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電子儀器儀表電磁干擾及抑制與防護
日期：2025-12-10 06:38
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摘要： 電子儀器儀表對電磁干擾的抑制是產品進行電磁兼容性設計的重要組成部分。這里的電磁兼容性是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作、且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。近年來，電磁兼容性(EMC)設計已逐漸成為國際和國內的一個技術熱點，產品的電磁兼容性已成為衡量產品質量的重要因素，國家技術監督局與有關部委正在積極籌劃在我國實施電器、電子產品的電磁兼容性的認證。因此，研究和討論電子儀器儀表對電磁干擾的抑制極為重要。
電子儀器儀表對電磁干擾的抑制是產品進行電磁兼容性設計的重要組成部分。這里的電磁兼容性是指設備或系統在其電磁環境中能正常工作、且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力。近年來，電磁兼容性(EMC)設計已逐漸成為國際和國內的一個技術熱點，產品的電磁兼容性已成為衡量產品質量的重要因素，國家技術監督局與有關部委正在積極籌劃在我國實施電器、電子產品的電磁兼容性的認證。因此，研究和討論電子儀器儀表對電磁干擾的抑制極為重要。
1. 電磁干擾的產生
產生電磁干擾必須同時具備三個因素：干擾源、耦合路徑和敏感接收器。
1.1 干擾源
在電子儀器儀表和控制系統中，既有來自儀表或系統內部的電磁干擾，又有來自外部的電磁干擾源。
在電子儀器儀表及控制系統內部，由于電壓、電流的突變，元件安裝位置、配線阻抗、振蕩電路互連、元件或電路的耦合等都會產生電磁干擾。
在電子儀器儀表及控制系統外部，如雷電、無線電雷達、導航系統、廣播電視系統、瞬態開關、換向裝置、氣體火花放電器、電暈放電、接觸電位器、正弦波信號源、電磁脈沖等都是干擾源。
1.2 干擾敏感接收器
干擾敏感接收器是指電磁干擾危害的對象。電磁干擾的危害是指受電磁干擾的影響，使設備、裝置本身的性能、特性有輕微的、嚴重的或毀滅性的損傷或損害，電磁干擾的危害因儀表的敏感程度不同而不同。輕度干擾造成儀表性能下降，重度干擾使儀表或控制系統無法工作，甚至損壞。如人們在收看電視時，由于電磁干擾的影響，使電視屏幕的圖象抖動、扭曲、變形和出現雪花狀;人們在收聽廣播時，因受電磁干擾的影響，使收音機發出嘰嘰聲，廣播無法正常收聽;車載的收、發報機，因點火系統的干擾，在運行中無法收、發報;在工業生產中，因電磁干擾的影響，會使數控機床的程序出錯，不能正常加工產品;在計算機控制的流水線生產中，因電磁干擾的影響，會打亂計算機的生產程序，嚴重的還會造成機器或設備的損壞;在醫療上，因受電磁干擾的影響，會使腦電圖、心電圖、核磁共振儀器等誤珍，造成醫療事故。以上所列舉的大量例子說明，有了干擾，還必須要有干擾敏感接收器，才能造成干擾源的危害。如果沒有干擾敏感接收器，也就不存在所謂的干擾影響、干擾危害。
2. 電磁干擾的抑制辦法
電子儀器儀表及控制系統在進行電磁兼容性設計時，需研究分析設備可能產生干擾的部位、可能傳輸干擾的路徑和可能接收干擾的敏感元件，并有針對性地采取抑制電磁干擾的方法。
電磁干擾的抑制方法主要有三種：濾波、屏蔽和接地。
2.1 濾波
濾波可以抑制電磁的傳導干擾。敏感電子設備通過電源線、電話線、控制線、信號線等傳導電磁干擾信號。對于傳導干擾常采用低通濾波器濾波，可以得到有效抑制。但在進行電磁兼容性設計時，必須考慮濾波器的特性：頻率特性、阻抗特性、額定電壓及電壓損耗、額定電流、漏電電流、絕緣電阻、溫度、可靠性、外型尺寸等。常采用無源集中參數元件濾波器和同軸吸收濾波器作低通濾波器。無源集中參數元件濾波器則采用電感線圈和電容組成電容式、電感式、π型、T型、L型、C 型濾波器，它可以有效地抑制低頻、中頻電磁干擾，其抑制的頻率可達300MHz。同軸吸收濾波器則在電源進出線所穿的鋼管中填充吸收介質，如鐵氧體材料，或在電源線上穿上磁珠、磁管等損耗型鐵氧體，把瞬變能量轉換成熱能消耗掉，從而達到抑制干擾的作用。
2.2 屏蔽
屏蔽是用來減少電磁場向外或向內穿透的措施，一般常用于隔離和衰減輻射干擾。屏蔽按其原理分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽三種。靜電屏蔽的作用是消除兩個電路之間由于分布電容耦合產生的電磁干擾，屏蔽體采用低電阻金屬材料制成，屏蔽體必須接地。電磁屏蔽的作用是防止高頻電磁場的干擾，屏蔽體采用低電阻的金屬材料制成，利用屏蔽金屬對電磁場產生吸收和反射以達到屏蔽的目的。磁屏蔽的作用是防止低頻磁場的干擾，屏蔽體采用高導磁、高飽和的磁性材料來吸收或損耗電磁場以達到屏蔽的目的。
電磁干擾的影響與距離的關系非常密切，距干擾源越近，干擾場強越大，影響越大。在電子儀器儀表中，電子元件的布置常受體積限制，常采用低電阻金屬材料或磁性材料制成封閉體，把防護間距不夠的元件或部位隔離起來，以減少或防止靜電或電磁的干擾。
2.3 接地
在設備或裝置中，接地是為了使設備或裝置本身產生的干擾電流經接地線流入大地，一般常用于對傳導干擾的抑制。理想的接地體是一個零電位、零阻抗的物理實體，作為各有關電路中所有信號電平的參考點，任何不需要的電流通過它都不產生電壓降。這種理想的接地實體實際上是近似的。
3. 結束語
對于不同的設備，對其電磁兼容的要求有相應的標準，在進行電子儀器儀表的設計時，對不同的干擾源，應采用相應的干擾抑制措施，使設備本身的性能在其電磁環境中能正常工作，且對周圍的事物又不造成電磁干擾。
1. 電磁干擾的產生
產生電磁干擾必須同時具備三個因素：干擾源、耦合路徑和敏感接收器。
1.1 干擾源
在電子儀器儀表和控制系統中，既有來自儀表或系統內部的電磁干擾，又有來自外部的電磁干擾源。
在電子儀器儀表及控制系統內部，由于電壓、電流的突變，元件安裝位置、配線阻抗、振蕩電路互連、元件或電路的耦合等都會產生電磁干擾。
在電子儀器儀表及控制系統外部，如雷電、無線電雷達、導航系統、廣播電視系統、瞬態開關、換向裝置、氣體火花放電器、電暈放電、接觸電位器、正弦波信號源、電磁脈沖等都是干擾源。
1.2 干擾敏感接收器
干擾敏感接收器是指電磁干擾危害的對象。電磁干擾的危害是指受電磁干擾的影響，使設備、裝置本身的性能、特性有輕微的、嚴重的或毀滅性的損傷或損害，電磁干擾的危害因儀表的敏感程度不同而不同。輕度干擾造成儀表性能下降，重度干擾使儀表或控制系統無法工作，甚至損壞。如人們在收看電視時，由于電磁干擾的影響，使電視屏幕的圖象抖動、扭曲、變形和出現雪花狀;人們在收聽廣播時，因受電磁干擾的影響，使收音機發出嘰嘰聲，廣播無法正常收聽;車載的收、發報機，因點火系統的干擾，在運行中無法收、發報;在工業生產中，因電磁干擾的影響，會使數控機床的程序出錯，不能正常加工產品;在計算機控制的流水線生產中，因電磁干擾的影響，會打亂計算機的生產程序，嚴重的還會造成機器或設備的損壞;在醫療上，因受電磁干擾的影響，會使腦電圖、心電圖、核磁共振儀器等誤珍，造成醫療事故。以上所列舉的大量例子說明，有了干擾，還必須要有干擾敏感接收器，才能造成干擾源的危害。如果沒有干擾敏感接收器，也就不存在所謂的干擾影響、干擾危害。
2. 電磁干擾的抑制辦法
電子儀器儀表及控制系統在進行電磁兼容性設計時，需研究分析設備可能產生干擾的部位、可能傳輸干擾的路徑和可能接收干擾的敏感元件，并有針對性地采取抑制電磁干擾的方法。
電磁干擾的抑制方法主要有三種：濾波、屏蔽和接地。
2.1 濾波
濾波可以抑制電磁的傳導干擾。敏感電子設備通過電源線、電話線、控制線、信號線等傳導電磁干擾信號。對于傳導干擾常采用低通濾波器濾波，可以得到有效抑制。但在進行電磁兼容性設計時，必須考慮濾波器的特性：頻率特性、阻抗特性、額定電壓及電壓損耗、額定電流、漏電電流、絕緣電阻、溫度、可靠性、外型尺寸等。常采用無源集中參數元件濾波器和同軸吸收濾波器作低通濾波器。無源集中參數元件濾波器則采用電感線圈和電容組成電容式、電感式、π型、T型、L型、C 型濾波器，它可以有效地抑制低頻、中頻電磁干擾，其抑制的頻率可達300MHz。同軸吸收濾波器則在電源進出線所穿的鋼管中填充吸收介質，如鐵氧體材料，或在電源線上穿上磁珠、磁管等損耗型鐵氧體，把瞬變能量轉換成熱能消耗掉，從而達到抑制干擾的作用。
2.2 屏蔽
屏蔽是用來減少電磁場向外或向內穿透的措施，一般常用于隔離和衰減輻射干擾。屏蔽按其原理分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽三種。靜電屏蔽的作用是消除兩個電路之間由于分布電容耦合產生的電磁干擾，屏蔽體采用低電阻金屬材料制成，屏蔽體必須接地。電磁屏蔽的作用是防止高頻電磁場的干擾，屏蔽體采用低電阻的金屬材料制成，利用屏蔽金屬對電磁場產生吸收和反射以達到屏蔽的目的。磁屏蔽的作用是防止低頻磁場的干擾，屏蔽體采用高導磁、高飽和的磁性材料來吸收或損耗電磁場以達到屏蔽的目的。
電磁干擾的影響與距離的關系非常密切，距干擾源越近，干擾場強越大，影響越大。在電子儀器儀表中，電子元件的布置常受體積限制，常采用低電阻金屬材料或磁性材料制成封閉體，把防護間距不夠的元件或部位隔離起來，以減少或防止靜電或電磁的干擾。
2.3 接地
在設備或裝置中，接地是為了使設備或裝置本身產生的干擾電流經接地線流入大地，一般常用于對傳導干擾的抑制。理想的接地體是一個零電位、零阻抗的物理實體，作為各有關電路中所有信號電平的參考點，任何不需要的電流通過它都不產生電壓降。這種理想的接地實體實際上是近似的。
3. 結束語
對于不同的設備，對其電磁兼容的要求有相應的標準，在進行電子儀器儀表的設計時，對不同的干擾源，應采用相應的干擾抑制措施，使設備本身的性能在其電磁環境中能正常工作，且對周圍的事物又不造成電磁干擾。
