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电磁兼容测量及电磁干扰三要素

发布时间:2020-12-09 14:24

电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)是指设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态和能力, 即该设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导致不允许的降级;也不会使同一电磁环境中其他设备因受其电磁发射而导致不允许的降级。 这个定义的前一半体现的是设备的电磁干扰(EMI) 特性,即不对其他设备产生电磁干扰,不对环境构成电磁污染;后一半体现的是设备的电磁敏感(EMS) 特性, 即不受其他设备的电磁干扰,不对电磁环境产生敏感反应。 符合电磁兼容的不同电子设备可以在一起正常工作,它们是相互兼容的, 否则就是不兼容的。
电磁兼容有时又称作电磁兼容性,某些场合两者通用,但是显然电磁兼容含义更广,电磁兼容性更偏重于从性能方面描述。
电磁兼容测量
电磁兼容测量是指利用仪器与设施等手段对设备、系统电磁兼容状态进行的测量。电磁兼容测量是获取设备、系统电磁兼容性能数据的最直接手段,也是掌握设备、系统电磁兼容性能、进行电磁兼容维护的基础。电磁兼容测量也指电磁兼容测试、电磁兼容试验等。 电磁兼容测量主要是通过测量电子设备和系统内部电路中的电流或者是空间的电磁波,围绕构成电磁干扰的三要素,即电磁干扰源、 耦合通道和敏感设备来研究的。

电磁兼容电磁干扰控制

图1-1 电磁干扰三要素 产生电磁干扰的方式和途径不一,其中电磁辐射、传导是产生电磁干扰的主要电磁活动方式或途径。 有的电磁干扰既以辐射方式也以传导方式传播。为了分析研究电磁干扰的性质、 影响等,必须确定电磁干扰的空间、时间、频率、能量、信号形式等特性。因此通常采用以下参数描述电磁干扰:频率、电平、波形、出现率、极化、方向等。这些特性与电磁干扰三要素密切相关。电磁干扰可以存在,三个要素缺一不可,因此只要消除其中任何一个要素,就解决了电磁干扰问题,如图 1-2 所示。
 

电磁兼容电磁干扰控制

图1-2 基于三要素的电磁干扰控制
处理电磁干扰时最重要的是从以下五点入手:
频率: 产生干扰的频率是什么
强度: 电磁干扰有多强, 引起的后果多严重
时间: 是连续的还是只存在一定时间段
阻抗: 干扰源和敏感设备阻抗多大, 两者之间传输电路阻抗多大
尺寸: 辐射体几何尺寸多大, 传输线路多长
需要注意频率越高越可能是辐射耦合, 频率越低越可能是传导耦合。
干扰源类型 一般来说电磁干扰按照来源分为内部干扰和外部干扰两大类, 分别列于表1-1 和表 1-2。 外部干扰源包括自然干扰源和人为干扰源。

电磁兼容自然干扰源

电磁兼容人为干扰源

自然干扰源主要来源于大气层的天电噪声、 地球外层空间的宇宙噪声。 自然干扰源既是地球电磁环境的基本要素组成部分, 又是对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰源。 自然噪声会对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰, 也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰。 人为干扰源是有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰, 其中一部分是专门用来发射电磁能量的装置, 如广播、 电视、 通信、 雷达和导航等无线电设备, 称为有意发射干扰源。 另一部分是在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射, 如交通车辆、 架空输电线、 照明器具、 电动机械、 家用电器以及工业、 医用射频设备等等。 因此这部分又称为无意发射干扰源。各类干扰的性质千差万别, 表 1-3 列举了几类干扰的特征。

 电磁兼容干扰源特性

任何电磁干扰的发生都必然存在干扰能量的传输和传输途径。 通常认为电磁干扰耦合有传导和辐射两种方式, 具体分类示于表 1-4。 因此从被干扰的敏感器来看, 干扰耦合可分为传导耦合和辐射(空间) 耦合两大类, 如图 1-3 所示。

电磁干扰主要耦合途径

表1-4 电磁干扰主要耦合途径 传导耦合必须在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接, 干扰能量沿着连接电路传递到敏感器, 发生干扰现象。 传输电路可包括导线、 设备导电构件、 供电电源、 公共阻抗、 接地板、 电阻、 电感、 电容和互感元件等。辐射耦合是通过介质以电磁波的形式传播, 干扰能量按电磁波规律向周围空间发射。 常见的辐射耦合有三种: 甲天线发射的电磁波被乙天线接受, 称为天线耦合; 空间电磁场经导线感应而耦合, 称为场线耦合; 空间电磁场经孔缝感应而耦合, 称为孔缝耦合。

电磁干扰耦合

实际工程中, 设备间发生干扰通常包含许多种途径的耦合。 多种途径耦合同时存在, 反复交叉, 共同产生干扰, 使电磁干扰变得难以控制。

长沙容测电子有限公司致力于电磁兼容测试设备的研发以及电磁兼容测试技术的推广普及,全力为客户提供专业的EMC测试产品和解决方案。EMC电磁兼容测试仪主要有:军工EMC测试设备,48V汽车电子可编程电源,汽车电气性能测试设备,BCI大电流注入,新能汽车EMC测试设备,脉冲群模拟器,雷击浪涌发生器,阻尼振荡波测试仪,静电放电发生器,电压跌落发生器等。

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