电磁干扰

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电磁干扰(Electro Magnetic Interference,EMI)

目录

什么是电磁干扰[1]

  电磁干扰是指电磁能量对电流回路、仪器、系统或生命组织造成的影响。

电磁干扰的分类[2]

  常见的各种电磁干扰根据干扰的现象和信号特征不同有以下分类方法:

  (一)按其来源分类

  1.自然干扰。自然干扰是指由于大自然现象所造成的各种电磁噪声。

  2.人为干扰。由于电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。

  (二)按干扰功能分类

  1.有意干扰。是指人为了达到某种目的而有意识制造的电磁干扰信号。这是当前电子战的重要手段。

  2.无意干扰。是指人在无意之中所造成的干扰,如工业用电、高频及微波设备等引起的干扰等。

  (三)按干扰出现的规律分类

  1.固定干扰。多为邻近电气设备固定运行时发出的干扰。

  2.半固定干扰。偶尔使用的设备(如行车、电钻等)引起的干扰。

  3.随机干扰。无法预计的偶发性干扰。

  (四)按耦合方式分类

  在实际使用和相关的法规中,通常按照耦合方式的不同来进行分类:

  1.传导干扰。传导干扰是指电磁噪声的能量在电路中以电压电流的形式,通过金属导线或其他元件(如电容器电感器变压器等)耦合到被干扰设备(电路)。

  2.辐射干扰。辐射干扰是指电磁噪声的能量以电磁场能量的形式,通过空间辐射传播,耦合到被干扰设备(或电路)。

电磁干扰的危害[3]

  1.电磁干扰对人类生活、环境的危害

  电磁干扰日趋社会化,给人们的和平生活带来不安和危险。例如1998年2月12日晚,CCTV1“焦点访谈”节目专门报导了电磁干扰妨碍民航春运事件:该年元月20日,由于大功率寻呼发射机干扰广州机场与飞行在航线上的飞机间的无线电通信联络指挥调度,危及飞行安全,不得不关闭一个繁忙扇面,使90多个航班不能正常运行,大批旅客滞留机场,给繁忙的春运造成损失:又如新建居民小区或花园楼房安装了电子防盗报警系统,该系统开关电源产生的电磁干扰使附近休闲在家的人无法收听收音机。使用大功率无绳电话手机、家用游戏机等能发射电磁波的电子装置时,电视屏幕上会出现讨厌的明暗条纹、雪花、闪烁和抖动:病房内使用手机很容易引起电子心脏起搏器停搏、输液泵电子开关误动作,中断病人输液等,直接危及病人的安全:根据国外文献报导,冬天使用电热毯的孕妇因受到电热毯的电磁辐射容易造成流产。

  电磁干扰对人的制约与限制是在人类重大活动中显露出来的。例如瑞典、美国曾出现过电磁干扰导致误关闭核电站事故。瑞典奥斯卡斯哈门的一座核电站,1998年曾因移动电话电磁辐射引起监视仪表混乱,误认为放射物质增多而自行停止运行。电磁干扰对军事行动的制约与限制早在60年代就已十分突出了。例如越战期间,美舰艇导弹处于战备状态或舰载飞机起飞着舰时,必须关闭某些搜索雷达和通信发射机,以避免电磁干扰危害导弹和飞机的安全。卫星通信安装到舰船上使用时往往必须关闭某些雷达,以避免雷达干扰卫星通信。

  2.电磁干扰对电子装置造成的危害

  电磁干扰造成的各种损失是通过电子装置有效性能或技术指标下降来体现的。无线和有线电话,受到电磁干扰会使信号发生畸变失真,严重时可完全被电磁干扰淹没:电磁干扰使数字系统误码率增大,系统降低了信息可靠性,严重时会发生错误和信息丢失:传统电子设备和仪器仪表中有许多是指针式的:电磁干扰会使指针指示错误、抖动和乱摆,降低系统使用功能。例如,歼六飞机的无线电罗盘,由于电磁干扰使罗盘接收机输出噪声增加一倍时,不仅罗盘指针指示超差,而且罗盘作用距离也将缩短三分之一,直接危及飞机航行的安全:自动控制系统受到电磁干扰时,可能出现失控:误控或误动作,使控制系统的可靠性和有效性降低,并危及安全。电爆装置暴露在强电磁干扰的环境中有可能发生误爆。电磁干扰使金属之间因电磁感应电压而产生电火花或飞弧,引燃该处易燃气体导致易燃物燃烧。电磁干扰中含有大量信息。例如,电脑产生的电磁辐射中含有各种数据信息。除经过专门反窃密设计的电子系统设备外,一般电子系统设备均有电磁泄漏:现代侦测系统很容易从电磁干扰中得到重要信息。电磁干扰辐射可能造成政治、军事、经济工业等保密信息的泄密。

  当今社会的生产与生活已经实现电子化、电气化和自动化,伴随产生的无用的电磁场就像烟雾一样笼罩着地球,无所不在,无处不有。另外,过度的电磁干扰会形成电磁污染,危害人们的身体健康,破坏生态平衡。环保科学把电磁辐射列为继水污染、空气污染、噪声污染、环境污染之后的第五公害,称之为电磁污染。因此电磁干扰的防治便显得尤为重要。

抑制电磁干扰的基本措施[4]

  1.屏蔽

  在检测系统或电子装置中,有时需要将电力线或磁力线的影响限定在某个范围或阻止它们进入某个范围。

  这种将防止静电的或电磁的相互感应所采用的上述措施称为“屏蔽”。屏蔽的目的是隔断“场”的耦合,即抑制各种场的干扰。

  屏蔽的种类可分为静电屏蔽,电磁屏蔽和磁屏蔽。

  2.接地

  将电路、单元与充作信号电位公共参考点的接地面实行低阻抗连接,称为接地。将电路、设备的地线或接地面与大地实行低阻抗连接称为接大地。

  在电子设备中,接地是抑制干扰的主要方法之一。若能把屏蔽、滤波和接地正确地结合起来使用,就能较好地解决大部分噪声干扰问题。所以,对接地的设计、接地方式的选择相接地工艺技术必须充分的注意。

  3.对称电路

  对称电路又称平衡电路。它是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路,对地或对其它导线的结构对称,且对应的阻抗相等,使负载上的噪声电压互相抵消.

  4.隔离技术

  (1)电磁隔离

  (2)光电隔离

  (3)隔离放大器

  5. 滤波

  滤波是一种只允许某一频带信号通过或只阻止某一频带信号通过的抑制干扰措施之一。

  (1)电源滤波:交流和直流两种供电方式,不管哪种供电方式都可能由电源本身和电源线引进干扰

  (2)信号滤波:从工业现场检测得到的信号,经传输线送入电子设备或微机的接口电路。在获取和传输信号的过程中,可能会引进干扰。

  (3)有源滤波:它与无源滤波器相比,具有能对信号提供一定的增益和缓冲作用(运算放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗);它不用电感元件,所以能具有线性特性,且损耗、体积都小等优点。但它的带宽有限。有源滤波器有低通、高通、带通、带阻和移相五种类型。

  (4)数字滤波:在应用微机构成的检测或控制系统中,当能估计到可能调人微机系统的干扰性质时,可选用有针对性的应用软件滤波,即数字滤波。这种方法在抑制低频干扰和随机出现的尖脉冲干扰中,具有明显的优越性。

参考文献

  1. 张博.电气参数测试理论及其自动测试系统的研究[J].西北工业大学,2001
  2. 金巧兰.E M I&E M C专题(二)电磁干扰的分类和常用的抑制技术[J].重发科技,2013(1)
  3. 王晓杰.电磁干扰的危害与防护[J].中国科技博览,2010(15)
  4. 第五章 抗干扰技术.测试技术.南京航空航天大学精品课程
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