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电磁兼容和电磁屏蔽技术
电磁兼容和电磁屏蔽技术【1】
【摘 要】近年来，随着建筑的层数增高，随着大量电子设备的应用，随着计算机网络和通讯网络密集化程度的提高，雷电造成的危险也日益严重。
雷电灾害发生频率的增强，无论是建筑、电力系统还是通讯系统在防雷方面的需求日益增强。
在防雷工作中，电磁兼容和电磁屏蔽是其中比较有效的两种方式，本文从电磁兼容和电磁屏蔽的基本内容出发，对电磁兼容在防雷工作中的应用进行了探讨。
【关键词】电磁兼容 电磁屏蔽 防雷
近年来，防雷在现在的生活和生产中成为亟待解决的一个问题。
在防雷工作中，电磁兼容技术和电磁屏蔽技术的应用能够取得很好的效果，所以，探究电磁兼容和电磁屏蔽技术对实现其在防雷工作中的应用具有重要的意义。
1 电磁屏蔽技术
电磁屏蔽技术是通过反射――吸收――抵消这三种效应来得到削弱电磁波干扰的作用的一种技术。
衡量电磁波屏蔽技术效果的重要指标就是电磁波的屏蔽效能，用SE表示。
电磁波的屏蔽效能的定义是：在电磁场中，在同一个地点，没有屏蔽时的电磁场强度(用E1和H1表示)与有屏蔽时的电磁场强度(用E2和H2表示)的比值，这个比值经常用分贝表示，也就是dB。
屏蔽效能的计算公式是：SE=20logE1/E2=20logH1/H2。
或者屏蔽效能还能用干扰能量的损耗来进行表示：其中吸收损耗表示为A，反射损耗表示为R，多次反射损耗表示为B。
那么SE=A+R+B[1]。
2 电磁兼容技术
电磁兼容指的是系统或者设备在某种电磁环境中正常运行，在运行过程不会对电磁环境中的其他设备产生过度的干扰的一种能力。
所以，电磁兼容包含两方面的要求，第一，系统或者设备在电磁环境中运行的时候产生的电磁干扰不能超过限定值。
系统或者设备在电磁环境中运行的时候要对周围的电磁干扰具有一定的抵抗能力，也就是要具有一定的电磁敏感性。
对电磁兼容产生干扰的原因主要有以下三个方面，分别是：第一，干扰源分析。
能够对电磁兼容产生干扰的干扰源包括高压电器设备和干扰电压源，其中高压电器设备包括接触网辐射和大功率发射器等;干扰电压源包括接触网上电和雷电等。
第二，耦合途径分析。
对电磁兼容产生干扰的耦合途径有以下几种，分别是：多种环线感应、共用阻抗耦合、直接差分感应、电源传导耦合和电缆串音干扰等。
第三，被影响的设备分析。
被电磁兼容产生影响的设备主要有信号设备、其他路外设备等[2]。
3 电磁兼容技术在防雷中的应用
3.1 干扰源的消除
(1)新型避雷针的使用。
在电磁干扰的干扰源中，雷电是其中比较重要的一个因素，所以，从干扰源的消除方面来说，使用新型避雷针将雷电干扰减弱是一种比较有效的措施。
因为雷电干扰具有放电时间短(每秒钟能达600次)、产生的电流大(最大可达30万安)、产生的电磁干扰强的特点，所以，可以通过使用阻抗型的避雷针将雷电的放电时间延长，将电流的强度降低，将电磁干扰减弱[3]。
(2)接地处理。
在抑制电磁干扰方面，接地处理是其中最有效的方式之一。
接地处理的主要目的就是建立一种能够和大地相连接的低电阻通路，将静电荷和雷电的放电电流引入大地，从而达到保护人身安全和设备正常运行的目的。
其中高层建筑中的接地系统通常使用的是共用接地，包括：利用建筑物内部的钢筋系统进行引流――分流来实现均衡电位、市电电源中性点的接地、天线馈线接地、交流用电设备接地等。
但是需要注意的是，各个接地系统不能使用同一个引下线进行接地，这是因为引下线有一定的电阻(一般情况下一条引下线的电阻不能超过10Ω)，当其中的一个接地系统产生接地电流的时候，另一个接地系统的地电位就会升高，会对这个接地系统的稳定性造成不良的影响。
同时，各个接地系统也不适合进行多点接地。
因为如果使用多点接地，在分散雷电电流的时候，各个系统就会因为地电位的不同而形成电位差，从而导致电位干扰情况的出现。
3.2 通道耦合的减少
(1)屏蔽。
屏蔽是电磁干扰有效防护控制的基本方法之一。
在雷击现象发生的时候，在1秒的时间内就会有几十万安的电荷流入地下，所以，就会产生很大的电流，会在周围形成强大的电磁场。
在这种情况下，在系统或者设备的外部安装一些有效的屏蔽体，就可以使干扰电磁场从屏蔽体内部通过，以降低通道耦合效应。
在选择屏蔽体的过程中，要注意以下几个问题，分别是：防雷屏蔽体的材料要具有很好的导电性能;如有必要可以使用双层或者以上的屏蔽体进行屏蔽;在建筑的外部可以使用金属网来进行屏蔽。
在使用屏蔽的时候，要注意使用单独的系统来对屏蔽体进行供电;变电站要使用专门的屏蔽电缆;对于那些比较敏感的设备和系统要使用屏蔽电缆。
(2)降低引下线干扰。
一般情况下，防雷系统的引下线会有很多根，在建筑内部以分散的方式存在，通过这样的方式能够有效的将引下线的阻值减弱，同时可以让引下线的电流得到分散，促使其产生的电磁场能够得到有效的抵消。
3.3 系统或设备自身抗干扰能力的增强
增强系统或者设备自身的干扰能力可以采用滤波法来进行，滤波法是一种能够对电磁干扰产生有效的抑制作用的方法。
因为接收信号的频谱和干扰源的频谱不同，所以使用滤波器可以对系统的频带产生重要的限制作用，可以对没有作用的干扰产生抑制作用。
其中可以使用的滤波器主要有以下几种，分别是：低通滤波器、带通滤波器、高通滤波器和电源滤波器等。
除此之外，还可以通过对系统或者设备的交流电源线进行保护，以达到增强自身干扰能力的作用。
4 结语
随着建筑层数的增高、电子设备的广泛使用、计算机网络和通讯网络覆盖面积和覆盖密度的增加，导致雷电危害日益严重，防雷成为亟待解决的一个问题。
通过电磁屏蔽和电磁兼容技术能够有效的实现防雷需求，在防雷中应用电磁兼容技术，主要通过对电磁兼容产生影响的三要素进行解决来实现。
其中包括：减少干扰源、减少通道耦合、增强系统或者设备的抗干扰能力。
参考文献：
[1] 张峰波.广电中心机房微电子设备防雷探讨[J].城市建设理论研究(电子版)，2012(30)：113-114.
[2] 刘昌，陈雷文，李敬伟 等.浅谈电磁兼容技术在雷电防护中的应用[J].大科技・科技天地，2010(12)：126-128.
[3] 孙国强.雷达电磁兼容设计与测试[J].国外电子测量技术，2011(6)：58-61.
电磁兼容中的接地技术【2】
【摘 要】 当前信息化时代，电子电磁设备在人们日常生活中的应用越来越广泛，同时电磁兼容设备的安全性和可靠性也成为了重点关注问题。
为了解决这一问题，需要通过电磁兼容原理，电磁兼容设备的接地种类，以及每种接地方式的适用范围出发，合理搭配接地方式，让电磁兼容设备的安全性和稳定性系数达到最高，从而符合建设生态经济的需求。
【关键词】 电磁兼容 接地技术 电磁干扰
1 引言
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。
现代科技飞速发展，尤其电子技术中每18个月就完全更新一次，电子电磁设备的集成度越来越高，设备运转的频率不断提高，电子设备时所产生的电磁辐射对人们的通信和身体健康带来的影响越来越大。
设备的电磁兼容性已经受到了全世界电子产品行业的广泛关注。
2 电磁干扰的危害
2.1 影响无线电传输
现代社会，手机，电脑，无线通讯遍布世界每一个角落，电磁干扰也逐步成为环境污染的重点监控对象。
尤其是科技的发展，电磁干扰让短波电台的传播距离大大下降。
电磁干扰是无线电传输的大敌。
2.2 电磁干扰导致设备功率提高
由于电磁干扰，以前的设备功率远远不能满足当前的通信需求，设备功率竞赛在各行各业中展开，电磁设备的功率增加，从而进一步的加剧的电磁干扰和电磁污染，同时功率过大的电磁设备容易影响人的脑电波，造成失眠，心烦的不良症状。
2.3 电磁干扰对设备危害较大
电磁干扰直接降低了设备的各项性能指标，例如，对于话音系统的影响，导致通信话音断断续续，语言不清晰;对于图像显示系统，电视机产生雪花点，干扰飞机飞行和雷达工作;对电子计算机的计算和信息传递，电磁干扰下电子计算机误码率升高;对指针仪表系统，在航空，航海领域中，仪表指针由于电磁干扰而指示不准确;对于自动控制系统的影响，灵敏电机，低压开关，继电器等都会降低其工作准确性。
2.4 其他电磁危害
电爆装置暴露在强电磁干扰的环境下，可能由于电磁干扰而产生误爆，例如，现代矿山和地质勘探中的电子起爆器等。
同时电磁干扰容易将电脑等装置中的私人资料泄露出去，主要是军事，工业，政治等信息，同时过高功率的电磁干扰对于人体免疫系统的功能造成一定的影响。
3 电磁兼容的接地技术
3.1 电磁兼容接地的概念
电磁兼容技术的核心就是通过接地来抑制电磁干扰的发生，抑制电磁噪声提高设备的抗干扰度，但是，接地的方式和选择不当容易造成新的干扰产生。
3.2 接地的目的
接地一般有三个方面的目的，第一，工作接地，电路系统要正常工作，都需要一个不受外界干扰的参考零电位，大地正好提供了这样的一个点位，因此，信号地，电源地，模拟地，数字地等都为设备处于良好的状态提供了基础。
第二，安全接地，在雷雨天气，闪电等自然电磁波会干扰设备的正常工作，而且设备带电后容易对人体造成伤害。
第三，防干扰接地。
设备的金属外壳接地，将设备内部产生的静电及时的导入大地，从而保证了人机的安全，同时也防止了外界的电磁干扰。
3.3 接地方式
3.3.1 单点接地
单点接地仅适用于工作频率低于1MHz的设备，将整个电路系统看做一个参考点，设备的所有接地，都接到这一电上，且只安装了一个安全接地螺栓。
单点接地的有点在于，能够有效的防止多电路单元串联产生的阻抗的电路性耦合，同时单点接地在防止工频和其它杂散电流在信号线上产生干扰，信号地线应与功率地线和机壳地线相绝缘等方面有着广泛的应用。
单点节的局限性在于，只有在功率地，机壳地和接往大地的接地线的安全接螺栓上相连。
地线长度与界面的比值关系要满足大于0.83。
3.3.2 多点接地
工作频率高(>30MHz)的采用多点接地式(即在该电路系统中，用一块接地平板代替电路中每部分各自的地回路)。
因为接地引线的感抗与频率和长度成正比，工作频率高时将增加共地阻抗，从而将增大共地阻抗产生的电磁干扰，所以要求地线的长度尽量短。
3.3.3 混合接地
工作频率介于1～30MHz的电路采用混合接地式。
当接地线的长度小于工作信号波长的1/20时，采用单点接地式，否则采用多点接地式。
为防止各种电路在工作中产生互相干扰，使之能相互兼容地工作，根据电路的性质，将工作接地分为不同的种类，如直流地、交流地、数字地、模拟地、信号地、功率地、电源地等。
上述不同的接地应当分别设置。
3.3.4 浮地
浮地式即该电路的地与大地无导体连接。
其优点是该电路不受大地电性能的影响;缺点是该电路易受寄生电容的影响，从而使该电路的地电位变动，同时增加了对模拟电路的感应干扰。
由于该电路的地与大地无导体连接，易产生静电积累而导致静电放电，可能造成静电击穿或强烈的干扰。
因此浮地的效果不仅取决于浮地的绝缘电阻的大小，而且取决于寄生电容的大小和信号的频率。
4 接地技术的要求
(1)接地线、接地面应采用低阻抗材料制成，并有足够的宽度和厚度，接地线应短而粗，接地面的积应尽可能大，且接到最大的导体上。
(2)要尽量减低多电路公共接地阻抗上所产生的干扰电压，同要尽量避免形成不必要的地回路。
(3)数字地与模拟地分开设计;大信号地与小信号地分开设计;交流地也要分开设计。
(4)用几条主干接地通路至电流的公共点，不要只用一条。
(5)在接地母线中，量少用串联接头，并保证有良好可靠的电气连接。
(6)必要情况下，每个线路板座和电缆头可以在最的距离内连接，以保证良好的电磁兼容性。
(7)在确定安装于屏蔽内的设备的接地点时，应使其返回线也在屏蔽内，而不能将屏蔽线作为返回导线。
5 结语
为了设备和人身的安全，以及电力电子设备正常可靠的工作，必须研究接地技术。
接地可直接接在大地上，或者接在一个作为参考电位的导体上。
不合理的接地反而会引入电磁干扰，导致电力电子设备工作不正常。
因此，接地技术是电磁兼容中的重要技术之一，应当充分重视对接地技术的研究。
参考文献：
[1]吕林强.电磁兼容中的接地技术[J].煤炭技术.2009(02).
[2]邓燕.浅析接地技术设计对电子设备电磁兼容性的影响[J].电子质量.2006(11).
[3]白同云.电磁兼容进展(上)[J].电子质量.2006(12).
[4]白同云.电磁兼容进展(下)[J].电子质量.2007(01).
我国电磁兼容试验技术的现状和发展【3】
摘 要随着世界工业水平的发展，人们对电磁兼容应用技术的需求越来越大。
电磁兼容试验技术在认识电磁干扰、分析电磁干扰和控制电磁干扰的过程中不断发展。
本文介绍了我国电磁兼容试验技术的现状，并从三个方面分析了我国电磁兼容实验技术的发展趋势。
关键词电磁兼容;试验技术
随着世界工业水平的发展，人们对电磁兼容应用技术的需求越来越大。
电磁兼容要求在同一环境中使用的电气设备正常工作而不能相互十扰，达到兼容的目的，电磁兼容试验技术已经在多个领域得到广泛应用。
电磁兼容试验技术以电气、电子科学理论为基础，依赖方法、技术、设备三个因素，在认识电磁干扰、分析电磁干扰和控制电磁干扰的过程中不断发展。
同时，它也是一门工程性极强的应用技术。
1我国电磁兼容试验技术的现状
我国运用电磁兼容试验技术的出现始于20世纪60年代，当时试验室条件简陋，测量手段也比较落后。
电磁兼容领域更多地依赖于测量，电磁兼容测量对试验条件的要求又很严格。
改革开放后，随着我国经济的发展和科研实力的增强，军事产品的电磁兼容测试需求同样广泛迫切。
一些大型生产厂家先后兴建电磁兼容试验室，电磁兼容试验专业技术队伍不断壮大，为电磁兼容试验技术的发展带来了机遇。
另一方面，随着国际交往增多，电子产品的国际贸易更加频繁，国际先进的电子测量设备大量涌进国内场。
1999年《关于六种进口产品实施电磁兼容强制检测的通知》的出台，使得计算机、打印机、电视机、音响设备等电器的进口都必须经过实施强制性检测，这些举措要依赖于测试验证。
电磁兼容试验的市场需求的不断扩大在客观上推动了电磁兼容试验技术的发展。
随着新型仪器设备在电磁兼容标准中的应用，军用装备尤其是电子设备其工作频段不断拓宽，对测试设备、测试方法等作了具体规定，电磁兼容性试验技术逐渐向高速自动化、集成化、便携式方向发展。
特别是EMC技术发展出现了系统研究法阶段的趋势，运用电磁场理论分析和计算来预测系统内的电磁环境，使设备或系统实现最佳研究。
EMC试验技术已实现了将测试数据用于指导新的研究的飞跃。
2我国电磁兼容试验技术的发展趋势
2.1电磁兼容试验室认证更加规范
电磁兼容测试结果的关系到一个产品能否成为合格产品，其公正性与正确性对企业而言就十分重要。
因此，电磁兼容试验室对该产品的测试至关重要。
要使测试结果准确、公正，我们必须首先加强对试验室的管理。
组建一个EMC实验室的最小需求取决于公司的需要和财务状况。
建成EMC实验室的房间或地方必须洁净，没有无关物品，完全专用于EMC测量。
只要条件许可，绝对需要一个由金属制成并可靠连接大地的地参考平面，实验室内的所有金属物体必须可靠接地或予以清除。
目前我国对电磁兼容试验室的认证工作已经开始，一些直接引进的试验室已拿到承制方申请的欧共体“CE”标记的认可证书。
为了保证电磁兼容测试结果的公正性，我们要还选择一个在电磁兼容领域中具有丰富经历的权威组织作为认证机构。
认证机构按照标准EN 450001/1990.5《测试试验室操作的通用标准》授权，检查它的公正性、诚实性、技术能量及质量管理体系。
2.2 集成化、自动化测试的逐步普及
电磁兼容试验方法由测量原理和测试设备的使用方法两者来确定，把环境作为抗扰度测试的相关条件是抗扰度测试的重要特点，技术是为了得到正确的测试结果而采取的一切测试手段，设备则是体现上述两个因素为测试服务的一切技术装置。
这些设备和技术都必须实现标准化，以保证测试具有重现性和真实性。
抗扰度测试除了应严格遵守有关安全规定外，还有必要在抗扰度实验后再对设备进行安全测试。
目前的电磁兼容试验室大都以军标或民标为主，一般包括米法电波暗室、电波屏蔽室、谐波/闪烁测试室、抗干扰测试室等等。
目前，这些试验室大多符合CISPR16/CISPR22/CISPR25 /FCC/ANSI 最新的标准要求，能够根据相应标准作全自动化检测，可完成规定标准的规范测试，对于抗干扰性能检测，则给出受试件的实际抗扰性电平，这种测试是产品验收的最终检测手段。
2.3EMC预测试的不断发展
企业在对自己的产品进行电磁兼容测试时，要做到事半功倍，配置一套EMC预测试设施是非常必要的。
预测试设备的主要任务是发现EMC问题，找出原因，采取EMI抑制措施后的效果。
EMC预测试的特点是在产品开发初期能够及早地发现设计中的问题，回避了购置昂贵测试设备的困难。
例如在准电路的板卡、原理样机、初样到正样研制的过程中，它经过EMC测试逐步实现产品良好的电磁兼容性。
EMC预测试采用偏保守的测量，它可以便迅速找出问题并不致使测试设施费用过高。
因此，它在整个产品的研制生产中仍是重要的测试手段，它使设计人员尽快了解要进一步抑制干扰需从哪些环节入手。
EMC预测试的屏蔽半暗室尺寸较小，一般只能容纳本企业产品，暗室的环境电平可以允许稍高些。
EMC测试项目可在标准的基础上作必要的剪裁，一个检测中心应该具备按EMC标准的各个项目测试的能力。
预测试仪表在保证必需的精度的同时，缩短了测量时间，如采用频谱分析仪可以保证与EMI接收机有相似的精度，又可显著提高测量速度。
3结束语
随着电子技术的高速发展，电磁兼容技术广泛应用到越来越多的领域，电磁兼容试验技术更是不断进步，越来越走向系统化、集成化的方向发展。
电磁兼容技术试验技术的发展又会推动相应的理论研究和应用技术的发展。
高性能屏蔽机房、EMC电波暗室以及相关专业电磁兼容测试仪器将会成为电子产品公司的必备设备。
为了使产品成为商品之前就符合相应的电磁兼容标准，
未来的电子产品检测将是全方位、全自动化的测试。
参考文献
[1]朱洪波,杜丽冰.电磁兼容性技术与现代通信(一)[J].现代电信科技,1994,04.
[2]邱泽民.夏新GSM手机电磁兼容测试研究[D].电子科技大学,2004.
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