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仪控系统中EMI控制与消除 　　[摘 要]随着电子技术、通信技术及计算机技术的飞速发展和广泛应用,精密仪控设备的应用领域日益扩大,并且它们对微弱信号的检测能力日趋升级。但是精密的仪控设备对电磁环境比较敏感,同时还会污染局部电磁环境对其他设备形成干扰。全面了解电磁干扰的来源和传播途径,采取有效预防措施,改善精密仪器设备的运行环境,是使其稳定工作的先决条件。本文分析了电磁干扰对仪器仪表系统的危害,并介绍了几种的抗电磁干扰设计。 　　[关键词]电磁干扰 屏蔽 滤波 接地 　　[中图分类号]TN[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0032-02 　　 　　1 电磁干扰的危害 　　电磁干扰即EMI(Electromagnetic Interference),指系统通过传导或者辐射,发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。无论何种干扰源,对仪器仪表的干扰一般是通过传导和直接辐射两种途径进入仪器仪表控制系统中???,如通过容性耦合或感性耦合把电磁场干扰直接辐射到控制系统中。或者通过输入输出信号线、电源线和地线,把干扰传导到控制系统中。仪器仪表的低电平电子电路,其正常的输入峰值电压在0.05~2 V范围内,当受到中等场强辐射时就会发生故障。由脉冲宽度和脉冲重复频率的改变所引起的敏感度变化是轻微的,信号的极化是重要的,通常仪器仪表对垂直极化信号更为敏感。在恶劣的电磁环境中或信息技术设备之间的相互干扰,会导致仪器仪表运转失灵。主要是由于指令传输的错误而进入错误工作程序,或造成仪器仪表停止运行,数据库信息遭到破坏等故障。 　　1.1 EMI的控制 　　我们知道,造成设备性能降低或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素,首先是有一个电磁场所,其次是有干扰源和被干扰源,最后就是具备一条电磁干扰的耦合通路,以便把能量从干扰源传递到受干扰源。因此,为解决设备的电磁兼容性,必须围绕这三点来分析。一般情况下,对于EMI的控制,我们主要采用三种措施:屏蔽、滤波、接地。这三种方法虽然有着独立的作用,但是相互之间是有关联的,良好的接地可以降低设备对屏蔽和滤波的要求,而良好的屏蔽也可以使滤波器的要求低一些。下面,我们来分别介绍屏蔽、滤波和接地。 　　1.2 屏蔽 　　屏蔽能够有效的抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个,一个是限制内部的辐射电磁能量外泄出控制区域,另一个就是防止外来的辐射电磁能量入内部控制区。按照屏蔽的机理,我们可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、和电磁场屏蔽。 　　1.2.1 电场屏蔽 　　一般情况下,电场感应可以看成是分布电容间的耦合,图1是一个电场感应的示意图。 　　其中A为干扰源,B为受感应设备,其中Ua和Ub之间的关系为 　　Ub=C1*Ua/(C1+C2) 　　C1为A、B之间的分布电容;C2为受感应设备的对地电容。根据示意图和等式,为了减弱B上面的地磁感应,使用的方法有 　　(1)增大A和B之间的距离,减小C1 　　(2)减小B和地之间的距离,增大C2 　　(3)在AB之间放置一金属薄板或将A使用金属屏蔽罩罩住A,C1将趋向0数值;使用电场屏蔽时屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显的影响,并且屏蔽金属板靠近受保护设备比较好,屏蔽板的材料以良性导体为佳,对厚度并无特殊要求。 　　1.2.2 磁场屏蔽 　　由于磁场屏蔽通常是对直流或很低频场的屏蔽,其效果和电场屏蔽和电磁场屏蔽相比要差很多,磁场屏蔽的主要手段就是依赖高导磁材料具有的低磁阻,对磁通起分路的作用,使得屏蔽体内部的磁场大大减弱。对于磁场屏蔽需要注意的几点: 　　(1)减小屏蔽体的磁阻(通过选用高导磁率材料和增加屏蔽体的厚度) 　　(2)被屏蔽设备和屏蔽体间保持一定距离,减少通过屏蔽设备的磁通。 　　(3)对于不可避免使用缝隙或者接风口的,尽量使缝隙或者接风口呈条形,并且顺沿着电磁线的方向,减少磁通。 　　(4)对于强电场的屏蔽,可采用双层磁屏蔽体的结构。对要屏蔽外部强磁场的,则屏蔽体外层要选用不易磁饱和的材料,如硅钢等;而内部可选用容易到达饱和的高导磁材料。因为第一次屏蔽削弱部分,第二次削弱大部分,如果都使用高导磁,会造成进入一层屏蔽的在一层和二层间造成反射。如果要屏蔽内部的磁场,则相反。而屏蔽体一般通过非磁性材料接地。 　　1.2.3 电磁场屏蔽 　　电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻隔电磁场在空间传播的一种措施。和前面电场和磁场的屏蔽机理不同,电磁屏蔽对电磁波的衰减有三个过程: 　　(1)当电磁波在到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗不连续,对入射波产生反射,这种反射不要求屏蔽材料必须有一定厚度,只需要交界面上的不连续。 　　(2)进入屏蔽体的电磁波,在屏蔽体中被衰减。