程建文

【摘 要】針對(duì)電子儀器防電磁干擾技術(shù)措施的研究，將從電磁干擾的來(lái)源及類別入手，結(jié)合電磁干擾的傳播方式，對(duì)電磁干擾對(duì)電子儀器產(chǎn)生的不利影響進(jìn)行分析。論文對(duì)電子儀器防電磁干擾技術(shù)的具體應(yīng)用措施展開(kāi)論述。希望論文的研究，能為提高我國(guó)電子儀表等的抗電磁干擾性能提供參考性建議。

【Abstract】According to the technical measures of preventing electromagnetic interference of electronic instruments， paper will start from the source and type of electromagnetic interference， combining with communication of the electromagnetic interference， analyze adverse effects of the electromagnetic interference on electronic equipment. This paper discusses the specific measures of anti electromagnetic interference technology for electronic instruments， hoping this study can provide a reference suggestions for improving the anti electromagnetic interference performance of Chinese electronic instrument.

【關(guān)鍵詞】電子儀器；電器干擾技術(shù)；濾波與接地；電磁傳播

【Keywords】electronic instruments； electrical interference technology； filtering and grounding； electromagnetic propagation；

【中圖分類號(hào)】TN60 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）11-0160-02

1 引言

在電流與電壓影響下，磁場(chǎng)中的設(shè)備傳導(dǎo)性能會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象，被稱為電磁干擾。電子設(shè)備在使用的過(guò)程中，電磁干擾現(xiàn)象是經(jīng)常發(fā)生的現(xiàn)象，是無(wú)法避免的。電磁波的干擾給使電子儀器的正常工作結(jié)果帶來(lái)偏差，因此，為了進(jìn)行有效避免其影響，將電子儀器所受到的損害程度降到最低，加強(qiáng)電子儀器防電磁干擾技術(shù)措施研究具有重要意義。

2 電磁干擾的來(lái)源及類別

2.1 電磁干擾的來(lái)源

使儀器發(fā)生電磁干擾的現(xiàn)象包括很多種，通常包括兩種，即人為干擾與自然干擾。人為干擾的現(xiàn)象，就是指儀器等其他儀器設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾。在人為干擾中，常見(jiàn)的干擾來(lái)源包括無(wú)線電發(fā)射設(shè)備、大型或小型的電器、低頻或高頻儀器設(shè)備等。自然干擾，就是指人體或者設(shè)備自帶而產(chǎn)生的電磁干擾，主要以電火花、靜電、電暈的形式存在，并且將這些形式釋放給距離相近的儀器儀表，進(jìn)而產(chǎn)生電磁影響。其中，大氣噪聲干擾是自然干擾的表現(xiàn)形式之一，其覆蓋的頻譜較寬，具有傳播距離遠(yuǎn)、產(chǎn)生放電現(xiàn)象的特點(diǎn)，進(jìn)而帶來(lái)脈沖寬帶干擾[1]。除了電磁干擾來(lái)源以外，電磁干擾的現(xiàn)象也離不開(kāi)耦合路徑與敏感接收器兩個(gè)必要因素。三個(gè)因素結(jié)合，會(huì)對(duì)周邊的很多電子儀器和設(shè)備造成電磁干擾，從而影響電子儀器設(shè)備的正常使用。

2.2 電磁干擾的類別

電磁干擾類別研究，是有效防范儀器受到電磁干擾影響的第一步。電磁干擾的類別主要分為內(nèi)外部干擾兩種。對(duì)于電子儀器儀表內(nèi)部產(chǎn)生的干擾，是基于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜性而產(chǎn)生的。內(nèi)部的小元器件能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)而相互作用。比如，導(dǎo)線與地線會(huì)在信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生阻抗耦合，一旦通電就會(huì)使周邊其他元件受到影響。對(duì)于儀表外部產(chǎn)生的干擾而言，是基于外部設(shè)備工作功率較大而產(chǎn)生的。當(dāng)使用較高電壓并通電時(shí)，設(shè)備線路之間就會(huì)通過(guò)耦合的作用產(chǎn)生電磁波，導(dǎo)致儀表燈器件參數(shù)發(fā)生改變，影響設(shè)備的運(yùn)用。

3 電磁干擾的傳播方式

電磁干擾的傳播方式，主要有兩只種。一種是輻射場(chǎng)，另外一種是似穩(wěn)場(chǎng)。輻射場(chǎng)的產(chǎn)生是源于電磁干擾現(xiàn)象中的波長(zhǎng)作用。與干擾作用的對(duì)象相比，干擾源在結(jié)構(gòu)與尺寸比例上相對(duì)較小，因此干擾源由輻射激發(fā)的電磁能量，逐漸侵入周邊的干擾受體的運(yùn)行系統(tǒng)中。似穩(wěn)場(chǎng)的產(chǎn)生，是在干擾對(duì)象的波長(zhǎng)較短，以及其結(jié)構(gòu)與尺寸比例較小的條件下產(chǎn)生的。主要通過(guò)電磁感應(yīng)的形式，入侵到干擾對(duì)象的傳輸線路上[2]。或者，以直接傳導(dǎo)的形式，進(jìn)入到周邊的設(shè)備儀器中，進(jìn)而對(duì)其運(yùn)行系統(tǒng)造成影響。

4 電磁干擾對(duì)電子儀器的不利影響

電磁干擾對(duì)電子儀器會(huì)產(chǎn)生很多不利影響，甚至是危害。比如，在醫(yī)用電子儀器使用中，電磁的干擾性會(huì)導(dǎo)致儀器的檢測(cè)結(jié)果發(fā)生變化，導(dǎo)致給病人測(cè)量的參數(shù)與其實(shí)際不符，這就給醫(yī)生的診療決策提供了錯(cuò)誤的信息，進(jìn)而耽誤醫(yī)生對(duì)病人的治療，給醫(yī)療工作帶來(lái)極大困難。同時(shí)，對(duì)于機(jī)械制造、設(shè)備工藝加工領(lǐng)域，也會(huì)產(chǎn)生一定影響和危害[3]?？萍嫉母咚侔l(fā)展，對(duì)機(jī)械制造與設(shè)備工藝加工提出了更高的要求，要求機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化與自動(dòng)化。而在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)之前，首先應(yīng)當(dāng)做到的是提升機(jī)械設(shè)備的精密化。一旦在生產(chǎn)過(guò)程中，受到電磁干擾就會(huì)使儀器的精度大大降低。比如，對(duì)于電子儀表儀器而言，在電磁干擾下儀表參數(shù)發(fā)生變化，接下來(lái)會(huì)影響整個(gè)機(jī)械設(shè)備制造的過(guò)程。當(dāng)不精密、不合格的機(jī)械設(shè)備投入生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)，將帶來(lái)不可預(yù)想的危害。

5 電子儀器防電磁干擾技術(shù)的應(yīng)用措施

5.1 濾波手段

在電子儀器防電磁干擾技術(shù)的應(yīng)用措施中，最常見(jiàn)的手段是濾波手段。在信號(hào)通過(guò)電源線與信號(hào)線時(shí)，一些較為敏感的電子儀器會(huì)借此向外發(fā)射電磁干擾信號(hào)。想要有效阻止這種干擾信號(hào)的傳導(dǎo)，或者對(duì)其干擾過(guò)程進(jìn)行有效制止，可以采用低通濾波的形式，對(duì)干擾信息進(jìn)行過(guò)濾，進(jìn)而有效過(guò)濾掉對(duì)周邊儀器設(shè)備不利的電磁信號(hào)的傳輸。這種濾波手段屬于從干擾源上對(duì)電磁波干擾進(jìn)行抑制[4]。但是，低通濾波手段具有一個(gè)重要前提，就是需要充分掌握低通濾波器的相關(guān)原理，并對(duì)電子元器件進(jìn)行兼容設(shè)計(jì)?，F(xiàn)階段，我國(guó)使用較為廣泛的濾波器主要是參數(shù)元件低通濾波器，以及同軸吸收濾波器。前者能夠有效將電磁干擾控制在一定范圍內(nèi)，后者是通過(guò)磁珠的加入，對(duì)干擾電磁進(jìn)行吸收，并以能量形式消耗而做出的抑制處理。

5.2 屏蔽手段

屏蔽手段，是工作生活中較為常見(jiàn)的抗電磁干擾手段。屏蔽手段的基本原理是，在發(fā)生耦合的路徑方面，對(duì)電子儀器產(chǎn)生的電磁干擾進(jìn)行隔離。該手段主要包括三種形式，即靜電場(chǎng)屏蔽、電磁屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽等。當(dāng)電子儀器處于低頻狀態(tài)時(shí)，電流通過(guò)的線圈周邊會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，為避免干擾的產(chǎn)生[5]，可以采用鐵制品設(shè)備進(jìn)行屏蔽，進(jìn)而降低電磁的影響程度。在高頻磁場(chǎng)下，可通過(guò)遠(yuǎn)距離耦合的原理，對(duì)干擾進(jìn)行抑制，比如采用鋁和銅等吸收和反射電磁干擾，進(jìn)而衰減電磁能量。

5.3 接地手段

對(duì)于敏感性的電子儀器，可采用轉(zhuǎn)移儀表的方式防范電磁波，比如，通過(guò)單點(diǎn)和多點(diǎn)的形式，在儀器內(nèi)實(shí)現(xiàn)接地。生活中常見(jiàn)的大多儀器都是金屬外殼，其導(dǎo)電率較高，再加上內(nèi)部電路復(fù)雜性，直流與交流電很容易產(chǎn)生，進(jìn)而發(fā)生電位差，并產(chǎn)造成電磁干擾。為了快速而有效的解決這一問(wèn)題，采用單點(diǎn)接地是最佳選擇。也就是說(shuō)，在儀器與地面之間建立連接，以此防止電磁干擾，這是低頻儀器使用較多且效果較為明顯的方式。而對(duì)于高頻電流下的電子儀器，其內(nèi)部由高頻的回路構(gòu)成，與不同的線路度都具有相同的電源輸出端口。內(nèi)部元件與端口之間的相互作用會(huì)產(chǎn)生阻抗，進(jìn)而使線圈受到損害，使電流之間的交匯產(chǎn)生電磁感應(yīng)。基于此情況，則可以采用多點(diǎn)接地的方式，采用獨(dú)立連接線，有效防止電磁干擾的傳播。

6 結(jié)論

在我國(guó)機(jī)械與工藝設(shè)備電磁干擾惡化的環(huán)境下，為進(jìn)一步提高電子儀表等器件的抗電磁干擾性能，本文以電子儀器防電磁干擾技術(shù)措施為主要研究?jī)?nèi)容，在電磁干擾來(lái)源及傳播方式的分析下，從濾波手段、屏蔽手段、接地手段等電磁干擾防范措施方面展開(kāi)系統(tǒng)探究。研究結(jié)果表明，現(xiàn)階段，我國(guó)電磁干擾的傳播方式，以似穩(wěn)場(chǎng)與輻射場(chǎng)為主。同時(shí)，電磁干擾來(lái)源途徑包括兩方面，一方面是電子儀器儀表內(nèi)部，另一方面是電子儀器儀表外部。在未來(lái)，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電子儀器防電磁干擾技術(shù)應(yīng)用措施的研究，為我國(guó)企業(yè)機(jī)械的順利制造，以及電子儀器的有效使用提供借鑒。

【參考文獻(xiàn)】

【1】朱峰，唐毓?jié)?，高晨?弓網(wǎng)離線電弧對(duì)CRH380BL型動(dòng)車組速度傳感器的電磁干擾機(jī)理及抑制[J].中國(guó)鐵道科學(xué)，2016，37（06）：69-74.

【2】魏華.醫(yī)療機(jī)構(gòu)電子計(jì)量設(shè)備使用中的電磁干擾分析與改善方法[J].電子測(cè)試，2017，23（09）：87-82.

【3】張宏釗，劉順桂，姚森敬，等.高壓交流輸電線路對(duì)埋地金屬油氣管道的電磁干擾腐蝕及其防護(hù)措施[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，31（04）：65-70.

【4】張寧，劉燕.高壓電力線在3MHz—30MHz電磁干擾下的建模分析研究[J].移動(dòng)通信，2015，35（10）：66-70.

【5】邱曉暉，宋百通，陳雪麗，等.基于獨(dú)立分量分析算法的醫(yī)療電子設(shè)備輻射電磁干擾EMI噪聲分析方法[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2015，30（17）：180-190.