电磁干扰如何产生?有何危害?
2023-10-06 16:01:42来源 | 网络
电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。
▍电磁干扰源种类
电磁干扰源种类繁多,可按不同的方法进行分类。对测量环境中直接影响测量及测量设备的干扰来源可分为自然干扰源和人为干扰源。
● 自然干扰源
(1)大气噪声干扰:如雷电产生的火花放电、属于脉冲宽带干扰,其覆盖从数Hz到100MHz以上.传播的距离相当远。
(2)太阳噪声干扰:指太阳黑子的辐射噪声。在太阳黑子活动期.黑子的爆发.可产生比平稳期高数千倍的强烈噪声.致使通信中断。
(3)宁宙噪声:指来自宇宙天体的噪声。
(4)静电放电:人体、设备上所积累的静电电压可高达几万伏直到几十万伙.常以电晕或火花方式放掉,称为静电放电。静电放电产生强大的瞬间电流和电磁脉冲,会导致静电敏感器件及设备的损坏。静电放电属脉冲宽带干扰、频谱成分从直流一直连续剑中频频段。
● 人为干扰源
人为干扰源指电气电子设备和其他人工装置产生的电磁干扰。这里所说的人为干扰源都是指无意识的干扰。至于为了达到某种目的而有意施放的干扰,如电子对抗等不属于本文讨论范围。
任何电子电气设备都可能产生人为干扰。在此,只是提到一些常见的干扰测量环境的干扰源。
(1)无线电发射设备:包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统.如微波接力,卫星通信等。因发射的功率大,其基波信号可产生功能性干扰;谐波及乱真发射构成非功能性的无用信号干扰。
(2)工业、科学、医疗(ISM)设备:如感应加热设备、高频电焊机、X光机、高频理疗设备等.强大的输出功率除通过空间辐射干扰外,还通过工频电力网干扰远方的设备。
(3)电力设备:包括伺服电机、电钻、继电器、电梯等设备通、断产生的电流剧变及伴随的电火花成为干扰源:电力系统中的非线性负载(如电弧炉等)、间断电源(UPS)等同态电源转换设备产生大量谐波涌入电网成为干扰源:日光灯等照明设备也产生辉光放电噪声干扰。
(4)汽车、内燃机点火系统:汽车点火系统产生宽带干扰,从几百千赫到几百兆赫干扰强度几乎不变。
(5)电网干扰:指由50Hz交流电网强大的电磁场和大地漏电流产生的干扰,以及高压输电线的电晕和绝缘断裂等接触不良产生的微弧和受污染导体表面的电火花。
(6)高速数字电子设备:包括计算机和相关设备。
上述电磁干扰源就产生的机理而言,有:放电噪声(雷电、静电放电、辉光放电等).接触噪声,电路的过渡现象,电磁波反射现象等。传输线中电磁波反射足高频测量与数字设备必须认真对待的干扰源。
▍电磁干扰的危害
干扰电视的收看、广播收音机的收听。 数字系统与数据传输过程中数据的丢失。 在设备分系统或系统级正常工作的破环。 医疗电子设备的工作失常。 自动化微处理器控制系统的工作失控。 导航系统的工作失常。 起爆装置的无意爆炸。 工业过程控制功能的失效。 ✦ ✦
除上以外强电场还会对生物体造成影响,一般可以分为热效应与非热效应。对于热效应,随着射频入射功率密度的逐渐增加,可以出现血流加快、血液分布较少部位的局部体温升高、酶活性降低、蛋百质变性、心率改变甚至体温调节能力受抑制、局部组织受损直至死亡等。而对于非热效应,其影响就广泛的多。包括对中枢神经系统、血液免疫系统、心血管系统、生殖系统与胚胎发育的影响等。这些影响不仅反应在个体级、器官级而且影响到细胞级。
▍主要研究对象
① 各种人为噪声,如输电线电晕噪声、汽车噪声、接触器自身噪声及导体开台时放电引起的噪声、电气机车噪声、城市噪声等。
② 共用走廊内各种公用事业设备(输电线、通信、铁路、公路、石油金属管线等)相互间的影响。
③ 超高层建筑、输电线、铁塔等大型建筑物引起的反射问题。
④ 电磁环境对人类及各种生物的作用。其中包括强电线等工频场,中、短波及微波电磁辐射的影响。
⑤ 核电磁脉冲的影响。高空核爆炸产生的电磁脉冲能大面积破坏地面上的指挥、控制、通信、计算机及报系统。
⑥ 探谱(TEMPEST)技术。其实质内容是针对信息设备的电磁辐射与信息泄漏问题,从信息接收和防护两方面所开展的一系列研究工作。
⑦ 电子设备的误动作。为了防止误动作,必须采取措施以提高设备的抗干扰能力。
⑧ 频谱分配与管理。无线电频谱是一种有限的资源,但不是消耗性的,既要科学地管理,又要充分地利用。
⑨ 电磁兼容与测量。
⑩ 自然界影响等。
▍提高电磁兼容性的措施
① 使用完善的屏蔽体可防止外部辐射进入本系统,也可防止本系统的干扰能量向外辐射。屏蔽体应保持完整性,对必不可少的门、缝、通风孔和电缆孔等须妥善处理,屏蔽体要有可靠的接地。
② 设计合理的接地系统,小信号、大信号和产生干扰的电路尽量分开接地,接地电阻尽可能小。
③ 使用合适的滤波技术,滤波器的通带经过合理选择,尽量减小漏电损耗。
④ 使用限幅技术,限幅电平应高于工作电平,并且应双向限幅。
⑤ 正确选用连接电缆和布线方式,必要时可用光缆代替长电缆。
⑥ 采用平衡差动电路、整形电路、积分电路和选通电路等技术。
⑦ 系统频率分配要恰当。当一个系统中有多个主频信号工作时,尽量使各信号频率避开,甚至避开对方的谐振频率。
⑧ 共用走廊的各种设备,在条件许可时,应保持较大的隔距,以减轻相互之间的影响。
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