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如何防范与抑制电子仪器仪表的电磁干扰

来源:   编辑:   时间:2012-08-04  

    电子仪器仪表对电磁干扰的抑制是产品进行电磁兼容性设计的重要组成部分。这里的电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中能正常工作、且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。近年来,电磁兼容性(EMC)设计已逐渐成为国际和国内的一个技术热点,产品的电磁兼容性已成为衡量产品质量的重要因素,国家技术监督局与有关部委正在积极筹划在我国实施电器、电子产品的电磁兼容性的认证。因此,研究和讨论电子仪器仪表对电磁干扰的抑制极为重要。

    1电磁干扰的产生

    产生电磁干扰必须同时具备三个因素:干扰源、耦合路径和敏感接收器。

    1.1干扰源

    在电子仪器仪表和控制系统中,既有来自仪表或系统内部的电磁干扰,又有来自外部的电磁干扰源。

    在电子仪器仪表及控制系统内部,由于电压、电流的突变,元件安装位置、配线阻抗、振荡电路互连、元件或电路的耦合等都会产生电磁干扰。
 
    在电子仪器仪表及控制系统外部,如雷电、无线电雷达、导航系统、广播电视系统、瞬态开关、换向装置、气体火花放电器、电晕放电、接触电位器、正弦波信号源、电磁脉冲等都是干扰源。
    
    1.2干扰敏感接收器
    
    干扰敏感接收器是指电磁干扰危害的对象。电磁干扰的危害是指受电磁干扰的影响,使设备、装置本身的性能、特性有轻微的、严重的或毁灭性的损伤或损害,电磁干扰的危害因仪表的敏感程度不同而不同。轻度干扰造成仪表性能下降,重度干扰使仪表或控制系统无法工作,甚至损坏。如人们在收看电视时,由于电磁干扰的影响,使电视屏幕的图象抖动、扭曲、变形和出现雪花状;人们在收听广播时,因受电磁干扰的影响,使收音机发出叽叽声,广播无法正常收听;车载的收、发报机,因点火系统的干扰,在运行中无法收、发报;在工业生产中,因电磁干扰的影响,会使数控机床的程序出错,不能正常加工产品;在计算机控制的流水线生产中,因电磁干扰的影响,会打乱计算机的生产程序,严重的还会造成机器或设备的损坏;在医疗上,因受电磁干扰的影响,会使脑电图、心电图、核磁共振仪器等误珍,造成医疗事故。以上所列举的大量例子说明,有了干扰,还必须要有干扰敏感接收器,才能造成干扰源的危害。如果没有干扰敏感接收器,也就不存在所谓的干扰影响、干扰危害。
    
    2电磁干扰的抑制办法
    
    电子仪器仪表及控制系统在进行电磁兼容性设计时,需研究分析设备可能产生干扰的部位、可能传输干扰的路径和可能接收干扰的敏感元件,并有针对性地采取抑制电磁干扰的方法。
 
    电磁干扰的抑制方法主要有三种:滤波、屏蔽和接地。
    
    2.1滤波
    
    滤波可以抑制电磁的传导干扰。敏感电子设备通过电源线、电话线、控制线、信号线等传导电磁干扰信号。对于传导干扰常采用低通滤波器滤波,可以得到有效抑制。
 
    但在进行电磁兼容性设计时,必须考虑滤波器的特性:频率特性、阻抗特性、额定电压及电压损耗、额定电流、漏电电流、绝缘电阻、温度、可靠性、外型尺寸等。常采用无源集中参数元件滤波器和同轴吸收滤波器作低通滤波器。无源集中参数元件滤波器则采用电感线圈和电容组成电容式、电感式、π型、T型、L型、C型滤波器,它可以有效地抑制低频、中频电磁干扰,其抑制的频率可达300MHz。同轴吸收滤波器则在电源进出线所穿的钢管中填充吸收介质,如铁氧体材料,或在电源线上穿上磁珠、磁管等损耗型铁氧体,把瞬变能量转换成热能消耗掉,从而达到抑制干扰的作用。
    
    2.2屏蔽
    
    屏蔽是用来减少电磁场向外或向内穿透的措施,一般常用于隔离和衰减辐射干扰。屏蔽按其原理分为静电屏蔽、电磁屏蔽和磁屏蔽三种。静电屏蔽的作用是消除两个电路之间由于分布电容耦合产生的电磁干扰,屏蔽体采用低电阻金属材料制成,屏蔽体必须接地。电磁屏蔽的作用是防止高频电磁场的干扰,屏蔽体采用低电阻的金属材料制成,利用屏蔽金属对电磁场产生吸收和反射以达到屏蔽的目的。磁屏蔽的作用是防止低频磁场的干扰,屏蔽体采用高导磁、高饱和的磁性材料来吸收或损耗电磁场以达到屏蔽的目的。
    
    电磁干扰的影响与距离的关系非常密切,距干扰源越近,干扰场强越大,影响越大。在电子仪器仪表中,电子元件的布置常受体积限制,常采用低电阻金属材料或磁性材料制成封闭体,把防护间距不够的元件或部位隔离起来,以减少或防止静电或电磁的干扰。
    
    2.3接地
    
    在设备或装置中,接地是为了使设备或装置本身产生的干扰电流经接地线流入大地,一般常用于对传导干扰的抑制。理想的接地体是一个零电位、零阻抗的物理实体,作为各有关电路中所有信号电平的参考点,任何不需要的电流通过它都不产生电压降。这种理想的接地实体实际上是近似的。
    
    3结束语
    
    对于不同的设备,对其电磁兼容的要求有相应的标准,在进行电子仪器仪表的设计时,对不同的干扰源,应采用相应的干扰抑制措施,使设备本身的性能在其电磁环境中能正常工作,且对周围的事物又不造成电磁干扰。

昌信科学仪器公司