种。另外,象接点网络,整形电路,积分电路和选通电路都可以有效地抑制和防止干扰,可以根据具体情况选用。

四、典型电磁兼容问题解决

电子设备正朝着“轻、薄、小”、智能化和低成本化方向发展,因此,塑料机箱、塑料部件已经广泛地应用于电子设备上,这样,一方面,外界干扰信号很容易穿透外壳进入到设备里的电子电路上,设备的正常工作因此受到了干扰;另一方面,设备本身产生的电磁波也很容易辐射到周围空间,影响其它设备的正常工作。为了解决这问题,通过长期地探索,已经研究出塑料

金属化处理的工艺方法,主要有:真空镀、电镀、溅射镀锌和涂覆导电涂料等。经过金属化处理之后,使塑料表面(或塑料本身)具有金属那样反射、吸收、传导和衰减电磁波的特性,从而起到屏蔽干扰作用。由于电子设备应用相当广泛,各种设备的辐射也越来越复杂,要想完全消除电磁干扰是不可能的。但是,可以使电磁干扰控制到一定范围内(实践证明,如果能达到(30~40)分贝以上衰减的话就是可行的),从而保证系统或设备的兼容性。

五、结论

要做到各种电子设备之间的电磁兼容是一项复杂而艰巨的技术任务,解决该问题的方法也会随着科学技术的发展而有所更新。但是,我们要掌握好电磁兼容的基本原理,认真思考,认真分析,并通过严谨的实验,总能够找到合适的解决方法的。

参考文献

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