第1章 電磁兼容技術(shù)概述

第1章電磁兼容技術(shù)概述1.1電磁兼容概述1.2電磁兼容技術(shù)的發(fā)展及電磁認(rèn)證電磁兼容性(ElectroMagneticCompatibility—EMC)

1.1.1引言隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們在生產(chǎn)及生活中使用的電氣及電子設(shè)備的數(shù)量越來越多,這些設(shè)備在工作的同時往往要產(chǎn)生一些有用的或無用的電磁能量,這些能量將影響其他設(shè)備的工作,從而形成了電磁干擾。1.1電磁兼容概述

為什么要掌握電磁兼容技術(shù)電磁干擾和電磁污染的危害日益嚴(yán)重電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)強制實施市場競爭日益激烈為什么要掌握電磁兼容技術(shù)各國都注重EMC教育和培訓(xùn)及學(xué)術(shù)交流，國際上每年舉辦有關(guān)EMC學(xué)術(shù)交流會和培訓(xùn)班。研究的熱點已涉及社會許多方面，如計算機安全、電信設(shè)備電磁兼容、航空航天、武器系統(tǒng)、電磁場生物效應(yīng)、地震電磁現(xiàn)象,……。我國對電磁環(huán)境學(xué)重要性越來越重視，目前已有許多單位從事相關(guān)研究。電磁兼容學(xué)正是為解決這一類問題而迅速發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。日常生活的電磁環(huán)境圖1-1具有多重電磁干擾的生活環(huán)境]雷達(dá)和電視臺雷電電力傳輸線移動電臺電機傳導(dǎo)噪聲交流供電電路點火圖1-2信息系統(tǒng)復(fù)雜的電磁環(huán)境信息系統(tǒng)復(fù)雜的電磁環(huán)境在人們的生活中,電磁兼容效應(yīng)普遍存在,形式各異。如果電磁兼容效應(yīng)嚴(yán)重,則將導(dǎo)致嚴(yán)重的故障或事故,同時對人體健康也有影響。人們將電磁干擾的危害程度分為五個等級：

災(zāi)難性的、非常危險的、中等危險的、嚴(yán)重的和使人煩惱的。1.1.2電磁干擾的危害1.電磁干擾對設(shè)備的危害長期受到電磁輻射將會影響人體健康并造成電磁污染。高頻輻射大于一定限值時,會使人產(chǎn)生失眠、嗜睡等植物神經(jīng)功能紊亂,以及脫發(fā)、白血球下降、視力模糊、晶狀體混濁、心電圖異常等癥狀。2.電磁場對人體的危害《中華人民共和國環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：一級標(biāo)準(zhǔn)（小于10伏／米），二級標(biāo)準(zhǔn)（小于25伏／米）為中間區(qū)，超過二級標(biāo)準(zhǔn)地區(qū)，對人體可帶來有害影響；電磁干擾與污染的危害案例1969年土星V-阿波羅12事件1999年醫(yī)療設(shè)備的失靈1989年南京的雷電引起的油庫爆炸‘微波老鼠’喪失記憶報告

1986年湖北省潛江變電站火災(zāi)人類健康的潛在危險…………人禍、天災(zāi)、重大、致命、不勝枚舉電磁干擾與污染的危害案例1992年9月16日深圳國際機場因感應(yīng)雷電過電壓導(dǎo)致25套通訊、雷達(dá)、導(dǎo)航設(shè)備中有5套損壞，使機場停業(yè)；1996年白云機場由于雷電導(dǎo)致指揮系統(tǒng)故障；1961年，意大利發(fā)生了“丘比特”導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的雷擊事故；1969年11月美國土星“V－阿波羅12”載人飛船在起飛后出現(xiàn)雷擊事故。3.對航空的危害2011年7月28日雷擊破壞設(shè)備造成7.23溫州動車追尾事故

1.1.3有關(guān)電磁兼容的定義國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995《電磁術(shù)語》的定義：

設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。

2)美國電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)的定義：

一個裝置能在其所處的電磁環(huán)境中滿意地工作同時又不向該環(huán)境及同一環(huán)境中的其他裝置排放超過允許范圍的電磁擾動。3）我國國家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB72-85《電磁干擾和電磁兼容性名詞術(shù)語》中給出電磁兼容性的定義為:

設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài),即:該設(shè)備不會由于受到處于同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備的電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的性能降級,它也不會使同一電磁環(huán)境中其他設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的性能降級。一是設(shè)備要有一定的抗電磁干擾能力，使其在電磁環(huán)境中能正常工作；

電磁兼容的定義中包含著兩層意義：二是設(shè)備工作中自身產(chǎn)生的電磁騷擾應(yīng)抑制在一定水平下，不對該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾。

1.1.4電磁干擾三要素構(gòu)成干擾的三個要素：電磁干擾源、傳輸路徑和敏感設(shè)備干擾源敏感設(shè)備傳輸路徑電磁干擾：

任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低或?qū)τ猩驘o生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象。傳輸途徑：

干擾的傳輸途徑有兩條,通過空間輻射和通過導(dǎo)線傳導(dǎo),即輻射發(fā)射和傳導(dǎo)發(fā)射。敏感設(shè)備：

敏感設(shè)備即指受干擾設(shè)備。

設(shè)備的抗干擾能力用電磁敏感度(Susceptibility)來表示。設(shè)備的電磁干擾敏感性電平閾值越低,即對電磁干擾越靈敏,電磁敏感度越大,抗干擾能力越差,或稱抗擾度(Immunity)性能越低。反之,接收器的電磁敏感度越低,抗干擾能力也越高。

發(fā)射/抗擾度限值、兼容電平一、電磁干擾的來源

電磁干擾源分為兩大類：1.自然界干擾源2.人為干擾源。

電磁干擾源自然電磁干擾源人為電磁干擾源大氣干擾雷電干擾宇宙干擾熱噪音功能性干擾源非功能性干擾源無線電廣播電視無線通信雷達(dá)導(dǎo)航輸電線電氣化鐵路車輛點火系統(tǒng)開關(guān)系統(tǒng)工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療設(shè)備家用電器辦公設(shè)備自然界干擾源和人為干擾源X光機產(chǎn)生大功率高頻干擾

閃電產(chǎn)生電磁場干擾自然界干擾源和人為干擾源（續(xù)）雷達(dá)會產(chǎn)生大功率高頻干擾

變電站會產(chǎn)生50Hz的高次諧波干擾以及電暈放電干擾電吹風(fēng)機干擾電視機的演示

電吹風(fēng)機產(chǎn)生的電磁波干擾以兩種途徑到達(dá)電視機：一是通過共用的電源插座，二是以空間電磁場傳輸?shù)姆绞接呻娨暀C的天線接收。應(yīng)設(shè)法切斷這些干擾途徑。干擾途徑：路和場的干擾

路的干擾必須在干擾源和被干擾對象之間有完整的電路連接，干擾沿著這個通路到達(dá)被干擾對象。

場的干擾不需要沿著電路傳輸，而是以電磁場輻射的方式進行。1．通過路的干擾由泄漏電阻引起的干擾1-干擾源2-儀器輸入端子3-儀器的輸入電阻R-泄漏電阻

負(fù)載（喇叭）的電流較大，它與放大器的負(fù)電源線共用了一段地線，在地線的微小電阻上產(chǎn)生了壓降，造成了干擾。由共阻抗耦合引起的干擾負(fù)載電流干擾壓降正確接線由電源配電回路引入的干擾

2．通過場的干擾

由電場耦合引起的干擾：

帶電物體產(chǎn)生的電場由磁場耦合引起的干擾：

C型變壓器的漏感比E型的小4對雙絞扭線由電焊引起的強磁場干擾：

磁場交鏈信號線共模干擾與串模干擾

如果干擾源對兩根信號傳輸線的干擾大小相等、相位相同就屬于共模干擾。共模干擾儀可依靠放大器的共模抑制比KCMR來克服。產(chǎn)生電磁干擾的條件突然變化的電壓或電流，即dV/dt

或dI/dt

很大；輻射天線或傳導(dǎo)導(dǎo)體。

設(shè)計中，遇到電壓、電流的突然變化，千萬要考慮潛在的電磁干擾問題電磁兼容裕量(EMCMargin)：裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的抗擾性限值與騷擾源的發(fā)射限值之間的差值。有關(guān)發(fā)射電平、抗擾性電平、限額值和兼容性電平等之間的關(guān)系

1.1.7電磁兼容性分析與設(shè)計方法

隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電磁兼容技術(shù)也在不斷地向前發(fā)展,電磁兼容性分析方法逐步得到提高和完善,按其發(fā)展過程,通常分為三種方法,即①問題解決法②規(guī)范法③系統(tǒng)法。1.電磁兼容性分析方法2.電磁兼容的設(shè)計方法可采取的措施與費/效比電路結(jié)構(gòu)封裝屏蔽濾波軟件EMC成本EMC措施概念設(shè)計產(chǎn)品市場階段圖1-5產(chǎn)品開發(fā)進程中的可采取的EMC措施與費/效比1.1.8電磁兼容性研究的基本內(nèi)容(1)電磁騷擾特性及其傳播方式的研究。(2)電磁兼容性設(shè)計的研究。(3)電磁兼容性頻譜利用的研究。(4)電磁兼容性規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的研究。(5)電磁兼容性測試和模擬技術(shù)的研究。1.2電磁兼容技術(shù)的發(fā)展及電磁認(rèn)證1.2.1電磁兼容技術(shù)的發(fā)展

1.電磁兼容技術(shù)發(fā)展簡史由于電磁兼容是通過控制電磁干擾來實現(xiàn)的,因此電磁兼容學(xué)是在認(rèn)識電磁干擾、研究電磁干擾、對抗電磁干擾和管理電磁干擾的過程中發(fā)展起來的。電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)干擾發(fā)射敏感度傳導(dǎo)輻射傳導(dǎo)輻射電源線信號/控制線天線端口電場磁場

電源線/信號線射頻瞬態(tài)天線端口電場磁場靜電放電電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)體系

基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)

通用標(biāo)準(zhǔn)

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)被引用到被引用到標(biāo)準(zhǔn)編號的識別國家或組織制訂單位標(biāo)準(zhǔn)編號IECCISPRCISPRP