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对合理解决弱电系统中电磁干扰的分析-项庆林


摘要:随着我国高科技产品的迅速发展,一些高灵敏度、高可靠性、高密度型、大功率、小信号运用的电子设备都支持弱电系统的运行,而电子设备之间的电磁干扰已成为系统和设备正常工作的突出障碍。本文对电磁干扰的定义、分类以及传播途径进行分析并提出防范措施。

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关键词:电磁干扰;分类;传播途径;措施

中图分类号:TM71

文献标识码:A

文章编号:1006-4311(2011)06-0223-01

作者:项庆林

1 电磁干扰的定义

电磁干扰(EMI)是指导致设备、传输通道和系统性能劣化的电磁骚扰行为。它是由马达和机器这些电磁辐射发生源产生的电子噪音,会干扰电缆信号并降低信号完好性。由于电磁干扰是人们日常生活中经常发生的得一种电磁现象,所以在电磁效应现象被人们发现的同时,人们就对电磁干扰有了一定的了解和认识。在 1881 年,著名英国科学家希维赛德发表"论干扰"的文章,是电磁干扰现象研究的开始标志。1888 年德国物理学家赫兹发明天线,并用实验证明了电磁波的存在,揭开了人类对电磁干扰实验研究的序幕。次年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题,把人类对电磁干扰问题的研究推向了工程化和产业化。至今,对电磁干扰现象的研究已经形成了一个严密的科学体系。

2 电磁干扰的发生要素及其分类

据科学研究表明,无论产生电磁的设备是复杂还是简单,发生电磁干扰现象必须具备以下三个条件:干扰源、干扰传播途径、被干扰对象,这三个要点同时也构成了电磁干扰的三要素。

依据干扰的物理属性可分为辐射和传导两种形式。

按干扰源分为自然干扰源和人为干扰源。自然干扰源是由自然界本身产生的来源于大气层或地球外层空间的噪音,如雷电、太阳电磁风等现象。它们为地球电磁大环境的基本组成部分,但也是对无线电通讯和空间技术造成干扰的主要干扰源。自然干扰源分为元器件内部的热噪源、天电噪声源和大气干扰源等。其中的天电噪声来自于非太阳系的外层空间,对弹道导弹运载火箭的发射、人造卫星和宇宙飞船的运行产生一定的干扰。人为干扰存在两种形式,一种是人类为了实现某项功能目的有意发射的一种功能性干扰源;另一种则是无用的非功能性干扰源。

按信号频谱宽度可将电磁干扰信号分为宽带干扰源和窄带干扰源。两种干扰源是依据指定感受器的带宽来划分的,干扰带宽大于感受器称为宽带干扰,反之则为窄带干扰。

3 电磁干扰的传输途径

任何形式的都电磁干扰都伴随着能量和能量作用的通道,如光也是一种电磁波,太阳光从 15000 万公里远的地方来到地球,能量是以辐射的形式传递而来的,而传递的空间就是宇宙空间。在现实生活中,电磁干扰存在两种传播途径,一种是传导传输方式;另一种是辐射传输方式。同样对被干扰的敏感器来说,可将电磁干扰的两种途径称为辐射耦合方式和传导耦合方式。

辐射耦合方式是以电磁波的形式传播的,它以能量场的形式向周围空间发射,对敏感器进行干扰。常见的辐射耦合由三种:①在电磁信号发出后被另外一个非接受端天线无意接受;②导线与经过的干扰源电磁场产生感应,又称场对线的耦合;③两根平行导线之间的高频信号感应,称为线对线的感应耦合。

4 电磁干扰的有效防范措施

为了有效防止电磁干扰,人们引入了电磁兼容这一概念,目的是使各种电子设备或电子系统在同一电磁环境中可正常工作且不对其它电子设备或电子系统产生无法忍受的电磁干扰。电磁兼容有两方面的具体要求:①设备在正常运行过程中产生的电磁干扰强度,不得超出环境内要求的最高标准;②环境内的设备应具有一定的抗干扰能力,即电磁敏感性。从电磁兼容的角度来说,一般需要做到以下几点:首先在多个线路串联接地时,应尽可能降低线路阻抗值;其次在接地时,系统内的各个接地点应当连结在一起,然后与安全接地网相连;最后安全接地网的各点尽可能保持电位一致。

人们在使用计算机的时候,经常会无缘无故死机或蓝屏,重启后又不见任何故障,其实这种情况很多是因为计算机电源。计算机电源是电磁干扰进入自动化弱电系统的重要途径。电源连接了计算机的硬盘、主板、CPU 等部分,而电源与干扰源又有必然的联系,所以干扰源很容易通过计算机电源对计算机的各部分进行干扰,进而造成死机、蓝屏等现象。因此,计算机电源的接地是非常重要的。在实际中,计算机电源与机箱常采用不连接的方法,从而降低干扰造成的流过电源的浪涌电流,增加抗干扰能力,使计算机的可靠性与安全性均明显提高。但这种方式是有缺点的,很容易使机壳与系统部件耦合电容增大。为了避免这一情况的发生,可尽量减短或加粗地线,尽量减小电路板关键部分的走线长度。

微机电源回路是防电磁干扰的最重要一环,可采用以下有效防范措施:首先,可在计算机电源上加装滤波器,过滤来自干扰交流电的高频干扰和高次谐波。此时应当特别注意两点问题:①对电源加装合适的滤波器。②滤波器应按装在电源的最前端,目的是为了防止干扰电磁波与这段线发生耦合而窜入装置内,在条件允许的情况下,可直接与机壳相连。其次,在电源的输入侧安装隔离变压器,由隔离变压器的输出端直接向微机供电;最后,为更有效的防止电网低频正常状态下的干扰,可将计算机系统的供电电源改为 UPS 电源。

5 结束语

对电磁干扰进行系统分析找出相互干扰原因,做好防范工作使同一电磁环境下的各种电子设备、电子系统都能互不干扰地正常工作,以确保弱电系统安全、可靠、稳定的运行。

参考文献:

[1]周志敏,纪爱华.电磁兼容技术[M].北京:电子工业出版社,2007.

[2] 宋文生. 雷电感应对弱电系统的影响及防范对策 [J]. 科技资讯,2010,21.

[3]于德水,梁吉宝.智能建筑弱电工程的施工质量监理[J].经济技术协作信息,2010,19.

[4]杨长进.例析盐的水解引起溶液性质的改变[J].理科考试研究:高中版,2010,8.

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