電子儀器電磁干擾問(wèn)題探究

李定勝

摘 要：近年來(lái)，隨著電子科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，世界進(jìn)入了信息時(shí)代。因此電子、電氣設(shè)備及其系統(tǒng)獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。但隨之而來(lái)不可避免的是電氣和電子設(shè)備所帶來(lái)的電磁干擾。在日常生活中，人們?cè)絹?lái)越離不開(kāi)給生活帶來(lái)便利的電子設(shè)備和多種家電產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品無(wú)形中又會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，電磁干擾不僅對(duì)我們?nèi)祟愒斐闪藰O大的危害，也給電子設(shè)備及電氣產(chǎn)品帶來(lái)了損害。文章主要介紹了電磁干擾傳播的一些危害，并針對(duì)其危害性提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施，以降低電磁干擾傳播對(duì)人類及其設(shè)備本身的傷害。

關(guān)鍵詞：電子儀器 電磁 探究

引言

在電流和電壓的影響下，電磁場(chǎng)中的設(shè)備裝置傳導(dǎo)性能降低或是對(duì)其造成不良影響的現(xiàn)象通常被稱為電磁干擾。在電子儀器的使用過(guò)程中，電磁干擾現(xiàn)象最為常見(jiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用日漸普及，通訊設(shè)備幾乎人手具備，這將導(dǎo)致電磁干擾環(huán)境進(jìn)一步惡化，電子儀器受到損害的程度更高，使設(shè)備在使用過(guò)程中故障頻發(fā)。因此，深入研究防范電磁干擾技術(shù)，進(jìn)一步提高電子儀器的抗電磁干擾性能，對(duì)電子儀器的使用而言意義重大。

1.電磁干擾概述

電磁干擾（ElectromagneticInterference，EMI）產(chǎn)生于干擾源，它是一種來(lái)自于外部的、并會(huì)有損于有用信號(hào)的電磁現(xiàn)象，它常?？梢愿蓴_電纜信號(hào)并降低信號(hào)完整性。由電磁干擾源發(fā)出的電磁能，經(jīng)某種傳播途徑會(huì)傳輸至敏感設(shè)備，此時(shí)，敏感設(shè)備又相應(yīng)表現(xiàn)出某種形式的“響應(yīng)”，并產(chǎn)生干擾的“效果”，這個(gè)作用過(guò)程及其結(jié)果，被稱為電磁干擾效應(yīng)。電磁干擾產(chǎn)生的干擾源一般為電磁輻射發(fā)生源，例如馬達(dá)和機(jī)器等。電磁干擾產(chǎn)生的條件不僅需要有干擾源，還需要有對(duì)電磁信號(hào)敏感的接收器和合適的耦合路徑。1981年英國(guó)科學(xué)家發(fā)表了”論干擾”的文章，此文章標(biāo)志著研究干擾問(wèn)題的開(kāi)始。1989年英國(guó)郵電部門(mén)研究了通信中的干擾問(wèn)題，使干擾問(wèn)題的研究開(kāi)始走向工程化和產(chǎn)業(yè)化。此舉極大地加快了抗干擾的研究步伐，使電磁干擾的防護(hù)問(wèn)題受到了大家的重視。

在人們的日常生活中，電磁干擾效應(yīng)普遍存在，形式各異，?？煞譃閮煞N，外部電磁干擾和內(nèi)部電磁干擾。例如一般的電子產(chǎn)品在其外部和內(nèi)部都存在著電磁干擾現(xiàn)象。外部干擾主要可分為自然界產(chǎn)生的（例如，地球大氣的放電現(xiàn)象）和人為形成的（例如電吹風(fēng)，電熱器，手機(jī)產(chǎn)生的電磁干擾）。內(nèi)部干擾則是由設(shè)備內(nèi)部的寄生耦合現(xiàn)象而產(chǎn)生的。常說(shuō)的電磁干擾是指電子設(shè)備除了設(shè)備本身需要的信號(hào)以外，還存在著外界電磁波對(duì)設(shè)備功能造成影響，如果干擾效應(yīng)十分嚴(yán)重，設(shè)備或系統(tǒng)將會(huì)失靈，導(dǎo)致嚴(yán)重故障或事故，這被稱為電磁兼容性故障。顯而易見(jiàn)，電磁干擾已經(jīng)成為了現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展道路上必須逾越的巨大障礙。為了保障電子系統(tǒng)或設(shè)備的正常工作，必須研究電磁干擾，分析預(yù)測(cè)干擾，限制人為干擾強(qiáng)度，研究抑制干擾的有效技術(shù)手段，提高抗干擾能力，并對(duì)電磁環(huán)境進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)。

2.電磁干擾的傳播方式

電磁干擾將導(dǎo)致兩種類型的磁場(chǎng)產(chǎn)生，分別是似穩(wěn)場(chǎng)和輻射場(chǎng)。似穩(wěn)場(chǎng)的產(chǎn)生是由于干擾對(duì)象的結(jié)構(gòu)尺寸與干擾信號(hào)的波長(zhǎng)相比較小，通過(guò)電磁感應(yīng)形式入侵到干擾對(duì)象的傳輸線路，或者是以直接傳導(dǎo)的方式進(jìn)入電子設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)中。輻射場(chǎng)的產(chǎn)生是由于電磁干擾信號(hào)的波長(zhǎng)與被干擾對(duì)象的結(jié)構(gòu)尺寸相比較小，由輻射激發(fā)的電磁能量將會(huì)侵入被干擾對(duì)象的運(yùn)行系統(tǒng)中。

3.電磁干擾的主要危害

隨著科技的發(fā)展，電子設(shè)備的發(fā)展也取得了重大突破，在生產(chǎn)過(guò)程中更加追求精密化、智能化、自動(dòng)化。對(duì)于投入到加工生產(chǎn)中的機(jī)械設(shè)備而言，若是因受電磁干擾而導(dǎo)致自身精度降低，將會(huì)造成難以預(yù)計(jì)的損失。比如用于武器制造生產(chǎn)的設(shè)備，其中使用了多種類型的電子儀器儀表，如果哪個(gè)儀器儀表因受電磁干擾而使參數(shù)發(fā)生改變，將會(huì)使武器的生產(chǎn)制造過(guò)程限于困境，甚至造成難以估量的損失。比如導(dǎo)航設(shè)備在使用過(guò)程中，其中哪個(gè)儀器儀表因受電磁干擾而影響正常工作，就會(huì)使導(dǎo)航結(jié)果與實(shí)際不符，偏離預(yù)定路線，從而帶來(lái)嚴(yán)重危害。

4.有效解決電磁干擾問(wèn)題的具體技術(shù)措施

4.1屏蔽

屏蔽是最常用的阻止電磁干擾的技術(shù)手段之一，該方法的實(shí)現(xiàn)原理是從耦合路徑方面隔離對(duì)電子儀器產(chǎn)生干擾的電磁。屏蔽主要形式有三種，分別是磁場(chǎng)屏蔽、電磁屏蔽和靜電屏蔽。磁場(chǎng)屏蔽是指采用有效的防范措施消除磁場(chǎng)耦合所產(chǎn)生的電磁干擾。當(dāng)電子儀器在低頻狀態(tài)下工作時(shí)，電流在線圈中通過(guò)的時(shí)候，線圈周圍會(huì)有磁場(chǎng)產(chǎn)生，儀器所在的整個(gè)空間范圍內(nèi)到處都是磁力線，因此電磁干擾將會(huì)影響電子儀器設(shè)備的正常工作，為了防止這種干擾的產(chǎn)生，可以使用硅、鐵制品屏蔽設(shè)備。如果采用鐵磁材料來(lái)制作線圈，那么空氣中所散發(fā)的漏磁會(huì)因此減少，從而使敏感儀器遭受磁場(chǎng)干擾的現(xiàn)象降低，對(duì)其具有屏蔽保護(hù)作用。在高頻磁場(chǎng)下敏感器件通過(guò)遠(yuǎn)距離磁場(chǎng)耦合所產(chǎn)生的干擾遭到抑制的方法被稱為電磁屏蔽，這種屏蔽設(shè)備的制作通常選擇電阻較小、導(dǎo)電性較好的材料，如銅、鋁等。干擾電磁波與金屬發(fā)生接觸后會(huì)被吸收或是反射，這樣一來(lái)電磁能量勢(shì)必受到衰減，從而使電子儀器所遭受的電磁干擾降低。

4.2濾波

濾波是阻礙電磁干擾一種較為有效的方法。一些敏感的電子儀器能夠通過(guò)信號(hào)線或是電源線向外完成干擾信號(hào)的傳導(dǎo)。若想有效的抑制或者是阻止這種干擾信號(hào)的傳導(dǎo)，可以采用低通濾波的方式對(duì)這些干擾信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波，有效的濾波方式能夠抑制干擾電波的傳導(dǎo)。低通濾波器對(duì)電磁干擾實(shí)現(xiàn)抑制，實(shí)際上就是從電磁干擾產(chǎn)生的源頭著手對(duì)其進(jìn)行控制，但是對(duì)電子儀器或是元器件進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)低通濾波器的工作原理準(zhǔn)確掌握?，F(xiàn)在被廣泛使用的低通濾波器有兩種，分別是同軸吸收濾波器和參數(shù)元件濾波器。同軸吸收濾波能夠抑制電磁干擾的主要工作原理是在電源線所在的鋼管進(jìn)出口處加入磁珠、磁管等能夠?qū)﹄姶鸥蓴_起到吸收作用的介質(zhì)，通過(guò)能量轉(zhuǎn)化將電磁能量轉(zhuǎn)化為熱能，并以熱能的形式消耗出去。參數(shù)元件濾波器主要由兩部分組成，分別是電容器和電感線圈，這種濾波器的有效運(yùn)用能夠?qū)㈦姶鸥蓴_控制在3000MHz以內(nèi)。

4.3接地

通常將電子儀器中受到電磁干擾的器件稱為敏感元件。如果不可避免的要接收到電磁波的干擾，那么可以采用電磁從儀表中轉(zhuǎn)移出來(lái)的方法消除電磁波干擾，該方法的具體實(shí)現(xiàn)是在儀器中安裝接地裝置，使儀表與地相通，將電磁波傳入大地，使電子儀器受到的損害降低。電子儀器接地點(diǎn)的設(shè)置可以采用多種方式，如單點(diǎn)接地、多點(diǎn)接地等。日常電子儀器大多數(shù)是金屬外殼直接與地相接，這種情況下儀器與地面的導(dǎo)電率相對(duì)較高，電子儀器內(nèi)部的電路布局復(fù)雜，電流構(gòu)成形式有直流和交流，這樣在儀器內(nèi)部將會(huì)有電位差產(chǎn)生，并造成電磁干擾。為了能夠解決這一問(wèn)題，儀器和地面之間應(yīng)該采用單點(diǎn)接地方式來(lái)防止干擾，這也是低頻回路儀器應(yīng)用較多且效果明顯的防干擾方式。如果電子儀器的內(nèi)部由高頻回路構(gòu)成，高頻電流與其它各路共同的電流在電源輸出端口交匯時(shí)，將發(fā)生相互作用產(chǎn)生阻抗，這個(gè)過(guò)程極有可能使高頻線圈受損，各路電流彼此之間會(huì)因?yàn)榻粎R產(chǎn)生電磁干擾。為了解決這一問(wèn)題，可以采用多點(diǎn)接地的方式使各個(gè)電路獨(dú)自接地。因此，高頻電子儀器防止電磁干擾的有效措施是采用獨(dú)立連接線。

結(jié)語(yǔ)

綜上，電子儀器多種多樣，并且用途不一，因此電子儀器所采用的防電磁干擾技術(shù)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的使用情況而定。結(jié)合儀器自身的特點(diǎn)或是研發(fā)出能夠根據(jù)實(shí)際所需自動(dòng)調(diào)節(jié)的防電磁干擾技術(shù)，將是未來(lái)研究的主要方向。通常采用恰當(dāng)合理的防電磁干擾技術(shù)使電子儀器遭受到的電磁干擾減小或是完全消除，進(jìn)而使電子儀器的工作性能得到保障。電子儀器使用時(shí)，應(yīng)對(duì)防電磁干擾的重要性有充分的認(rèn)識(shí)，更要努力專研防電磁干擾技術(shù)，將電子儀器受損害程度降到最低。

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