電子儀器儀表抗電磁干擾策略探究

張寧 王尼 王平

（1.海裝駐上海地區(qū)第八軍事代表室，上海 200011；2.山東省海洋儀器儀表科技中心，山東 青島 266061；3.山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所，山東 青島 266061）

基于電子儀器儀表的本質(zhì)屬性，因此在受到磁場(chǎng)干擾之后，所展現(xiàn)出來(lái)的數(shù)據(jù)或者使用的性能就會(huì)偏離常規(guī)，甚至出現(xiàn)失靈的狀況。因此電子儀器儀表的應(yīng)用，首先就要解決其抗電磁干擾的問(wèn)題，這是當(dāng)前環(huán)境下重要的研究?jī)?nèi)容，也是人類(lèi)面臨的一個(gè)巨大難題。

一、電子儀器儀表干擾源及危害分析

在探究抗干擾措施的過(guò)程中，首先要分析其受到干擾的來(lái)源、途徑及危害，然后才能根據(jù)這些內(nèi)容的性質(zhì)和特征，尋找杜絕干擾的方式，比如是清除干擾源、阻斷干擾途徑或者降低干擾危害等等，最后通過(guò)實(shí)踐選取直接有效易操作的方式，來(lái)解決這一大難題。

（一）外部干擾。所謂外部干擾，就是指在電子儀器儀表外部所產(chǎn)生的干擾源，通過(guò)一定的傳播途徑作用于儀器儀表內(nèi)部，在外部磁場(chǎng)與內(nèi)部電磁的雙重干擾下，就會(huì)造成極為嚴(yán)重的破壞后果，影響了儀器設(shè)備的正常使用。

電子儀器儀表常常會(huì)受到來(lái)自于周?chē)拇艌?chǎng)干擾，比如導(dǎo)航系統(tǒng)、廣播電視系統(tǒng)等，就比較容易受到來(lái)自于外界的影響，尤其對(duì)于一些功率較大的電器設(shè)備，在使用的過(guò)程中就會(huì)在周?chē)纬梢粋€(gè)較為強(qiáng)大的磁場(chǎng)，通過(guò)耦合就會(huì)產(chǎn)生比較強(qiáng)烈的電磁干擾，影響了附近儀器儀表的使用。

（二）內(nèi)部干擾。對(duì)于內(nèi)部干擾而言，主要指儀器儀表內(nèi)部在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流，進(jìn)而就會(huì)形成相應(yīng)的磁場(chǎng)，雖然其磁場(chǎng)強(qiáng)度有限，但是由于距離近，且同為一體，因而也會(huì)造成一定程度的影響和干擾。

比如電源與地線之間，在傳輸信號(hào)時(shí)就會(huì)形成通電，而這兩者之間就會(huì)出現(xiàn)阻抗耦合干擾；又或者在傳輸信號(hào)的導(dǎo)線之間，也會(huì)由于距離過(guò)近，形成一定的電磁場(chǎng)，對(duì)其它元器件造成相應(yīng)的干擾；此外，在電子儀器儀表或控制系統(tǒng)的內(nèi)部，如果發(fā)生電壓電流的即時(shí)改變，元器件也會(huì)由于電路的互聯(lián)而產(chǎn)生程度不一的干擾，影響其正常使用。

（三）傳播途徑。電磁干擾可以根據(jù)其干擾信號(hào)的波長(zhǎng)長(zhǎng)度，分為兩種不同的干擾類(lèi)別。其一為似穩(wěn)場(chǎng)，當(dāng)干擾源的波長(zhǎng)大于被干擾對(duì)象所產(chǎn)生的信號(hào)波長(zhǎng)，那么就會(huì)形成似穩(wěn)場(chǎng)，這種干擾會(huì)通過(guò)感應(yīng)的形式產(chǎn)生，也可以通過(guò)直線傳導(dǎo)的方式，對(duì)電子儀器儀表的線路或設(shè)備之間發(fā)生作用，使其產(chǎn)生電磁感應(yīng)，造成干擾影響。

其二則為輻射場(chǎng)，當(dāng)干擾源的波長(zhǎng)小于被干擾對(duì)象時(shí)，形成的就叫做輻射場(chǎng)，這種干擾的電磁能量較強(qiáng)，會(huì)直接進(jìn)入電子儀器儀表的信號(hào)傳輸路徑之中，產(chǎn)生信號(hào)干擾。

（四）電磁危害。電磁干擾帶來(lái)的危害十分普及，尤其在現(xiàn)代化進(jìn)程中，人們對(duì)于各方面設(shè)備使用的精細(xì)度達(dá)到了極致，但是由于電磁干擾的存在，就會(huì)影響所有儀器和設(shè)備的精確度，極大程度上限制了電子儀器儀表的發(fā)展。

電磁干擾的表現(xiàn)一般為記錄偏差或者設(shè)備損壞，生活和工作中有非常普遍的案例。比如醫(yī)療設(shè)備，電磁干擾會(huì)造成人體檢測(cè)數(shù)據(jù)的不精確，就會(huì)影響病人的診斷結(jié)果；在車(chē)輛導(dǎo)航中的儀表受到干擾，可能就會(huì)影響駕駛體驗(yàn)，耽誤事情；又如在電視、廣播中的電磁干擾，會(huì)造成聲音沙響、畫(huà)面出現(xiàn)雪花等。

二、電子儀器儀表抗電磁干擾的措施

由于電磁干擾會(huì)造成電子儀器儀表難以正常工作，因此在儀器儀表的制造過(guò)程中，就應(yīng)該加入抗干擾設(shè)計(jì)，以避免這些設(shè)備在使用過(guò)程中由于受到干擾而造成難以挽回的后果。

（一）屏蔽磁場(chǎng)抗干擾。屏蔽磁場(chǎng)是電子儀器儀表用于抗電磁干擾的最常見(jiàn)方法，一般需要通過(guò)屏蔽儀器來(lái)削弱或者徹底隔離干擾磁場(chǎng)，從干擾的傳播途徑中進(jìn)行阻斷和攔截，以實(shí)現(xiàn)抗干擾的效果。

對(duì)于電磁干擾，屏蔽的方法通常有三種，其一為電子屏蔽，其采用金屬材料制作，通過(guò)較低電阻的特性，將干擾磁場(chǎng)進(jìn)行阻擋或者吸收，能夠顯著降低高頻磁場(chǎng)的干擾。其二為靜電屏蔽，同樣采用金屬材料，通過(guò)接地的方式，降低或?qū)С鲭娐穬?nèi)部所形成的電磁干擾。其三為磁屏蔽，選取高飽和、高導(dǎo)磁的磁性材料，能夠?qū)⒌皖l磁場(chǎng)的干擾進(jìn)行損耗和吸收。

（二）接地體抗干擾。通過(guò)接地體完成電子儀器儀表的抗地磁干擾，也是比較常見(jiàn)的一種方式，能夠通過(guò)大地的導(dǎo)電性質(zhì)，將電子元件中通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng)電流進(jìn)行分解和弱化，以此降低了周?chē)艌?chǎng)對(duì)其的干擾。

在儀器或者設(shè)備中，接地體主要用于抑制具有傳導(dǎo)性質(zhì)的電流型干擾，在對(duì)接地點(diǎn)的選擇中，一般會(huì)選取一個(gè)沒(méi)有電位與電阻的實(shí)體之中，由此便可以作為全部電路開(kāi)關(guān)信號(hào)的參考點(diǎn)。但是在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須要考慮到交流電源與直流電源、模擬電路與數(shù)字電路的電源地和功率，并且能夠?qū)⑿盘?hào)、噪聲和設(shè)備的地線區(qū)分開(kāi)。

（三）濾波器抑制抗干擾。在儀器儀表設(shè)備中增裝濾波器，是有效抑制電磁傳導(dǎo)干擾的方法。一般來(lái)說(shuō)，傳導(dǎo)性質(zhì)的干擾大多來(lái)自于電源線、電話線以及控制線等，通過(guò)濾波器則可以有效過(guò)濾這些干擾信號(hào)。

在具體設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際狀況研究濾波器的電壓、阻抗、頻率以及電流等。而在工作性質(zhì)上，又可以區(qū)分為兩種，一種為無(wú)源集中參數(shù)元件濾波器，主要以感應(yīng)線圈加上不同的電容組成，包括電容式、電感式、T型、L型等，能夠有效過(guò)濾低中頻的電磁干擾；另一種則為同軸吸收濾波器，通過(guò)在電源線中填充鐵氧體材料，或者在其上穿磁珠衣等方式，在鐵氧體材料消耗的過(guò)程中，將干擾電磁轉(zhuǎn)化為熱能釋放，這樣就達(dá)到了抑制干擾的作用。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，當(dāng)今時(shí)代下電子儀器儀表的應(yīng)用范圍特別廣泛，其電磁干擾往往會(huì)造成負(fù)面影響和不良反饋，因而在相關(guān)設(shè)備儀器設(shè)計(jì)制作的過(guò)程中，必須要考慮其實(shí)際使用環(huán)境，增加抗干擾裝置，以保障其發(fā)揮出應(yīng)有的服務(wù)功能。