電磁兼容及其防護(hù)與檢測(cè)技術(shù)

摘 要：電磁兼容已經(jīng)成為人們生活息息相關(guān)和普遍關(guān)注的問題，文章主要概述了電磁兼容的檢測(cè)技術(shù)與其防護(hù)相關(guān)的研究進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：電磁兼容；電磁兼容防護(hù)；電磁兼容檢測(cè)

引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，越來越多的電氣設(shè)備和電子產(chǎn)品融入到人們的日常生活當(dāng)中，人們生存空間中存在的電磁能量也在不斷的增加，電磁對(duì)于人們的生產(chǎn)和生活的影響也越來越大。如果在這樣復(fù)雜的電磁環(huán)境中，保證生產(chǎn)的各種設(shè)備之間的正常運(yùn)行和惡劣的電磁環(huán)境對(duì)人們生活的影響，成了現(xiàn)代社會(huì)亟待解決的問題。

電磁兼容性（EMC）是評(píng)價(jià)各類設(shè)備和系統(tǒng)在指定的電磁環(huán)境中，不會(huì)受到惡劣的電磁環(huán)境的影響而失效不能正常工作，或者設(shè)備和系統(tǒng)的整體功能是否下降的指標(biāo)。其要求設(shè)備或系統(tǒng)，在惡劣的電磁環(huán)境中，不管是傳導(dǎo)電磁還是輻射電磁，都不會(huì)使其對(duì)周邊的環(huán)境才是不良影響，或者影響設(shè)備或系統(tǒng)本身的性能。而另一個(gè)指標(biāo)電磁敏感度，則是衡量設(shè)備或系統(tǒng)本身對(duì)環(huán)境或其他設(shè)備造成的電磁干擾程度。

1 電磁兼容檢測(cè)技術(shù)

對(duì)于設(shè)備的電磁兼容測(cè)試，主要包括設(shè)備的輻射發(fā)射值、輻射敏感度和屏蔽效能測(cè)試。其中輻射發(fā)射值其測(cè)試的目的是測(cè)試設(shè)備對(duì)環(huán)境在全頻段的電磁干擾。輻射敏感度則是測(cè)試設(shè)備受環(huán)境電磁干擾的抗擾度測(cè)試。屏蔽效能測(cè)試時(shí)阻斷干擾耦合通道的能力測(cè)試。此三項(xiàng)測(cè)試也符合了電磁干擾的三大要素的要求，電磁干擾對(duì)環(huán)境或設(shè)備造成影響需要電磁干擾源、電磁干擾接收裝置和電磁耦合通道。

1.1 電磁兼容測(cè)試儀器

電磁兼容檢測(cè)的核心儀器為頻譜分析儀，該設(shè)備能夠自動(dòng)檢測(cè)電磁兼容的相關(guān)的參數(shù)，并快捷、準(zhǔn)確的通過圖表的方式顯示。為了全方位的對(duì)設(shè)備中的各個(gè)部件、PCB板和電纜進(jìn)行全方位的電磁兼容檢測(cè)。則需要使用新型的電磁兼容掃描儀，并結(jié)合頻譜分析儀；便能夠?qū)崿F(xiàn)電磁兼容檢測(cè)的可視化。電磁兼容檢測(cè)的其他設(shè)備還包括干擾發(fā)射器、干擾接收機(jī)和天線等附件。

1.2 電磁兼容測(cè)試場(chǎng)地

不同的電磁環(huán)境對(duì)于電磁兼容檢測(cè)的結(jié)果是截然不同的，主要是因?yàn)椴煌臏y(cè)試場(chǎng)地對(duì)于電磁波的反射、折射率是不同的，因此導(dǎo)致疊加的電磁場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)也不同。電磁兼容的測(cè)試場(chǎng)所主要有：開闊試驗(yàn)場(chǎng)、屏蔽室、電波暗室等。

（1）開闊試驗(yàn)場(chǎng)。其場(chǎng)地設(shè)計(jì)為以橢圓形狀，且場(chǎng)地周圍無反射物，地表鋪設(shè)平坦且電導(dǎo)率均勻的金屬接地板。將被測(cè)設(shè)備與接收天線分布置于橢圓的焦點(diǎn)位置。其主要測(cè)試對(duì)象為大型的機(jī)電設(shè)備，測(cè)試的頻率范圍為30-1000MHz。

（2）屏蔽室。該場(chǎng)地的墻體和天花板均使用金屬網(wǎng)格或者金屬板拼接成六面體形狀。這樣的屏蔽室是相當(dāng)于法拉第電籠，不會(huì)受到外界電磁的干擾，同時(shí)在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行電磁輻射場(chǎng)大的設(shè)備測(cè)試也不會(huì)對(duì)周邊的環(huán)境造成影響。缺點(diǎn)是在一定的電磁頻率內(nèi)會(huì)使屏蔽室產(chǎn)生諧振，此時(shí)的屏蔽效果將會(huì)大大降低。

（3）電波暗室。電波暗室能夠模擬無反射的電磁環(huán)境，通過在電波暗室內(nèi)各個(gè)墻體上安裝電波吸收材料，能夠吸收任何入射到墻體上的電磁波，消除反射電磁對(duì)測(cè)試的影響。雖然造價(jià)相對(duì)較高，但是其內(nèi)部無反射電磁波，更不存在電磁污染，因此是電磁兼容測(cè)試的理想場(chǎng)地。

1.3 電磁兼容測(cè)試方法

對(duì)于電磁兼容的測(cè)試方法，其主要分為三種測(cè)試方式：直接測(cè)試、替代測(cè)試和自動(dòng)測(cè)試。

（1）直接測(cè)試。直接測(cè)試需要按照電磁兼容測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)的要求對(duì)設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，不管是實(shí)驗(yàn)室的場(chǎng)地配置要求還是設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)要求都應(yīng)符合電磁兼容測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，其測(cè)試結(jié)果相對(duì)精確，但是其對(duì)測(cè)試場(chǎng)地和測(cè)試儀器設(shè)備的要求較高，費(fèi)用較大。

（2）替代測(cè)試。由于直接測(cè)試的方式，對(duì)于測(cè)試場(chǎng)地和測(cè)試儀器設(shè)備的要求過高，費(fèi)用較大，一般的生產(chǎn)企業(yè)不能負(fù)擔(dān)。替代測(cè)試是指在測(cè)試結(jié)果有一定的可比性的條件下，采用替代場(chǎng)地和替代測(cè)試儀器對(duì)設(shè)備進(jìn)場(chǎng)電磁兼容測(cè)試的過程，此類方法可以降低測(cè)試成本，但是其測(cè)試結(jié)果存在一定誤差和對(duì)比，且測(cè)試的范圍較窄。

（3）自動(dòng)測(cè)試法。自動(dòng)測(cè)試法，是指在同等的電磁環(huán)境下，在設(shè)備的輸入端和輸出端分別設(shè)備相應(yīng)的電磁噪聲發(fā)生器和電磁噪聲測(cè)量?jī)x。由于是處于同等的電磁環(huán)境中，因此電磁噪聲發(fā)生器和電磁噪聲測(cè)量?jī)x可以相互校準(zhǔn)。使得測(cè)試設(shè)備在電磁噪聲測(cè)量?jī)x上得到的結(jié)果相當(dāng)于背景無電磁干擾的環(huán)境之中。這種電磁兼容檢測(cè)方式雖然簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確，但是能夠測(cè)試的電磁兼容項(xiàng)目相對(duì)有限。

2 電磁兼容的防護(hù)

根據(jù)電磁干擾形成的三要素，要對(duì)電磁干擾進(jìn)行防護(hù)必須通過屏蔽、濾波、接地、隔離等措施才能有效的杜絕電磁干擾。從干擾源處控制干擾的產(chǎn)生是治本的方式，降低干擾源電磁發(fā)射可以通過研究降低電磁噪聲幅值的技術(shù)和通過屏蔽干擾源、對(duì)干擾源進(jìn)行濾波和接地處理等。屏蔽是指通過運(yùn)用各類的導(dǎo)電材料將干擾源與外界隔離開，在干擾源上形成法拉第電籠，從而杜絕干擾源對(duì)外界造成電磁干擾。濾波是指通過在干擾源的輸出端設(shè)置濾波器，迫使干擾源的電磁噪聲通過低阻的濾波通道，從而減少干擾源對(duì)外界的電磁干擾。線路接地的主要目的為了泄放電荷或建立電路基準(zhǔn)電平而設(shè)置的導(dǎo)線連接。

3 結(jié)束語

由于電氣、電子設(shè)備的普遍使用，電磁干擾也普遍的存在于人們的生產(chǎn)和生活中，電磁干擾的檢測(cè)與抑制問題也越來越得到人們的關(guān)注。電磁兼容的檢測(cè)必須嚴(yán)格的按照電磁兼容檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行測(cè)試，并且要求被測(cè)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)不得超出，電磁兼容檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)所設(shè)定的閾值。電磁兼容檢測(cè)的過程復(fù)雜且測(cè)試的項(xiàng)目也較多，測(cè)試結(jié)果也受測(cè)試者的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)水平限制，因此其多次多人的測(cè)試結(jié)果并不理想。因此亟需建立自動(dòng)的電磁兼容檢測(cè)系統(tǒng)和研究更加科學(xué)的測(cè)試手段。同時(shí)電磁干擾的防護(hù)也不容忽視，做到杜絕與源頭，改善人們生產(chǎn)、生活的電磁環(huán)境。

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作者簡(jiǎn)介：陳國(guó)磊（1978，11-），男，河南南陽人，漢，本科，助理工程師，研究方向：電氣。