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文檔簡(jiǎn)介
電磁干擾與電磁兼容技術(shù)第1頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月一、電磁輻射的危害
二、電磁干擾概述
三、電磁敏感性
四、電磁兼容性概述
五、電磁兼容測(cè)量?jī)?nèi)容
六、屏蔽技術(shù)
七、濾波技術(shù)
八、接地技術(shù)
九、電磁兼容設(shè)計(jì)
十、頻譜管理
第2頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月一、電磁輻射的危害
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,越來(lái)越多的電子、電氣設(shè)備進(jìn)入了我們生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域……,這些設(shè)備在正常運(yùn)行的同時(shí)也向外輻射電磁能量,可能對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生不良的影響,甚至造成嚴(yán)重的危害,這就是電磁干擾。據(jù)統(tǒng)計(jì),全世界空間電磁能量平均每年增長(zhǎng)7-14%。在有限的空間和有限的頻率資源條件下,由于各種電子,電氣設(shè)備的數(shù)量與日俱增,使用的密集程度越來(lái)越大,電磁干擾的嚴(yán)重性就越來(lái)越突出。
電磁能的廣泛應(yīng)用一方面推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步,豐富了人類的物質(zhì)文化生活,同時(shí)也使空間各種頻率的電磁輻射越來(lái)越強(qiáng),對(duì)人類造成了危害:
①、干擾廣播、電視、通信信號(hào)的接收;
②、干擾電子儀器、設(shè)備的正常工作,可能造成信息失誤、
控制失靈等事故;
③、可能引燃一些易燃易爆物質(zhì),引起爆炸和火災(zāi);
④、較強(qiáng)的電磁輻射對(duì)人體的健康有很大的影響。
第3頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月例1:美國(guó)研制B1轟炸機(jī)時(shí)電子設(shè)備之間的電磁
干擾。
例2:民兵Ⅰ導(dǎo)彈的飛行故障。
例3.廣州白云機(jī)場(chǎng)的導(dǎo)航系統(tǒng)受到嚴(yán)重的干擾。第4頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
例4:電磁輻射對(duì)人體的影響
1、生物體對(duì)電磁輻射能量的吸收
①、電離輻射和非電離輻射
電磁輻射的量子能量w=hfh=6.62×10-34J·S普朗克常數(shù)。
f>3×1015Hz量子的能量可以使原子和分子電離――電離輻射,例如X射線輻射、γ射線輻射,
f<3×1015Hz
量子的能量不能使原子和分子電離――非電離輻射。
電磁干擾和電磁污染一般屬于非電離輻射。
第5頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
②、比吸收率(SAR)specificenergyabsorptionrate
定義:生物體單位時(shí)間內(nèi)、單位質(zhì)量吸收的電磁輻
射能量(W/kg)
ρ:生物體密度,即單位時(shí)間內(nèi)、單位體積吸收
的電磁輻射能量,
σ:電導(dǎo)率
E:電場(chǎng)強(qiáng)度振幅
生物體吸收輻射場(chǎng)能量,引起體溫(或局部體溫)升高。
③、諧振吸收
當(dāng)輻射頻率與生物體(或某些器官,例如眼睛、大腦)的固有頻率諧振時(shí),吸收最強(qiáng)。人體固有諧振頻率的范圍大約為30M~3000MHz,一般成年人的諧振吸收頻率約為400MHz。第6頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
2、電磁輻射對(duì)人體的影響
目前,一般認(rèn)為電磁輻射對(duì)人體的影響包括三個(gè)方面:
①、熱效應(yīng)
輻射功能密度S>10mW/cm2(E>110V/m),人體吸收的輻射能轉(zhuǎn)化為熱量,超過(guò)人體體溫調(diào)節(jié)能力時(shí),會(huì)引起人體(或局部組織)體溫明顯升高,或引起生理功能紊亂(人的體溫每升高一度,基礎(chǔ)代謝增加約5~14%,組織中的氧的需求量增加50~100%)。熱效應(yīng)首先損傷人體上對(duì)熱比較敏感的器官,例如眼睛、大腦、男性生殖器等,例如可導(dǎo)致白內(nèi)障(>300mW/cm2)。
S<10mW/cm2,不會(huì)引起體溫明顯的升高,但可能使體內(nèi)局部小范圍內(nèi)出現(xiàn)顯著的能量吸收(諧振吸收),引起生理功能的障礙。
第7頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
②、非熱效應(yīng)
S<1mW/cm2(E<61.4V/m),長(zhǎng)時(shí)間照射也不會(huì)引起體溫明顯的升高,但會(huì)出現(xiàn)煩躁、頭暈、疲勞、失眠、記憶力減退、脫發(fā)、白血球升高、植物神經(jīng)功能紊亂、腦電圖和心電圖的變化等癥狀。這些一般稱為電磁輻射的非熱效應(yīng),這些癥狀在脫離輻射源后一般是可以逐漸恢復(fù)的。
③、三致作用(致癌、致畸、致突變作用)
這是電磁輻射的遠(yuǎn)期效應(yīng),在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)引起了重視,但尚無(wú)一致的意見(jiàn)。一些研究者的實(shí)驗(yàn)表明:長(zhǎng)時(shí)間的電磁輻射可能誘發(fā)癌癥,也可能引起染色體的畸變,具有致畸、致突變作用。
第8頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
④、決定電磁輻射對(duì)生物體影響程度的幾個(gè)因素
a、場(chǎng)強(qiáng):場(chǎng)強(qiáng)越大,影響越大。
b、頻率:在諧振吸收頻率處,影響最大。一般是頻率升
高,影響增大,微波段影響最大。
c、作用時(shí)間:電磁輻射對(duì)生物體的影響具有積累作用,
作用時(shí)間越長(zhǎng),影響越大。
d、與輻射源的距離:對(duì)于偶極子天線,在天線近區(qū)E∝1/r3,
在天線遠(yuǎn)區(qū)E∝1/r,輻射場(chǎng)強(qiáng)隨距離
的增大迅速衰減,影響減小。
e、環(huán)境溫度和濕度:溫度高、濕度大,生物體不易散熱,
影響增大。
f、輻射特性:脈沖波比連續(xù)波的影響大。
第9頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
⑤、電磁輻射防護(hù)限值
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電磁輻射防護(hù)規(guī)定》(GB8702-88)中規(guī)定的公眾輻射限值為:
公眾輻射限值是指在一天24小時(shí)內(nèi),電磁輻射場(chǎng)量在任意連續(xù)6分鐘內(nèi)的平均值應(yīng)符合表中的要求,全身平均的比吸收率(SAR)應(yīng)小于0.02W/kg。
第10頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月二、電磁干擾概述
㈠、定義:任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低的
電磁現(xiàn)象。(國(guó)標(biāo)GB/T4365-1995)
㈡、電磁干擾的分類
1、按傳播途徑分類
傳導(dǎo)干擾:通過(guò)電路耦合的干擾。(例如導(dǎo)線傳輸、
電容耦合、電感耦合。)
輻射干擾:通過(guò)空間傳輸?shù)母蓴_。
2、按干擾的來(lái)源分類
⑴、自然干擾圖2-2
①、雷電:干擾信號(hào)的頻率:10~100kHz。
②、宇宙干擾:來(lái)自太陽(yáng)和其他星系的電磁噪聲,干擾信
號(hào)的頻率:幾十M~幾十GHz。例如太陽(yáng)黑子活動(dòng)造
成的無(wú)線電干擾,可造成通信中斷。
⑵、人為干擾第11頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
3、按信號(hào)的功能分類
功能性干擾:設(shè)備正常工作時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)對(duì)其它設(shè)備
的干擾。
非功能性干擾:無(wú)用的電磁泄漏產(chǎn)生的干擾。
4、按場(chǎng)的性質(zhì)分類:電場(chǎng)干擾,磁場(chǎng)干擾
5、按干擾的特性分類
頻率:射頻干擾(低頻、高頻、微波)
工頻干擾(50Hz)
靜態(tài)場(chǎng)干擾(靜電場(chǎng)、恒定磁場(chǎng))。
波形:連續(xù)波干擾、脈沖波干擾。
帶寬:寬帶干擾、窄帶干擾。
周期性:有規(guī)則干擾:周期性干擾信號(hào)
非周期性干擾信號(hào)
隨機(jī)干擾
第12頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
㈢、產(chǎn)生電磁干擾的三個(gè)要素
①、電磁干擾源。
②、對(duì)此類干擾敏感的儀器設(shè)備(被干擾體)。
③、干擾信號(hào)耦合的通道(傳播途徑:傳導(dǎo)、輻
射)。
第13頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月㈣、系統(tǒng)內(nèi)部的干擾與系統(tǒng)之間的干擾
①、系統(tǒng)內(nèi)部的干擾:系統(tǒng)內(nèi)一部分電路對(duì)另一部分電
路的干擾。
例1汽車內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)對(duì)車內(nèi)通信系統(tǒng)的干擾。
例2電路板上振蕩電路對(duì)其它單元電路的干擾。
②、系統(tǒng)之間的干擾:一個(gè)系統(tǒng)對(duì)另一個(gè)系統(tǒng)的干擾。
例1計(jì)算機(jī)對(duì)收音機(jī)的干擾。
例2高壓輸電線路對(duì)通信線路的干擾。
㈤、干擾信號(hào)的傳播
1、干擾信號(hào),由干擾源發(fā)生,經(jīng)過(guò)一定的傳播途徑到達(dá)
接收機(jī),造成干擾。
第14頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
2、電磁干擾耦合模型(右圖)
C:電容耦合,
L:電感耦合,
Z:共阻抗耦合,
NC:近場(chǎng)耦合,
FR:遠(yuǎn)場(chǎng)輻射。
第15頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
三、電磁敏感性(抗擾性)
1、定義
①、電磁敏感性:電子設(shè)備或系統(tǒng)對(duì)電磁干擾的
響應(yīng)特性,
電磁敏感性越高,抗干擾能力越低。
傳導(dǎo)敏感性:對(duì)傳導(dǎo)干擾……,
輻射敏感性:對(duì)輻射干擾……。
②、電磁抗擾性:設(shè)備或系統(tǒng)抵制電磁干擾的能力。
2、敏感頻率和抗擾度允許值
①、敏感頻率:在該頻率上,設(shè)備對(duì)電磁干擾的響應(yīng)比
較敏感。
第16頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月②、抗擾度允許值:導(dǎo)致設(shè)備或系統(tǒng)性能下降的干擾信號(hào)
的幅值(可以是電壓、電流、電場(chǎng)強(qiáng)度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、功率密度……)。
例如:在國(guó)標(biāo)GB/T13838-92中
聲音和電視廣播接收機(jī)的音頻功能輻射抗擾度允許值:
0.15~150MHz,125dB(μV/m)。
電視廣播接收機(jī)的接收功能輻射抗擾度允許值:
48.5~92MHz,109dB(μV/m),
92~150MHz,125dB(μV/m)。
3、電磁干擾安全系數(shù)
定義,
,也可用dB表示。第17頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月例如:對(duì)于干擾電壓,
對(duì)于干擾場(chǎng)強(qiáng),
對(duì)于干擾功率密度,
在美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定:
系統(tǒng)的電磁干擾安全系數(shù)m≥6dB,
武器和電爆裝置m≥20dB。
4、電磁兼容的條件:
①、干擾源產(chǎn)生的電磁干擾滿足規(guī)定的限值,
③、敏感設(shè)備具有規(guī)定的抗干擾能力。第18頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月四、電磁兼容性概述
1、電磁兼容的定義
采用一定的技術(shù)手段,使同一電磁環(huán)境中的各種電子、電氣設(shè)備都能正常工作,并且不干擾其他設(shè)備的正常工作,這就是電磁兼容(英文:ElectromagneticCompatibility,縮寫為EMC)。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995中對(duì)電磁兼容嚴(yán)格的定義是:設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。
①、設(shè)備對(duì)來(lái)自外部環(huán)境的電磁干擾必須具有一定的承受
能力(抗擾度)。
②、設(shè)備在正常工作時(shí)產(chǎn)生的電磁干擾不超過(guò)一定的限值,
不干擾其它設(shè)備的正常工作。
第19頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月例:共用天線系統(tǒng)的電磁兼容。
⑴、系統(tǒng)簡(jiǎn)介圖4一1
第20頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
一組天線(各頻道),寬帶放大器,變頻器(可以把一個(gè)頻道的電視信號(hào)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)頻道),同軸傳輸線,多終端接收機(jī)(電視機(jī)、調(diào)頻廣播接收機(jī))。
⑵、外部電磁兼容問(wèn)題
①、外部電磁噪聲的干擾,例如房間中家用電器的電磁干擾
(輻射、通過(guò)電源線傳導(dǎo))。
②、系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的電磁噪聲對(duì)外部設(shè)備的干擾(輻射,通
過(guò)電源線傳導(dǎo))。
⑶、內(nèi)部電磁兼容問(wèn)題
最突出的是變頻器和各接收機(jī)本振產(chǎn)生的電磁干擾(基波、各次諧波,輻射,通過(guò)電源線傳導(dǎo))。
第21頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月2、電磁兼容研究涉及的領(lǐng)域
電磁兼容性學(xué)科研究的對(duì)象不僅限于各種電子、電氣設(shè)備,而且包括各種電磁環(huán)境(自然電磁干擾、核電磁脈沖、靜電放電、人為電磁輻射等)對(duì)人體的生態(tài)效應(yīng),信息處理設(shè)備因電磁泄漏造成的泄密等等。
電磁兼容性涉及的領(lǐng)域十分廣泛,通信、廣播電視、科學(xué)儀器、信息設(shè)備、航空、航天、機(jī)車、艦船、電力、軍工、醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算機(jī)、家用電器等領(lǐng)域中都存在電磁干擾和電磁兼容性問(wèn)題。下表是參加全國(guó)電磁兼容學(xué)術(shù)會(huì)議的學(xué)術(shù)團(tuán)體:
第22頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月電磁兼容性學(xué)科涉及的理論基礎(chǔ)包括電磁場(chǎng)理論、天線與電波傳播、電路理論、通信技術(shù)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等等,所以電磁兼容性學(xué)科是一門實(shí)用性很強(qiáng)的綜合性的前沿學(xué)科。
為了實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備之間的電磁兼容,國(guó)家針對(duì)各種電子、電器產(chǎn)品已經(jīng)頒布了一系列強(qiáng)制性的電磁兼容執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。電磁兼容技術(shù)貫穿于電子、電器產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、銷售的全過(guò)程。圖1-1是表示產(chǎn)品投資效益的曲線,可以看出:電磁兼容問(wèn)題解決得越早,投資效
益越高。如果在產(chǎn)品的立項(xiàng)、設(shè)計(jì)階段就解決了電磁兼容技術(shù),電磁兼容措施的有效性最高,產(chǎn)品的成本最低。如果產(chǎn)品已經(jīng)成批的制造出來(lái)了,才發(fā)現(xiàn)不符合國(guó)家的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn),在采取補(bǔ)救措施,產(chǎn)品的成本就會(huì)大大提高。第23頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
第24頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3、電磁兼容研究機(jī)構(gòu)例如
①、國(guó)際電工委員會(huì)(IEC),制定了一系列電磁兼容標(biāo)準(zhǔn):
IEC61000標(biāo)準(zhǔn)。
②、國(guó)際無(wú)線電干擾專門委員會(huì)(CISPR),下設(shè)7個(gè)分委
員會(huì),將有使用價(jià)值的研究報(bào)告發(fā)表在一系列的
CISPR出版物上,成為世界各因公認(rèn)的電磁兼容性
的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,
③、電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE),出版電磁兼容性
專業(yè)期刊:IEEETransactionsonEMC,定期召開(kāi)國(guó)
際電磁兼容學(xué)術(shù)會(huì)議。
④、中國(guó)電子學(xué)會(huì)、中國(guó)通信學(xué)會(huì)、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)、
中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)等許多一級(jí)學(xué)會(huì)下都設(shè)有電磁兼
容專委會(huì)。第25頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4、電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范
⑴、我國(guó)制定了一系列電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
例如:GB/T4365-1995電磁兼容術(shù)語(yǔ);
GB/T6113-1995無(wú)線電干擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備
規(guī)范;
GB/T3907-83工業(yè)無(wú)線電干擾基本測(cè)量方法;
GB/T15658-1995城市無(wú)線電噪聲測(cè)量方法;
GB/T8702-88電磁輻射防護(hù)規(guī)定;
GB/T4824-1996工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)射頻設(shè)
備電磁騷擾特性的測(cè)量方法和
限值;
GB9254-88信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電干擾極
限值和測(cè)量方法。
第26頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月⑵、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的內(nèi)容
①、規(guī)定名詞術(shù)語(yǔ);
②、規(guī)定電磁發(fā)射和敏感度的極限值;
③、規(guī)定統(tǒng)一的測(cè)量方法;
④、規(guī)定電磁兼容性控制方法或設(shè)計(jì)規(guī)范;
⑶、影響比較大的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)
例如:美國(guó)FCC(聯(lián)邦通信委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn);
美國(guó)軍用電磁兼容標(biāo)準(zhǔn);
歐洲EMC標(biāo)準(zhǔn)。
第27頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月5、電磁兼容的實(shí)施
⑴、組織措施:頻譜的分配和管理(十)。
⑵、技術(shù)措施:對(duì)三種常用的方法的評(píng)述。
①、問(wèn)題解決法:先進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和制造,出現(xiàn)了電
磁干擾問(wèn)題再逐個(gè)解決,這樣需要修改設(shè)備的電路
或結(jié)構(gòu),抑制干擾措施的有效性低,成本高。
②、規(guī)范法:按電磁兼容性的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行系統(tǒng)或設(shè)備
的設(shè)計(jì)和制造。可在一定程度上預(yù)防電磁干擾問(wèn)題
的出現(xiàn),但是由于標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范不是針對(duì)某一具體的
系統(tǒng)或設(shè)備制定的,所要解決的問(wèn)題不一定存在,
存在的問(wèn)題不一定能解決,成本也比較高。
第28頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月③、系統(tǒng)法:先對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行電磁
兼容性分析和預(yù)測(cè),并貫穿于設(shè)計(jì)、試制和
制造的全過(guò)程,不斷的解決可能出現(xiàn)的電磁
干擾問(wèn)題,具體可分為三個(gè)步驟:
a、系統(tǒng)的電磁干擾分析和預(yù)測(cè);
b、系統(tǒng)的電磁干擾性設(shè)計(jì)
c、系統(tǒng)的電磁干擾測(cè)試。
系統(tǒng)法是一種科學(xué)的方法,成本最低。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)了一些比較成熟的電磁兼容分析、預(yù)測(cè)軟件包。
第29頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月6、電磁兼容認(rèn)證
⑴、什么叫EMC認(rèn)證
產(chǎn)品的EMC認(rèn)證是依據(jù)產(chǎn)品的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的技術(shù)要求,經(jīng)過(guò)認(rèn)證機(jī)構(gòu)測(cè)試確認(rèn),并通過(guò)頒發(fā)認(rèn)證證書(shū)和認(rèn)證標(biāo)志來(lái)證明某一產(chǎn)品符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)技術(shù)的要求。
在我國(guó)EMC認(rèn)證已納入3C認(rèn)證范圍(中國(guó)強(qiáng)制認(rèn)證,英文名稱為“ChinaCompulsoryCertification”,英文縮寫為“CCC”,也可簡(jiǎn)稱為“3C”),國(guó)家對(duì)有強(qiáng)制性電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或強(qiáng)制性電磁兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)中有電磁兼容強(qiáng)制條款的產(chǎn)品實(shí)行安全認(rèn)證制度,對(duì)這些實(shí)施電磁兼容安全認(rèn)證的產(chǎn)品在進(jìn)入流通領(lǐng)域?qū)嵤?qiáng)制性監(jiān)督管理(沒(méi)有進(jìn)行電磁兼容安全認(rèn)證就不能進(jìn)入流通領(lǐng)域)。第30頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月對(duì)有推薦性電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或推薦性電磁兼容行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品實(shí)行合格認(rèn)證制度,企業(yè)可以根據(jù)自愿的原則向認(rèn)證機(jī)構(gòu)申請(qǐng)認(rèn)證。
中國(guó)3C認(rèn)證標(biāo)志:
CE認(rèn)證標(biāo)志(歐共體):
第31頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月⑵、EMC認(rèn)證機(jī)構(gòu):中國(guó)電磁兼容認(rèn)證委員會(huì)(CEMC)
認(rèn)證測(cè)試必須在國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局認(rèn)可的EMC測(cè)試機(jī)構(gòu)進(jìn)行。
⑶、EMC認(rèn)證程序(略)
第32頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月五、電磁兼容測(cè)量?jī)?nèi)容
㈠、EMC測(cè)量?jī)?nèi)容
1、干擾信號(hào)的頻率或頻譜
窄帶干擾:測(cè)量頻率
寬帶干擾:測(cè)量頻譜或頻譜密度(脈沖干擾)
2、干擾信號(hào)的幅度
①傳導(dǎo)干擾:干擾電壓U,干擾電流I
②輻射干擾:電場(chǎng)強(qiáng)度E,磁場(chǎng)強(qiáng)度H
,輻射功率密度S,
干擾信號(hào)的功率P。
第33頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月㈡、頻域測(cè)量與時(shí)域測(cè)量
1、頻域測(cè)量:測(cè)量干擾信號(hào)與頻域有關(guān)的特性。例如:
干擾信號(hào)的頻譜、某一頻率上的干擾電壓
或干擾場(chǎng)強(qiáng)。
使用的儀器:頻譜分析儀、干擾場(chǎng)強(qiáng)儀、選頻電壓表
等。
2、時(shí)域測(cè)量:測(cè)量干擾信號(hào)與時(shí)間有關(guān)的特性。例如:干
擾脈沖信號(hào)的幅值、波形、前沿、寬度等。
使用儀器:記憶示波器等。
㈢、測(cè)試天線的選用
1、10K~150KHz頻段:主要測(cè)量磁場(chǎng),選用電屏蔽的環(huán)
形天線。
2、150K~30MHz頻段:測(cè)量電場(chǎng),選用桿狀天線,
測(cè)量磁場(chǎng),選用電屏蔽的環(huán)形天線。第34頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
3、
30M~300MHz頻段:主要測(cè)量電場(chǎng),單頻率測(cè)量:選用半波對(duì)稱振子天線,
寬帶測(cè)量:選用雙錐天線、對(duì)稱振子天線。
4、
300M~1GHz頻段:
主要測(cè)量電場(chǎng),選用對(duì)數(shù)周期天線、對(duì)稱振子天線。
5、
1GHz以上:微波頻段,測(cè)量電場(chǎng)或輻射功率密度S,
窄帶:角錐喇叭天線,
寬帶:雙脊喇叭天線,10GHz以下也可用對(duì)數(shù)周期天線。
㈣、測(cè)試場(chǎng)地
1、開(kāi)闊測(cè)試場(chǎng)地、結(jié)構(gòu)和大?。?/p>
GB/T6113-1995中規(guī)定的開(kāi)闊測(cè)試場(chǎng)地有兩種,橢圓形場(chǎng)地和圓形場(chǎng)地,在測(cè)試場(chǎng)地內(nèi)不能有其它的反射物。天線和DUT(受試設(shè)備,DeviceUnderTest)間的距離:3m、10m、30m。地面用金屬接地平板,包括鋼板、金屬網(wǎng)板等,若用金屬網(wǎng)板,孔徑的最大尺寸不超過(guò)λ/10。第35頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月②、環(huán)境條件:空曠、平整、遠(yuǎn)離建筑物、電力線、地下
電纜、地下管道、樹(shù)木等,背景電磁輻射比測(cè)試電評(píng)
低6dB以上。(GB3907-83“工業(yè)無(wú)線電干擾基本測(cè)
量方法”中規(guī)定:低20dB以上)
第36頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月③、開(kāi)闊測(cè)試地的缺點(diǎn)
城市中的開(kāi)闊測(cè)試場(chǎng)地一般建于高樓頂上,由于背景電磁噪聲的影響(圖5-2-30),已經(jīng)無(wú)法滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試條件(背景電磁噪聲電平比測(cè)試電壓低20dB以上)。另外,開(kāi)闊場(chǎng)地受氣候條件的影響很大,在有雨、雪、霧、風(fēng)、烈日等氣候條件下,無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。
第37頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第38頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
2、電磁兼容暗室
電磁兼容暗室是替代的測(cè)量場(chǎng)地。
第39頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月①、結(jié)構(gòu):六面鋼板,五面(除地面外)敷有吸波材料,
刀形屏蔽門,屏蔽效果在100dB以上。
第40頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月可作3m法、10m法測(cè)量。例如,一電磁兼容暗室的
尺寸:19.6m×12.4m×7.5m。
②、EMC暗室造價(jià)很高,連同測(cè)試設(shè)備需要大約上千萬(wàn)元,
省內(nèi)只有洛陽(yáng)014中心有一個(gè)小的,可用1m法作軍標(biāo)
測(cè)量。
刀形屏蔽門第41頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3、屏蔽室圖5-3-5
⑴、作用傳導(dǎo)干擾測(cè)試必須在屏蔽室中進(jìn)行。
①、防止測(cè)試受到外界電磁環(huán)境的干擾(輻射,或通過(guò)
電源線傳導(dǎo))。
②、防止試驗(yàn)用的電磁信號(hào)泄漏。
第42頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月⑵、結(jié)構(gòu)
①、是用金屬板(網(wǎng))做成的六面體房子。
按屏蔽材料分類:鋼板式,銅網(wǎng)式(只能屏蔽電場(chǎng)),
按結(jié)構(gòu)形式分類:?jiǎn)螌樱ㄤ摪?、銅網(wǎng)),雙層(銅網(wǎng)、
鋼板)
②、接縫的處理
焊接,
拼裝,接縫處加導(dǎo)電襯墊。
③、門:刀型彈性接觸式屏蔽門
④、窗:截止波導(dǎo)式通風(fēng)窗,
設(shè)六角形波導(dǎo)口外接圓直徑
為D,截止頻率為:
第43頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
f>fc,干擾信號(hào)能通過(guò),
f<fc,干擾信號(hào)有損耗,
f<<fc,損耗大。
⑤、電源濾波器:防止干擾
信號(hào)通過(guò)電源線進(jìn)入測(cè)
試系統(tǒng)(在屏蔽室內(nèi)實(shí)
驗(yàn)所用的電源必須經(jīng)過(guò)
電源濾波器)。
第44頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月4、GTEMCell(GHz橫電磁波室)圖5-5-6
第45頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月第46頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
GTEMCell是一個(gè)縱向是錐形、橫向是矩形的同軸線系統(tǒng),傳輸球面波,錐形角度很小,可近似為平面波,終端用吸波材料吸收電磁波(基本沒(méi)有反射),用一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)作為電流負(fù)載。大工作區(qū)空間很大,可用于較大型設(shè)備的測(cè)量,例如29#、34#彩電。小工作區(qū)內(nèi)可產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁場(chǎng)。
例:外形尺寸7m(長(zhǎng))×3.6m(寬)×2.7m(高),
頻率范圍:DC~3GHz。
第47頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月六、屏蔽技術(shù)
1、屏蔽的概念:屏蔽是防止輻射干擾的主要手段,所謂屏
蔽就是采用一定的技術(shù)手段,把電磁場(chǎng)限
制在一定的空間范圍之內(nèi)。
①、主動(dòng)屏蔽:把干擾源置于屏蔽體之內(nèi),防止電磁能量
和干擾信號(hào)泄漏到外部空間。
②、被動(dòng)屏蔽:把敏感設(shè)備置于屏蔽體內(nèi),使其不受外部
干擾的影響。
2、屏蔽的分類(按場(chǎng)的類型可分為)
①、靜電屏蔽
②、磁場(chǎng)屏蔽
③、電磁屏蔽
第48頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月七、濾波技術(shù)
EMI濾波器基本的工作原理與普通濾波器一樣,都是允許有用信號(hào)的頻率分量通過(guò),同時(shí)阻止其他干擾頻率分量通過(guò)。
EMC濾波器的分類
1、反射式濾波器:由電感器和電容器組成,利用反射或
旁路,使干擾信號(hào)不能通過(guò)。
①、低通濾波器,使低頻信號(hào)通過(guò),高頻信號(hào)衰減。
用于電源電路,使市電(50Hz)通過(guò),高頻干擾信
號(hào)衰減。
用于放大器電路或發(fā)射機(jī)輸出電路,使基波通過(guò),
諧波和其他干擾信號(hào)衰減。
②、高通濾波器:抑制低頻干擾信號(hào)
例如:從信號(hào)通道上濾除交流聲干擾。
第49頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月③、帶通濾波器:只允許某一頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò),
④、帶阻濾波器,只抑制某一頻率范圍內(nèi)的干擾信號(hào)通
過(guò)。
2、損耗濾波器,
⑴、選用具有高損耗系數(shù)或高損耗角正切的材料,把高
頻電磁能量通過(guò)渦流轉(zhuǎn)換成熱能。
例如:鐵氧體管,鐵氧體磁環(huán),磁環(huán)扼流圈等。
⑵、幾種常用的損耗濾波器
①、鐵氧體管,如圖把鐵氧體
管套在信號(hào)線或電源線上,
衰減高頻干擾信號(hào)。
第50頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月②、電纜濾波器:在導(dǎo)線外
包一層高頻損耗材料(
如鐵氧體,或含鐵粉的
環(huán)氧樹(shù)脂)(如圖)。
③、濾波連接器,如圖所示,
把鐵氧體直接組裝在電纜連接器內(nèi),在100MHz~
10GHz的頻率范圍內(nèi)可以獲得60dB以上的衰減。
第51頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月④、磁環(huán)扼流圈,如圖(a)所示,在導(dǎo)線上套一個(gè)圓環(huán)狀
鐵氧體磁環(huán),阻抗隨導(dǎo)線中電流頻率的升高而增大,
可以抑制高頻干擾分量。
應(yīng)用:電源線,數(shù)字信號(hào)線。
⑤、穿心電容,外形如圖(b)所示,原理如圖(c)。一個(gè)
端片接導(dǎo)線,另一個(gè)通過(guò)外殼接地,用于高頻濾波。
第52頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用舉例:
電動(dòng)機(jī)的屏蔽和濾波,如圖,電動(dòng)機(jī)的碳刷滑動(dòng)接觸會(huì)出現(xiàn)火花放電,產(chǎn)生高頻的輻射干擾和傳導(dǎo)干擾(通過(guò)電源線傳播),可采用屏蔽(輻射干擾),磁環(huán)(傳導(dǎo)干擾),穿心電容(輻射干擾和傳導(dǎo)干擾)等措施。
第53頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3、有源濾波器:
使用晶體管等有源器件,以較小的體積和重量可以提供較大值的等效L和C。
1、有源電感濾波器:用晶體管模擬電感線圈的頻率特
性(f越高,阻抗越大)。
2、有源電容濾波器:用晶體管模擬電容器的頻率特性
(f越高,阻抗越?。?。
3、對(duì)消濾波器(陷波器):能產(chǎn)生與干擾信號(hào)幅度相
同,相位相反(差180°)的電流,把干擾信號(hào)抵消。第54頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月八、接地技術(shù)
㈠、接地的作用和分類
㈡、幾種常用的接地方法
1、浮點(diǎn)接地
如圖,接地面不與大地
相連,低頻時(shí)可采用。
第55頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月
2、單點(diǎn)接地,
低頻時(shí)采用
①、獨(dú)立地線并聯(lián)一點(diǎn)接地,如圖
各電路的電位:
優(yōu)點(diǎn):各設(shè)備的電位僅與各自的電流和地線電阻有關(guān),
不受其他設(shè)備的影響,可防止各設(shè)備之間相互干
擾和地回路的干擾。
第56頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月缺點(diǎn):若設(shè)備很多,需要很多根地線,使接地導(dǎo)線加長(zhǎng),
阻抗增大,還會(huì)出現(xiàn)各接地導(dǎo)線間的相互耦合,
不適用于高頻。
②、共用地線串聯(lián)一點(diǎn)接地,圖6-3-4(b)
缺點(diǎn):可以看出,A、B、C各點(diǎn)的電位不僅不為零,而
且受其它電路的影響,從防止和抑制干擾的角度,
這種接地方法不好。
優(yōu)點(diǎn):這種接地方法的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單,各電路的接地線
短,電阻較小,在設(shè)備機(jī)柜中是常用的一種接地
方式。采用這種接地方式要注意把最低電平電路
放在靠近A處,以使B點(diǎn)和C點(diǎn)的電位升高最小。第57頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月3、多點(diǎn)接地,如圖
每一個(gè)設(shè)備、電路各自用接地線分別就近接地,高頻電路(設(shè)備間距>λ)一般都采用多點(diǎn)接地。每個(gè)電路對(duì)地的電位:第58頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月為了降低地電位,接地
線應(yīng)盡可能短,以便降
低接地線的阻抗。
優(yōu)點(diǎn):電路簡(jiǎn)單,接地
線短。
缺點(diǎn):地線回路增多,
會(huì)出現(xiàn)一些共阻
抗耦合。
4、混合接地
在有些設(shè)備中,既
有高頻電路又有低頻電
路,可采用混合接地。
第59頁(yè),課件共64頁(yè),創(chuàng)作于2023年2月九、電磁兼容設(shè)計(jì)
1、EMC設(shè)計(jì)的目的
①、設(shè)備內(nèi)部的電路、器件不互相干擾。
②、設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾強(qiáng)度低于規(guī)定的限值。
③、設(shè)備具有一定的抗干擾能力。
2、設(shè)計(jì)的主要參數(shù),
對(duì)于系統(tǒng)、各設(shè)備、各器件:
①、抗擾度允許值(電磁敏感度閾值)(三、2)
②、電磁兼容安全系數(shù)(三、3)
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