電磁干擾

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電磁干擾(Electro Magnetic Interference,EMI)

目錄

什麼是電磁干擾[1]

  電磁干擾是指電磁能量對電流迴路、儀器、系統或生命組織造成的影響。

電磁干擾的分類[2]

  常見的各種電磁干擾根據干擾的現象和信號特征不同有以下分類方法:

  (一)按其來源分類

  1.自然干擾。自然干擾是指由於大自然現象所造成的各種電磁雜訊。

  2.人為干擾。由於電子設備和其他人工裝置產生的電磁干擾。

  (二)按干擾功能分類

  1.有意干擾。是指人為了達到某種目的而有意識製造的電磁干擾信號。這是當前電子戰的重要手段。

  2.無意干擾。是指人在無意之中所造成的干擾,如工業用電、高頻及微波設備等引起的干擾等。

  (三)按干擾出現的規律分類

  1.固定干擾。多為鄰近電氣設備固定運行時發出的干擾。

  2.半固定干擾。偶爾使用的設備(如行車、電鑽等)引起的干擾。

  3.隨機干擾。無法預計的偶發性干擾。

  (四)按耦合方式分類

  在實際使用和相關的法規中,通常按照耦合方式的不同來進行分類:

  1.傳導干擾。傳導干擾是指電磁雜訊的能量在電路中以電壓電流的形式,通過金屬導線或其他元件(如電容器電感器變壓器等)耦合到被干擾設備(電路)。

  2.輻射干擾。輻射干擾是指電磁雜訊的能量以電磁場能量的形式,通過空間輻射傳播,耦合到被干擾設備(或電路)。

電磁干擾的危害[3]

  1.電磁干擾對人類生活、環境的危害

  電磁干擾日趨社會化,給人們的和平生活帶來不安和危險。例如1998年2月12日晚,CCTV1“焦點訪談”節目專門報導了電磁干擾妨礙民航春運事件:該年元月20日,由於大功率尋呼發射機干擾廣州機場與飛行在航線上的飛機間的無線電通信聯絡指揮調度,危及飛行安全,不得不關閉一個繁忙扇面,使90多個航班不能正常運行,大批旅客滯留機場,給繁忙的春運造成損失:又如新建居民小區或花園樓房安裝了電子防盜報警系統,該系統開關電源產生的電磁干擾使附近休閑在家的人無法收聽收音機。使用大功率無繩電話手機、家用游戲機等能發射電磁波的電子裝置時,電視屏幕上會出現討厭的明暗條紋、雪花、閃爍和抖動:病房內使用手機很容易引起電子心臟起搏器停搏、輸液泵電子開關誤動作,中斷病人輸液等,直接危及病人的安全:根據國外文獻報導,冬天使用電熱毯的孕婦因受到電熱毯的電磁輻射容易造成流產。

  電磁干擾對人的制約與限制是在人類重大活動中顯露出來的。例如瑞典、美國曾出現過電磁干擾導致誤關閉核電站事故。瑞典奧斯卡斯哈門的一座核電站,1998年曾因行動電話電磁輻射引起監視儀錶混亂,誤認為放射物質增多而自行停止運行。電磁干擾對軍事行動的制約與限制早在60年代就已十分突出了。例如越戰期間,美艦艇導彈處於戰備狀態或艦載飛機起飛著艦時,必須關閉某些搜索雷達和通信發射機,以避免電磁干擾危害導彈和飛機的安全。衛星通信安裝到艦船上使用時往往必須關閉某些雷達,以避免雷達干擾衛星通信。

  2.電磁干擾對電子裝置造成的危害

  電磁干擾造成的各種損失是通過電子裝置有效性能或技術指標下降來體現的。無線和有線電話,受到電磁干擾會使信號發生畸變失真,嚴重時可完全被電磁干擾淹沒:電磁干擾使數字系統誤碼率增大,系統降低了信息可靠性,嚴重時會發生錯誤和信息丟失:傳統電子設備和儀器儀錶中有許多是指針式的:電磁干擾會使指針指示錯誤、抖動和亂擺,降低系統使用功能。例如,殲六飛機的無線電羅盤,由於電磁干擾使羅盤接收機輸出雜訊增加一倍時,不僅羅盤指針指示超差,而且羅盤作用距離也將縮短三分之一,直接危及飛機航行的安全:自動控制系統受到電磁干擾時,可能出現失控:誤控或誤動作,使控制系統的可靠性和有效性降低,並危及安全。電爆裝置暴露在強電磁干擾的環境中有可能發生誤爆。電磁干擾使金屬之間因電磁感應電壓而產生電火花或飛弧,引燃該處易燃氣體導致易燃物燃燒。電磁干擾中含有大量信息。例如,電腦產生的電磁輻射中含有各種數據信息。除經過專門反竊密設計的電子系統設備外,一般電子系統設備均有電磁泄漏:現代偵測系統很容易從電磁干擾中得到重要信息。電磁干擾輻射可能造成政治、軍事、經濟工業等保密信息的泄密。

  當今社會的生產與生活已經實現電子化、電氣化和自動化,伴隨產生的無用的電磁場就像煙霧一樣籠罩著地球,無所不在,無處不有。另外,過度的電磁干擾會形成電磁污染,危害人們的身體健康,破壞生態平衡。環保科學把電磁輻射列為繼水污染、空氣污染、雜訊污染、環境污染之後的第五公害,稱之為電磁污染。因此電磁干擾的防治便顯得尤為重要。

抑制電磁干擾的基本措施[4]

  1.屏蔽

  在檢測系統或電子裝置中,有時需要將電力線或磁力線的影響限定在某個範圍或阻止它們進入某個範圍。

  這種將防止靜電的或電磁的相互感應所採用的上述措施稱為“屏蔽”。屏蔽的目的是隔斷“場”的耦合,即抑制各種場的干擾。

  屏蔽的種類可分為靜電屏蔽,電磁屏蔽和磁屏蔽。

  2.接地

  將電路、單元與充作信號電位公共參考點的接地面實行低阻抗連接,稱為接地。將電路、設備的地線或接地面與大地實行低阻抗連接稱為接大地。

  在電子設備中,接地是抑制干擾的主要方法之一。若能把屏蔽、濾波和接地正確地結合起來使用,就能較好地解決大部分雜訊干擾問題。所以,對接地的設計、接地方式的選擇相接地工藝技術必須充分的註意。

  3.對稱電路

  對稱電路又稱平衡電路。它是指雙線電路中的兩根導線與連接到這兩根導線的所有電路,對地或對其它導線的結構對稱,且對應的阻抗相等,使負載上的雜訊電壓互相抵消.

  4.隔離技術

  (1)電磁隔離

  (2)光電隔離

  (3)隔離放大器

  5. 濾波

  濾波是一種只允許某一頻帶信號通過或只阻止某一頻帶信號通過的抑制干擾措施之一。

  (1)電源濾波:交流和直流兩種供電方式,不管哪種供電方式都可能由電源本身和電源線引進干擾

  (2)信號濾波:從工業現場檢測得到的信號,經傳輸線送入電子設備或微機的介面電路。在獲取和傳輸信號的過程中,可能會引進干擾。

  (3)有源濾波:它與無源濾波器相比,具有能對信號提供一定的增益和緩衝作用(運算放大器具有高輸入阻抗和低輸出阻抗);它不用電感元件,所以能具有線性特性,且損耗、體積都小等優點。但它的帶寬有限。有源濾波器有低通、高通、帶通、帶阻和移相五種類型。

  (4)數字濾波:在應用微機構成的檢測或控制系統中,當能估計到可能調人微機系統的干擾性質時,可選用有針對性的應用軟體濾波,即數字濾波。這種方法在抑制低頻干擾和隨機出現的尖脈衝干擾中,具有明顯的優越性。

參考文獻

  1. 張博.電氣參數測試理論及其自動測試系統的研究[J].西北工業大學,2001
  2. 金巧蘭.E M I&E M C專題(二)電磁干擾的分類和常用的抑制技術[J].重發科技,2013(1)
  3. 王曉傑.電磁干擾的危害與防護[J].中國科技博覽,2010(15)
  4. 第五章 抗干擾技術.測試技術.南京航空航天大學精品課程
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