電磁兼容和電磁屏蔽技術

　　電磁兼容和電磁屏蔽技術【1】

　　【摘 要】近年來，隨著建筑的層數增高，隨著大量電子設備的應用，隨著計算機網絡和通訊網絡密集化程度的提高，雷電造成的危險也日益嚴重。

　　雷電災害發生頻率的增強，無論是建筑、電力系統還是通訊系統在防雷方面的需求日益增強。

　　在防雷工作中，電磁兼容和電磁屏蔽是其中比較有效的兩種方式，本文從電磁兼容和電磁屏蔽的基本內容出發，對電磁兼容在防雷工作中的應用進行了探討。

　　【關鍵詞】電磁兼容 電磁屏蔽 防雷

　　近年來，防雷在現在的生活和生產中成為亟待解決的一個問題。

　　在防雷工作中，電磁兼容技術和電磁屏蔽技術的應用能夠取得很好的效果，所以，探究電磁兼容和電磁屏蔽技術對實現其在防雷工作中的應用具有重要的意義。

　　1 電磁屏蔽技術

　　電磁屏蔽技術是通過反射――吸收――抵消這三種效應來得到削弱電磁波干擾的作用的一種技術。

　　衡量電磁波屏蔽技術效果的重要指標就是電磁波的屏蔽效能，用SE表示。

　　電磁波的屏蔽效能的定義是：在電磁場中，在同一個地點，沒有屏蔽時的電磁場強度(用E1和H1表示)與有屏蔽時的電磁場強度(用E2和H2表示)的比值，這個比值經常用分貝表示，也就是dB。

　　屏蔽效能的計算公式是：SE=20logE1/E2=20logH1/H2。

　　或者屏蔽效能還能用干擾能量的損耗來進行表示：其中吸收損耗表示為A，反射損耗表示為R，多次反射損耗表示為B。

　　那么SE=A+R+B[1]。

　　2 電磁兼容技術

　　電磁兼容指的是系統或者設備在某種電磁環境中正常運行，在運行過程不會對電磁環境中的其他設備產生過度的干擾的一種能力。

　　所以，電磁兼容包含兩方面的要求，第一，系統或者設備在電磁環境中運行的時候產生的電磁干擾不能超過限定值。

　　系統或者設備在電磁環境中運行的時候要對周圍的電磁干擾具有一定的抵抗能力，也就是要具有一定的電磁敏感性。

　　對電磁兼容產生干擾的原因主要有以下三個方面，分別是：第一，干擾源分析。

　　能夠對電磁兼容產生干擾的干擾源包括高壓電器設備和干擾電壓源，其中高壓電器設備包括接觸網輻射和大功率發射器等;干擾電壓源包括接觸網上電和雷電等。

　　第二，耦合途徑分析。

　　對電磁兼容產生干擾的耦合途徑有以下幾種，分別是：多種環線感應、共用阻抗耦合、直接差分感應、電源傳導耦合和電纜串音干擾等。

　　第三，被影響的設備分析。

　　被電磁兼容產生影響的設備主要有信號設備、其他路外設備等[2]。

　　3 電磁兼容技術在防雷中的應用

　　3.1 干擾源的消除

　　(1)新型避雷針的使用。

　　在電磁干擾的干擾源中，雷電是其中比較重要的一個因素，所以，從干擾源的消除方面來說，使用新型避雷針將雷電干擾減弱是一種比較有效的措施。

　　因為雷電干擾具有放電時間短(每秒鐘能達600次)、產生的電流大(最大可達30萬安)、產生的電磁干擾強的特點，所以，可以通過使用阻抗型的避雷針將雷電的放電時間延長，將電流的強度降低，將電磁干擾減弱[3]。

　　(2)接地處理。

　　在抑制電磁干擾方面，接地處理是其中最有效的方式之一。

　　接地處理的主要目的就是建立一種能夠和大地相連接的低電阻通路，將靜電荷和雷電的放電電流引入大地，從而達到保護人身安全和設備正常運行的目的。

　　其中高層建筑中的接地系統通常使用的是共用接地，包括：利用建筑物內部的鋼筋系統進行引流――分流來實現均衡電位、市電電源中性點的接地、天線饋線接地、交流用電設備接地等。

　　但是需要注意的是，各個接地系統不能使用同一個引下線進行接地，這是因為引下線有一定的電阻(一般情況下一條引下線的電阻不能超過10Ω)，當其中的一個接地系統產生接地電流的時候，另一個接地系統的地電位就會升高，會對這個接地系統的穩定性造成不良的影響。

　　同時，各個接地系統也不適合進行多點接地。

　　因為如果使用多點接地，在分散雷電電流的時候，各個系統就會因為地電位的不同而形成電位差，從而導致電位干擾情況的出現。

　　3.2 通道耦合的減少

　　(1)屏蔽。

　　屏蔽是電磁干擾有效防護控制的基本方法之一。

　　在雷擊現象發生的時候，在1秒的時間內就會有幾十萬安的電荷流入地下，所以，就會產生很大的電流，會在周圍形成強大的電磁場。

　　在這種情況下，在系統或者設備的外部安裝一些有效的屏蔽體，就可以使干擾電磁場從屏蔽體內部通過，以降低通道耦合效應。

　　在選擇屏蔽體的過程中，要注意以下幾個問題，分別是：防雷屏蔽體的材料要具有很好的導電性能;如有必要可以使用雙層或者以上的屏蔽體進行屏蔽;在建筑的外部可以使用金屬網來進行屏蔽。

　　在使用屏蔽的時候，要注意使用單獨的系統來對屏蔽體進行供電;變電站要使用專門的屏蔽電纜;對于那些比較敏感的設備和系統要使用屏蔽電纜。

　　(2)降低引下線干擾。

　　一般情況下，防雷系統的引下線會有很多根，在建筑內部以分散的方式存在，通過這樣的方式能夠有效的將引下線的阻值減弱，同時可以讓引下線的電流得到分散，促使其產生的電磁場能夠得到有效的抵消。

　　3.3 系統或設備自身抗干擾能力的增強

　　增強系統或者設備自身的干擾能力可以采用濾波法來進行，濾波法是一種能夠對電磁干擾產生有效的抑制作用的方法。

　　因為接收信號的頻譜和干擾源的頻譜不同，所以使用濾波器可以對系統的頻帶產生重要的限制作用，可以對沒有作用的干擾產生抑制作用。

　　其中可以使用的濾波器主要有以下幾種，分別是：低通濾波器、帶通濾波器、高通濾波器和電源濾波器等。

　　除此之外，還可以通過對系統或者設備的交流電源線進行保護，以達到增強自身干擾能力的作用。

　　4 結語

　　隨著建筑層數的增高、電子設備的廣泛使用、計算機網絡和通訊網絡覆蓋面積和覆蓋密度的增加，導致雷電危害日益嚴重，防雷成為亟待解決的一個問題。

　　通過電磁屏蔽和電磁兼容技術能夠有效的實現防雷需求，在防雷中應用電磁兼容技術，主要通過對電磁兼容產生影響的三要素進行解決來實現。

　　其中包括：減少干擾源、減少通道耦合、增強系統或者設備的抗干擾能力。

　　參考文獻：

　　[1] 張峰波.廣電中心機房微電子設備防雷探討[J].城市建設理論研究(電子版)，2012(30)：113-114.

　　[2] 劉昌，陳雷文，李敬偉 等.淺談電磁兼容技術在雷電防護中的應用[J].大科技・科技天地，2010(12)：126-128.

　　[3] 孫國強.雷達電磁兼容設計與測試[J].國外電子測量技術，2011(6)：58-61.

　　電磁兼容中的接地技術【2】

　　【摘 要】 當前信息化時代，電子電磁設備在人們日常生活中的應用越來越廣泛，同時電磁兼容設備的安全性和可靠性也成為了重點關注問題。

　　為了解決這一問題，需要通過電磁兼容原理，電磁兼容設備的接地種類，以及每種接地方式的適用范圍出發，合理搭配接地方式，讓電磁兼容設備的安全性和穩定性系數達到最高，從而符合建設生態經濟的需求。

　　【關鍵詞】 電磁兼容 接地技術 電磁干擾

　　1 引言

　　電磁兼容性(EMC)是指設備或系統在其電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。

　　現代科技飛速發展，尤其電子技術中每18個月就完全更新一次，電子電磁設備的集成度越來越高，設備運轉的頻率不斷提高，電子設備時所產生的電磁輻射對人們的通信和身體健康帶來的影響越來越大。

　　設備的電磁兼容性已經受到了全世界電子產品行業的廣泛關注。

　　2 電磁干擾的危害

　　2.1 影響無線電傳輸

　　現代社會，手機，電腦，無線通訊遍布世界每一個角落，電磁干擾也逐步成為環境污染的重點監控對象。

　　尤其是科技的發展，電磁干擾讓短波電臺的傳播距離大大下降。

　　電磁干擾是無線電傳輸的大敵。

　　2.2 電磁干擾導致設備功率提高

　　由于電磁干擾，以前的設備功率遠遠不能滿足當前的通信需求，設備功率競賽在各行各業中展開，電磁設備的功率增加，從而進一步的加劇的電磁干擾和電磁污染，同時功率過大的電磁設備容易影響人的腦電波，造成失眠，心煩的不良癥狀。

　　2.3 電磁干擾對設備危害較大

　　電磁干擾直接降低了設備的各項性能指標，例如，對于話音系統的影響，導致通信話音斷斷續續，語言不清晰;對于圖像顯示系統，電視機產生雪花點，干擾飛機飛行和雷達工作;對電子計算機的計算和信息傳遞，電磁干擾下電子計算機誤碼率升高;對指針儀表系統，在航空，航海領域中，儀表指針由于電磁干擾而指示不準確;對于自動控制系統的影響，靈敏電機，低壓開關，繼電器等都會降低其工作準確性。

　　2.4 其他電磁危害

　　電爆裝置暴露在強電磁干擾的環境下，可能由于電磁干擾而產生誤爆，例如，現代礦山和地質勘探中的電子起爆器等。

　　同時電磁干擾容易將電腦等裝置中的私人資料泄露出去，主要是軍事，工業，政治等信息，同時過高功率的電磁干擾對于人體免疫系統的功能造成一定的影響。

　　3 電磁兼容的接地技術

　　3.1 電磁兼容接地的概念

　　電磁兼容技術的核心就是通過接地來抑制電磁干擾的發生，抑制電磁噪聲提高設備的抗干擾度，但是，接地的方式和選擇不當容易造成新的干擾產生。

　　3.2 接地的目的

　　接地一般有三個方面的目的，第一，工作接地，電路系統要正常工作，都需要一個不受外界干擾的參考零電位，大地正好提供了這樣的一個點位，因此，信號地，電源地，模擬地，數字地等都為設備處于良好的狀態提供了基礎。

　　第二，安全接地，在雷雨天氣，閃電等自然電磁波會干擾設備的正常工作，而且設備帶電后容易對人體造成傷害。

　　第三，防干擾接地。

　　設備的金屬外殼接地，將設備內部產生的靜電及時的導入大地，從而保證了人機的安全，同時也防止了外界的電磁干擾。

　　3.3 接地方式

　　3.3.1 單點接地

　　單點接地僅適用于工作頻率低于1MHz的設備，將整個電路系統看做一個參考點，設備的所有接地，都接到這一電上，且只安裝了一個安全接地螺栓。

　　單點接地的有點在于，能夠有效的防止多電路單元串聯產生的阻抗的電路性耦合，同時單點接地在防止工頻和其它雜散電流在信號線上產生干擾，信號地線應與功率地線和機殼地線相絕緣等方面有著廣泛的應用。

　　單點節的局限性在于，只有在功率地，機殼地和接往大地的接地線的安全接螺栓上相連。

　　地線長度與界面的比值關系要滿足大于0.83。

　　3.3.2 多點接地

　　工作頻率高(>30MHz)的采用多點接地式(即在該電路系統中，用一塊接地平板代替電路中每部分各自的地回路)。

　　因為接地引線的感抗與頻率和長度成正比，工作頻率高時將增加共地阻抗，從而將增大共地阻抗產生的電磁干擾，所以要求地線的長度盡量短。

　　3.3.3 混合接地

　　工作頻率介于1～30MHz的電路采用混合接地式。

　　當接地線的長度小于工作信號波長的1/20時，采用單點接地式，否則采用多點接地式。

　　為防止各種電路在工作中產生互相干擾，使之能相互兼容地工作，根據電路的性質，將工作接地分為不同的種類，如直流地、交流地、數字地、模擬地、信號地、功率地、電源地等。

　　上述不同的接地應當分別設置。

　　3.3.4 浮地

　　浮地式即該電路的地與大地無導體連接。

　　其優點是該電路不受大地電性能的影響;缺點是該電路易受寄生電容的影響，從而使該電路的地電位變動，同時增加了對模擬電路的感應干擾。

　　由于該電路的地與大地無導體連接，易產生靜電積累而導致靜電放電，可能造成靜電擊穿或強烈的干擾。

　　因此浮地的效果不僅取決于浮地的絕緣電阻的大小，而且取決于寄生電容的大小和信號的頻率。

　　4 接地技術的要求

　　(1)接地線、接地面應采用低阻抗材料制成，并有足夠的寬度和厚度，接地線應短而粗，接地面的積應盡可能大，且接到最大的導體上。

　　(2)要盡量減低多電路公共接地阻抗上所產生的干擾電壓，同要盡量避免形成不必要的地回路。

　　(3)數字地與模擬地分開設計;大信號地與小信號地分開設計;交流地也要分開設計。

　　(4)用幾條主干接地通路至電流的公共點，不要只用一條。

　　(5)在接地母線中，量少用串聯接頭，并保證有良好可靠的電氣連接。

　　(6)必要情況下，每個線路板座和電纜頭可以在最的距離內連接，以保證良好的電磁兼容性。

　　(7)在確定安裝于屏蔽內的設備的接地點時，應使其返回線也在屏蔽內，而不能將屏蔽線作為返回導線。

　　5 結語

　　為了設備和人身的安全，以及電力電子設備正常可靠的工作，必須研究接地技術。

　　接地可直接接在大地上，或者接在一個作為參考電位的導體上。

　　不合理的接地反而會引入電磁干擾，導致電力電子設備工作不正常。

　　因此，接地技術是電磁兼容中的重要技術之一，應當充分重視對接地技術的研究。

　　參考文獻：

　　[1]呂林強.電磁兼容中的接地技術[J].煤炭技術.2009(02).

　　[2]鄧燕.淺析接地技術設計對電子設備電磁兼容性的影響[J].電子質量.2006(11).

　　[3]白同云.電磁兼容進展(上)[J].電子質量.2006(12).

　　[4]白同云.電磁兼容進展(下)[J].電子質量.2007(01).

　　我國電磁兼容試驗技術的現狀和發展【3】

　　摘 要隨著世界工業水平的發展，人們對電磁兼容應用技術的需求越來越大。

　　電磁兼容試驗技術在認識電磁干擾、分析電磁干擾和控制電磁干擾的過程中不斷發展。

　　本文介紹了我國電磁兼容試驗技術的現狀，并從三個方面分析了我國電磁兼容實驗技術的發展趨勢。

　　關鍵詞電磁兼容;試驗技術

　　隨著世界工業水平的發展，人們對電磁兼容應用技術的需求越來越大。

　　電磁兼容要求在同一環境中使用的電氣設備正常工作而不能相互十擾，達到兼容的目的，電磁兼容試驗技術已經在多個領域得到廣泛應用。

　　電磁兼容試驗技術以電氣、電子科學理論為基礎，依賴方法、技術、設備三個因素，在認識電磁干擾、分析電磁干擾和控制電磁干擾的過程中不斷發展。

　　同時，它也是一門工程性極強的應用技術。

　　1我國電磁兼容試驗技術的現狀

　　我國運用電磁兼容試驗技術的出現始于20世紀60年代，當時試驗室條件簡陋，測量手段也比較落后。

　　電磁兼容領域更多地依賴于測量，電磁兼容測量對試驗條件的要求又很嚴格。

　　改革開放后，隨著我國經濟的發展和科研實力的增強，軍事產品的電磁兼容測試需求同樣廣泛迫切。

　　一些大型生產廠家先后興建電磁兼容試驗室，電磁兼容試驗專業技術隊伍不斷壯大，為電磁兼容試驗技術的發展帶來了機遇。

　　另一方面，隨著國際交往增多，電子產品的國際貿易更加頻繁，國際先進的電子測量設備大量涌進國內場。

　　1999年《關于六種進口產品實施電磁兼容強制檢測的通知》的出臺，使得計算機、打印機、電視機、音響設備等電器的進口都必須經過實施強制性檢測，這些舉措要依賴于測試驗證。

　　電磁兼容試驗的市場需求的不斷擴大在客觀上推動了電磁兼容試驗技術的發展。

　　隨著新型儀器設備在電磁兼容標準中的應用，軍用裝備尤其是電子設備其工作頻段不斷拓寬，對測試設備、測試方法等作了具體規定，電磁兼容性試驗技術逐漸向高速自動化、集成化、便攜式方向發展。

　　特別是EMC技術發展出現了系統研究法階段的趨勢，運用電磁場理論分析和計算來預測系統內的電磁環境，使設備或系統實現最佳研究。

　　EMC試驗技術已實現了將測試數據用于指導新的研究的飛躍。

　　2我國電磁兼容試驗技術的發展趨勢

　　2.1電磁兼容試驗室認證更加規范

　　電磁兼容測試結果的關系到一個產品能否成為合格產品，其公正性與正確性對企業而言就十分重要。

　　因此，電磁兼容試驗室對該產品的測試至關重要。

　　要使測試結果準確、公正，我們必須首先加強對試驗室的管理。

　　組建一個EMC實驗室的最小需求取決于公司的需要和財務狀況。

　　建成EMC實驗室的房間或地方必須潔凈，沒有無關物品，完全專用于EMC測量。

　　只要條件許可，絕對需要一個由金屬制成并可靠連接大地的地參考平面，實驗室內的所有金屬物體必須可靠接地或予以清除。

　　目前我國對電磁兼容試驗室的認證工作已經開始，一些直接引進的試驗室已拿到承制方申請的歐共體“CE”標記的認可證書。

　　為了保證電磁兼容測試結果的公正性，我們要還選擇一個在電磁兼容領域中具有豐富經歷的權威組織作為認證機構。

　　認證機構按照標準EN 450001/1990.5《測試試驗室操作的通用標準》授權，檢查它的公正性、誠實性、技術能量及質量管理體系。

　　2.2 集成化、自動化測試的逐步普及

　　電磁兼容試驗方法由測量原理和測試設備的使用方法兩者來確定，把環境作為抗擾度測試的相關條件是抗擾度測試的重要特點，技術是為了得到正確的測試結果而采取的一切測試手段，設備則是體現上述兩個因素為測試服務的一切技術裝置。

　　這些設備和技術都必須實現標準化，以保證測試具有重現性和真實性。

　　抗擾度測試除了應嚴格遵守有關安全規定外，還有必要在抗擾度實驗后再對設備進行安全測試。

　　目前的電磁兼容試驗室大都以軍標或民標為主，一般包括米法電波暗室、電波屏蔽室、諧波/閃爍測試室、抗干擾測試室等等。

　　目前，這些試驗室大多符合CISPR16/CISPR22/CISPR25 /FCC/ANSI 最新的標準要求，能夠根據相應標準作全自動化檢測，可完成規定標準的規范測試，對于抗干擾性能檢測，則給出受試件的實際抗擾性電平，這種測試是產品驗收的最終檢測手段。

　　2.3EMC預測試的不斷發展

　　企業在對自己的產品進行電磁兼容測試時，要做到事半功倍，配置一套EMC預測試設施是非常必要的。

　　預測試設備的主要任務是發現EMC問題，找出原因，采取EMI抑制措施后的效果。

　　EMC預測試的特點是在產品開發初期能夠及早地發現設計中的問題，回避了購置昂貴測試設備的困難。

　　例如在準電路的板卡、原理樣機、初樣到正樣研制的過程中，它經過EMC測試逐步實現產品良好的電磁兼容性。

　　EMC預測試采用偏保守的測量，它可以便迅速找出問題并不致使測試設施費用過高。

　　因此，它在整個產品的研制生產中仍是重要的測試手段，它使設計人員盡快了解要進一步抑制干擾需從哪些環節入手。

　　EMC預測試的屏蔽半暗室尺寸較小，一般只能容納本企業產品，暗室的環境電平可以允許稍高些。

　　EMC測試項目可在標準的基礎上作必要的剪裁，一個檢測中心應該具備按EMC標準的各個項目測試的能力。

　　預測試儀表在保證必需的精度的同時，縮短了測量時間，如采用頻譜分析儀可以保證與EMI接收機有相似的精度，又可顯著提高測量速度。

　　3結束語

　　隨著電子技術的高速發展，電磁兼容技術廣泛應用到越來越多的領域，電磁兼容試驗技術更是不斷進步，越來越走向系統化、集成化的方向發展。

　　電磁兼容技術試驗技術的發展又會推動相應的理論研究和應用技術的發展。

　　高性能屏蔽機房、EMC電波暗室以及相關專業電磁兼容測試儀器將會成為電子產品公司的必備設備。

　　為了使產品成為商品之前就符合相應的電磁兼容標準，

　　未來的電子產品檢測將是全方位、全自動化的測試。

　　參考文獻

　　[1]朱洪波,杜麗冰.電磁兼容性技術與現代通信(一)[J].現代電信科技,1994,04.

　　[2]邱澤民.夏新GSM手機電磁兼容測試研究[D].電子科技大學,2004.

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