电磁辐射传播途径篇1
关键词：GpS，微波遥感，电磁波折射
近年来全球定位系统（GpS）在我国显示出了越来越广泛的用途。GpS应用是一项渗透力很强的技术，在为测绘、地质地矿勘探、交通、航海等应用领域带来了可观经济效益和社会效益的同时，它还将牵引接收机制造业、通信设备制造业、地理信息产品行业的发展，成为信息产业新的经济增长点。因此，合理地应用GpS系统并尽可能地提高其定位精度可以为我国国防和国民经济提供更广的服务。
我们知道，大气是不均匀介质，当电磁波在大气中传播时，大气介质会使得电磁波产生折射效应，以致传播速度小于光速，传播路径产生弯曲，最终使得在无线电导航定位时产生误差，因此提高GpS定位精度的途径之一是要进行电磁波折射误差的修正。
众所周知，引起电磁波折射效应的主要因素是随空间和时间不停变化的大气折射率，因此要进行高精度的电磁波折射误差修正必须实时测量出电磁波射线经过路径上的大气折射率。在目前常用的电磁波折射误差修正方法中，其大气结构是由探空仪进行测量得到的。但是，由于常用探空仪只能测量出大气折射率随高度的变化，而无法测量出大气折射率的水平变化，且每一次探空测量一般需要30分钟左右的时间，从而使空中大气随时间的变化一般不能精确得到。这样，就无法获得精确的大气结构，从而限制了实时电磁波折射误差修正精度的提高。
用微波遥感方法测量大气辐射亮温再从辐射信息中得到电磁波的折射误差量，从而进行电磁波折射误差修正的方法是提高实时电磁波折射误差修正的有效方法。此方法的主要优点是：（1）直接在电磁波射线经过路径上进行大气遥感测量，不需要大气水平均匀的假设，即遥感信息中包含了大气的垂直和水平变化情况；（2）能够进行实时测量，可克服大气的时变误差；（3）具有全天候性能，可在任何天气情况下进行测量。
根据大气物理和结构剖面的理论研究及实际测量得出，干项nd剖面有规律且较稳定，因此（7）式中折射率干项nd和积分可由GpS接收站所在地面气象参数比较准确地估算出来。而折射率湿项nω剖面不规则且不稳定，其随时间和空间的多变性就不能简单地由地面气象参数而准确的计算。但根据大气辐射传输理论，大气辐射亮度温度与大气结构密切相关，因此就可以选择对大气中水汽含量敏感的微波辐射计，直接在雷达到目标的传播路径上测量大气辐射亮温来修正大气折射误差湿项部分。由于微波辐射计是直接在电磁波传播路径上取得大气折射修正信息样品的，不受大气水平不均匀性和时变特性的影响，因此可以提高修正精度，并且可进行实时计算。用微波辐射计测量参数进行电磁波距离折射误差修正的残差可以比以常规气象探空仪数据为基础的公式修正法降低1/3～2/3。
3、精度检验
参考文献：
电磁辐射传播途径篇2
关键词：电磁干扰；构成要素；传播
【中图分类号】o441.4【文献标识码】a【文章编号】1671-8437（2012）02-0009-02
一、前言
电磁干扰是一种“电磁感应”现象，经过长期研究发现，电磁感应过强会对信号传输产生干扰，影响信号传输的准确性，从而降低了整个传输流程的效率。勘测显示，无论是电力系统还是通信系统，在信号传输活动中均遭受了电磁干扰的破坏，导致信号传输不及时，信号内容不完整，信号定位不准确等问题。为了保证信号传输的稳定性，深入分析电磁干扰的构成要素及传播途径是很有必要的。
二、电磁干扰的分类
电磁干扰（emi）是一种电子噪音，它能干扰电缆信号并降低信号完整性，emi通常由电磁辐射发生源如马达和其他机器产生。电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰是指通过导电介质使得一个电网络上的信号干扰到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间传播使其信号干扰到另一个电网络。在高速印制电路板及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响到本系统内子系统或其他系统的正常工作。
三、电磁干扰的构成要素
电磁感应现象是不可避免的，对电力设备、通信设备均会产生不利影响。而电磁感应之所以能对其它设备造成干扰，是由于电磁干扰的几个构成要素的共同作用。在图1中，每一种结构均起到了不同的干扰作用。
1.干扰源。干扰源是产生电磁波的根源，也是产生电磁干扰现象最基本的要素。目前，研究人员判断电磁干扰的来源主要集中于微处理器、微控制器、传送器等元件。以微处理器为例，其在运行时会产生过大的噪声频率，进而扩散到半导体元件，最终产生了谐波干扰。
图1电磁干扰的组成要素
2.传播路径。电磁波并非单独形式的传播，其必须要借助不同的媒介才能实现传递。电磁干扰最常见的方式是通过导线传播，导线在高负荷工作状态下产生噪声，这电磁波传播提供了空间。无论是通信设备或电力设备均有导线连接，因而导线已经成为最主要的电磁干扰传播媒介。
3.接收器。干扰破坏也需要有接收器才能产生作用，若设备未安装可以感应干扰的接收器，则不会发生电磁干扰现象。资料显示，仅少数电磁干扰是经过射频辐射接受电磁波，其它均是利用接收器来接收电磁波，这样对外界信号造成电磁干扰，影响了信号传输的质量。
四、电磁干扰传播的主要方式
当前电磁干扰现象已经对发送信号的设备造成了许多不利影响，破坏了正常的生产秩序，降低了电力、通信等设备的使用效率。电磁干扰传播的媒介是多种多样的，但其传播方式只有两种。图2中，详细分析这两种传播方式，通过分析人们可以制定防范电磁干扰的措施。电磁干扰传播具体情况为：
1.传导传输。传导传输属于直接性的电磁传播现象，只有具备了传播媒介才能实现干扰。如：通过传导传输干扰时，干扰源及接收器中间肯定有相应的连接，即通常所说的“导线”。对于结构复杂的设备，导线并非单独的传输介质，有时会与构件、电源、阻抗等共同传输，同样会产生电磁干扰。
图2电磁干扰方式
2.辐射传输。与传导传输相比，辐射传输的媒介比较特殊，基本上是通过“电磁波”形式间接性造成干扰。无线通信技术普及应用后，辐射传输成为了主要的电磁干扰方式。由于无线通信系统设置了基站，两个基站天线利用电磁波感应信号传输信息，这就为电磁干扰创造了空间。
五、消除或抵抗电磁干扰的措施
不管是哪一种干扰形式，其对电力或电子设备均会造成明显的破坏作用，若不及时处理会影响到设备正常的运转。随着城市改造活动的日益平凡，电力工程建设质量受到了多方关注，保证电力系统的安全性、可靠性是极为重要的。鉴于电磁干扰的破坏作用，应及时采取措施屏蔽或消除干扰现象的破坏作用。常用的措施包括：
1.过滤.电磁波过滤有助于减弱电磁干扰的破坏作用，将滤波器安装于电力设备中，可定期检测电磁干扰现象的发生，一旦出现异常情况则自动提醒操控人员处理。新型滤波器具有自处理功能，检测到电磁波之后能有效地过滤，以减小电磁干扰造成的破坏。
2.屏蔽.采取屏蔽措施能彻底解决电磁干扰问题，为电气设备创造优越的作业环境。如：安装屏蔽器件，把电磁干扰波段屏蔽在线路之外，中断了电磁波与元器件的接触，从根本上解决电磁干扰。此外，也可以调整线路结构，把电磁波转移给其它装置，以减小对连接设备造成的危害。
电磁辐射传播途径篇3
关键词中波发射塔；中波；电磁辐射；防护
中图分类号G2文献标识码a文章编号1674-6708（2016）161-0044-01
我们生活在一个信息时代和科技时代，信息传播至关重要。信息传播有很多方式和途径，包括图片、声音、影响、文字、数据等等。其中，电磁波的传播方式具有传播消耗低、传播范围广、传播速度快、传播信息准等诸多优势，因此，被广泛应用于现代社会中来。对于电磁辐射，虽然看不见、摸不着，但是它就在我们周围，我们时刻受到电磁辐射的影响。对于建筑器材、电子设备以及人体，中波电磁辐射都会造成一定程度的影响，我们必须采取相关措施予以防范。在此背景下，本文着重分析了中波电磁辐射给我们带来的影响及防护策略。
1电磁辐射的相关概述
1.1电磁辐射的概念
所谓电磁辐射，就是由发射源向四周发射电磁能，包括传导发射和辐射发射，即电磁辐射，又称为电子烟雾，由磁能量和电能量组成，是在电荷移动过程中所产生。众所周知，影响电磁环境的关键因素是电磁辐射。与电磁辐射的概念不同，电磁辐射污染主要指手机、电脑、电视机、收音机、微波炉这些家用电器在运行时以及自动化办公设备、医疗设备、电子仪表和电磁波发射塔、雷达站、电视台、电台、变电站、高压线在运行时所产生的各种电磁波对周围环境造成的污染。这些不同波长、不同频率的电磁波会充斥人们生活的各个空间，穿透周围各种物质，包括人体。如果长期暴露在高强度的电磁辐射下，体内细胞就会被大面积地杀伤或杀死，严重者危及生命。
1.2电磁辐射的类别
根据电磁波产生的原因，可以把电磁辐射分为人为电磁辐射和自然电磁辐射两大类；根据电磁波的强度，可以把电磁辐射分为强电磁辐射和弱电磁辐射两种。强电磁辐射的发射频谱比较窄，而弱电磁辐射的发射频谱则比较宽，可以横跨几个级别频率级别。根据频段的不同可以把人为电磁辐射分为射频电磁辐射和工频电磁辐射。人为电磁辐射依据人造系统可以分为广播发射类、通讯发射类、工科医类、交通系统类、高压电力类等。
2中波发射塔周围中波电磁辐射的影响
毋庸置疑，中波发射塔所发射的电磁波加快了信息传播的速度，给我们的生活带来了很多便利，但是，事情都有两面性，电磁波本身产生的电磁辐射给周围环境带来了巨大的危害，必须采取相应的措施进行防范。
2.1中波电磁辐射对电子类设备的影响
2.1.1中波电磁辐射对电子类设备的影响机理
中波电磁辐射进入电子系统或电子设备，有2个渠道：第一，由于电磁耦合、静电耦合或感应耦合，中波电磁就会直接辐射到中波发射塔附近的导线上，并且形成电磁干扰，然后电磁波会从这些导线传递到控制线、信号线、或电源线上，继而辐射到相关设备上；第二，中波发射塔所产生的电磁波直接辐射到相应的系统或者设备上，形成电磁干扰。
2.1.2中波电磁辐射对电子类设备的影响表现
中波电磁辐射对电子类设备的影响方式主要有两种：间接影响和直接影响。所谓间接影响，就是通过形成电磁耦合，利用导线，传递到电子类设备上，造成干扰[1]。而直接影响就是电磁辐射直接辐射电子设备，产生电磁干扰。电磁辐射不仅影响广播和电视的正常观看和收听，而且还会造成信号不准和仪表失灵的问题。在现实生活中，电磁辐射的影响也是无处不在，比如，在医院，电磁辐射可能影响医疗器械的正常使用，像B超仪显示屏的抖动和颤动、脉搏仪的偏差等等，都是由于电磁辐射的干扰。再比如在学校，学生在做物理实验和化学实验时，信号波的消失以及观测过程中的失误等等，化学实验中的易燃易爆物品都有可能由于电磁辐射出现发生一些安全事故。
2.2中波电磁辐射对人体的影响
研究发现，电磁辐射会对人体带来巨大的危害和影响，中波发射塔周围中波电磁辐射更是如此。中波电磁辐射对人体的危害主要体现在3个方面：热效应、非热效应、累积效应。第一，热效应，人体内的水分再受到电磁辐射时，会引发机体升温，进而影响体内器官的正常运行。人体体温升高会带来很多问题，比如视力下降、免疫功能下降、白细胞减少、心动过缓、失眠、头胀、心悸等等。如果微波功率达到1000w，直接照射人体，可在几秒之内致人死亡；第二，非热效应。中波电磁辐射会干扰人的微弱电磁场，对人的内分泌系统、免疫系统、感觉系统、神经系统，都会造成一定程度的损伤，使细胞原生质、淋巴液、血液发生改变，严重时可导致孕妇流产、胎儿畸形等[2]；第三，累积效应。当非热效应和热效应作用于人体时，如果人体自身未来得及进行自我修复，再次受到电磁辐射，就会形成永久性的伤害和病态，危及生命。
3中波发射塔周围中波电磁辐射的防护策略
3.1电子类设备方面的防护策略
电子类设备的防护策略有很多，比如过滤、吸收、接地、电磁屏蔽等[3]。所谓过滤，就是中断电磁波，以防多余的电磁波产生电磁辐射。而吸收的防护原理和过滤基本相同，是通过吸收多余的电磁信号，减少辐射面积，防止电磁辐射。接地的防护策略就是将感应电流引入大地，以防电流过于集中。电磁屏蔽就是将一种金属材料制成封闭式形状的物体，避免内外接触，达到防护目的。
3.2人体方面的防护策略
人体方面的防护策略主要包含以下几个方面：首先，必须远离辐射源，包括中波发射塔、广播台、电视台发射站等一些电磁辐射比较大的地区，还应尽量远离这些电磁辐射环境；其次，可以穿戴电磁辐射防护服，将电磁辐射隔离到体外；最后，平时应注意饮食和生活习惯，积极补充抗氧化剂，例如虾青素、葡萄籽、番茄红素、β-胡萝卜素、维生素e、维生素C这些含量多的食品[4]。
4结论
综上所述，我们应加深对中波发射塔周围中波电磁辐射的认识，平时应远离辐射源以及大型的发射塔，为了他人和自己的健康，应提高电磁辐射的防护意识，养成电磁辐射的好习惯。平时还要注意饮食，积极补充抗氧化剂含量丰富的食品，将电磁辐射的危害降到最低，充分发挥无线电技术对于我国经济建设和社会发展的作用。本文从电子类设备和人体两个角度着重分析了中波发射塔周围中波电磁辐射的影响以及防护策略，以供参考和借鉴。
参考文献
[1]颜锦，黄显吞，农高海等.中波发射塔周围中波电磁辐射影响及防护的探讨[J].硅谷，2008（13）：27-28.
[2]董晓博.浅析中波发射塔周围中波电磁辐射的危害影响及其防护措施[J].科技资讯，2014，12（15）：237.
电磁辐射传播途径篇4
关键词：医疗设备;防电磁
辐射传输是通过介质以电磁波的形式传播，干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射。常见的辐射耦合由三种：1.甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受，称为天线对天线耦合；2.空间电磁场经导线感应而耦合，称为场对线的耦合；3.两根平行导线之间的高频信号感应，称为线对线的感应耦合。在实际工程中，两个设备之间发生干扰通常包含着许多种途径的耦合。正因为多种途径的耦合同时存在，反复交叉耦合，共同产生干扰，才使电磁干扰变得难以控制。
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。因此，emC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值；另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。
为实现在同一电磁环境中的医疗设备或系统在能够正常的工作，又能达到不妨碍正常的无线电通讯工作，又不干扰周围设备的正常工作，就须建立一种规则，既要对设备或系统的抗干扰能力作出规定，即设备的抗干扰度水平不能太低，将发射电平和抗干扰度电平限制在规定的发射限值和规定的抗扰度限值内，设备就达到了电磁兼容的目的。任何有源的医疗电子设备都会向外辐射电磁场，只不过辐射磁场强大小、频率不同，场强愈强对外干扰愈强。发射值与抗扰度限值的间隔愈大，则电磁兼容度就愈大，设备的电磁兼容性愈高。所以限制医疗设备的对外发射电平，提高其对电磁环境的抗扰度能力，两者兼顾，才能达到设备与环境的互相协调。
理论和实践的研究表明，不管复杂系统还是简单装置，任何一个电磁干扰的发生必须具备三个基本条件：首先应该具有干扰源；其次有传播干扰能量的途径和通道；第三还必须有扰对象的响应。在电磁兼容性理论中把扰对象统称为敏感设备（或敏感器）。因此干扰源、干扰传播途径（或传输通道）和敏感设备称为电磁干扰三要素。
提高敏感设备的抗扰度是实现电磁兼容的有效手段，医疗设备的抗扰度分为7类：（1）静电放电、{2）射频辐射、{3）快速舜变脉冲群、}4）浪涌、{5）射频场感应的传导、{6）工频磁场、（7）电压暂降短时中断和电压变化抗扰度，提高这7个方面的抗扰度是提高电磁兼容性的好办法解决电磁兼容问题只需从以上3个要求来着手，控制干扰源的电磁辐射，抑制电磁干扰的传播途径，增加敏感设备的抗干扰能力，3个要素中只要缺少一个要素，电磁干扰就无法实现。
作为一个医用设备的用户，我们更多的是考虑系统间的电磁兼容性的问题，系统间的兼容性技术也是通过屏蔽，接地和滤波等技术实现，只不过实施方法不同。
屏蔽技术：
屏蔽是指遮蔽、阻挡的意思。在不同的地方，有不同的意义。屏蔽还指隔离。屏蔽体对来自外部或内部的电磁波场有着吸收能量（涡流损耗），反射能量（电磁波在屏蔽体上的反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，抵消部分干扰电磁波）的作用，达到减弱干扰的功能。当电磁场频率较低时，吸收损耗较小，屏蔽作用以反射损耗为主，采用高导磁材料做屏蔽层，使磁力线限制在屏蔽体内，防止向外扩散。
屏蔽体较厚或相对磁导率较大，则屏蔽效能较强，但屏蔽体也不可能无限加厚，为了增强屏蔽效果，可采用双层屏蔽法。影响屏蔽效果的主要因素为缝隙通风空洞、电源线、信号线等，为达到良好的屏蔽效果，要求每条缝隙都应该是电磁密封的，实践上我们采用增加缝隙深度，减小缝隙长度，在缝隙中辊人导电衬垫或涂上导电涂料等都是十分有效的方法。通风洞孔也是屏蔽效果好坏的关键点，为提高通风孔洞的屏
一、接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线（如电线绝缘不良，线路老化等）和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险电压产生，由此生成的故障电流就会流经pe线到大地，从而起到保护作用。
电位的信号返回通路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响，信号接地的主要目的是为了抑制电磁干扰，是以电磁兼容性为目标的接地方式，包括：（1）屏蔽接地为了防止电路由于寄生电容存在产生干扰、电路辐射电场或对外界电场敏感，必须进行必要的隔离和屏蔽，这些屏蔽的金属必须接地。（2）滤波器接地，滤波器中一般包含信号线和电源线接地的旁路电容，当滤波器不接地时，这些电容就处于悬浮状态，起不到旁路作用。（3）噪声干扰抑制，对内部噪声和外部干扰的控制需要设备或系统上许多点与地相连，从而为干扰信号提供"最低阻抗"通道。（4）电位参考地，电路之间信号要正确传输须有一个公共电位参考点，这个公共电位参考点就是地，所以互相连接的电路必须接地。信号接地方式有四类，它们是将所有电路按信号特性分类分别接地，形成四个独立接地系统，每个"地"子系统采用不同接地方式。
1、敏感信号和小信号地线系统，这些电路工作电平低，信号幅度弱，容易受干扰失效或降级，其地线应避免混杂于其他电路中。
2、不敏感信号和大信号地线系统，这些电路中工作电流大，地线系统电流也大，须与小信号电路的地线分开，否则将通过地线的r合作用对小信号电路造成干扰。
3、干扰源源设备的地系统，这类设备工作时产生火花或冲击电流等，往往对电子电路产生严重干扰，除要采用屏蔽隔离技术外，地线须与电子电路分开设置。
4、金属构件为防止发生人身触电事故，外界电磁场的干扰及摩擦产生静电等须将机壳接地。
电磁辐射传播途径篇5
关键词：测控系统，电磁干扰，干扰抑制
中图分类号：p24文献标识码：a
1.引言
在当今的各种电子测量装置系统中，而目前现场总线技术、网络技术已得到迅速发展和广泛应用，干扰是个极其普遍的问题，也是个严重的问题，尤其是在大型DCS或pLC为主的仪表测控系统中，有效地排除和抑制各种干扰，已成为必需探讨和迫切解决的首要问题，由于各种干扰（噪声）对仪表测控系统的多种监测装置或控制装置产生干扰电流（电压），不仅能造成逻辑混乱，使系统测量和控制失灵，以致降低产品的质量，甚至使生产设备损坏，造成事故。因此，在仪表测控系统的设计、制造、安装和日常维护中，必须重视抗干扰技术的应用。
2.仪表测控系统的干扰来源及分析
我们通常说的干扰主要是电力网络和电气设备的暂态过程、雷电等引起空间的辐射干扰和系统电源线、信号引线、接地等引起的系统外引线干扰。对仪表测控系统的干扰无外乎由于辐射、温度、湿度、振动、传输、感应、电源、接地几个方面造成的。
在仪表测控系统中所使用的信号一般是微弱的直流或变化缓慢的交变信号，最后还要通过信号线长距离(有时信号线长达几百米甚至更长)传输，因此在信号传输过程中像大功率马达和其它电气设备产生的电磁场以及周围各种电磁辐射的存在和变化都将以不同的路径和方式形成电磁干扰（electromagneticinterference，emi）。电磁干扰必须具备三要素：即电磁干扰源、耦合途径及敏感设备。
所谓电磁干扰源，一般是指产生干扰的元件、设备或信号。如电机、继电器、高频时钟、雷电等等在一定条件下均可能形成为干扰源。而测控系统电磁干扰的主要来源分为内部干扰和外部干扰。
内部干扰是应用系统本身引起的各种干扰，包括固定干扰和过度干扰。固定干扰是指信号间的相互串扰、长线传输阻抗失配时反射噪声、负载突变噪声以及馈电系统的浪涌噪声等。过度干扰是指电路在动态工作时引起的干扰。
外部干扰是由系统外部窜入到系统内部的各种干扰。包括某些自然现象(如闪电、雷击、地球或宇宙辐射等)引起的自然干扰和人为干扰(如电台、通讯发射台、车辆、家用电器、电器设备等发出的电磁干扰以及电源的工频干扰。)一般来说，自然干扰对系统影响不大，而人为干扰是外部干扰的关键。
所谓耦合途径是指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。仪表测控系统中典型的耦合途径通常有静电耦合（通过杂散电容耦合到电路中去）、电磁耦合（即经互感耦合到电路中去）、共阻抗耦合（电流流经两个以上电路之间的公共阻抗耦合到电路中去）、漏电流耦合（即由于绝缘不良由流经绝缘电阻的电流耦合到电路中去）、传导耦合（导线经过噪声源附近，拾取噪声，例如经过电源传导）、辐射电磁场耦合（功率高频电气设备、广播、电视、各种电台、无线电基站、雷达、无线导航台和信标机、汽车点火系统、医疗设备甚至家用电器等等通过辐射耦合到电路中去）。
所谓敏感设备或接收电路，是指当测控系统受到外部或者内部电磁干扰源所发射的电磁的作用时，容易扰的器件对象。许多器件设备或分系统既可以是电磁干扰源又是敏感设备（如：信号放大器、a/D、单片机、D/a等）。
来自空间的辐射干扰直接对仪表测控系统设备内部辐射，由电路感应产生干扰，或是对系统的设备及通讯网络辐射，再由设备和通信线路的感应引入干扰，信号线受到作用影响，严重时会引起元件损坏，逻辑出错和大的系统故障。辐射干扰有多种途径由内部向外传播：a.通过设备的天线辐射，即通过天线辐射的主瓣、旁瓣、后瓣等功能性途径向外辐射；b.透过设备的机壳向外辐射，这是由于机壳的材料与厚度不足以将穿过它的电磁波衰减掉，或者机壳接地不良，未能对电磁波起屏蔽作用；透过设备机壳上各种缝隙，如轴孔、连接器孔、通风孔等的泄露向外辐射；c.通过设备间的连接电缆和装配不好的连接器向外辐射，也可通过编织屏蔽层的泄漏向外辐射；d.非正常辐射：干扰源辐射的电磁波在其邻近的金属构件上感应出电流与电压，并通过开关效应和非线性效应等产生宽带干扰。
传输干扰主要是通过传感器、供电电源、公用信号仪表电源、配电器等来作用于系统。测控系统的屏蔽接地线、机壳接地线、信号接地线、功率地线、交流电源地线等引起的噪声耦合干扰均会影响系统，这些传输干扰主要来自接地系统混乱。
3.干扰的抑制防范措施
电磁干扰是指自然干扰源或人为干扰源对有用电磁信号的损害。当不希望的电压和电流影响设备性能时，称之为存在电磁干扰，我们知道，这些电压和电流一般是通过传导或电磁场辐射传给受害的设备，降低电子设备的工作质量。
为保证电子设备在特定电磁环境中免受内外电磁场干扰，综合电磁干扰的三要素，必须从设计开始便采取三方面的抑制措施：抑制噪声源以直接消除干扰原因；消除噪声源与受干扰设备之间的噪声耦合和辐射；加强电子设备抗电磁干扰的能力。
3.1滤波
传导干扰可分为电容性、电感性和共阻抗性三种干扰方式，传导干扰主要由互连线和电源传播。这种干扰方式比较隐蔽，仪表设备需pCB良好设计，系统采用多次滤波技术，也可综合采用屏蔽、滤波、接地和隔离等技术来解决。
滤波是抑制测控系统中仪表设备模拟量输入通道传导干扰的主要手段之一，模拟量输入通道受到的干扰有差模干扰（常态干扰）和共模干扰（共态干扰）两种。对于模拟量信号回路，差模干扰存在于电源相线与中线之间，可以采用加装滤波的措施；共模干扰是指电源线对大地，或中线对大地之间的电位差，可以通过双端对称输入采用回路来抑制。
图1差模干扰图2共模干扰
3.2隔离
仪表测控系统可能包括很多种输入输出信号，我们可以将输入信息和输出信息进行隔离，可有效减少干扰的侵入。例如：各种设备的监控系统、微机保护装置及其它自动装置所用的模拟量，大多数都来自电压互感器，它们均处于强电回路中，不能直接进入测控系统，必须经过设置相应的隔离换压设备，而在这些隔离换压设备一、二次之间设有屏蔽层，通过屏蔽层的安全接地，起到较好的屏蔽和隔离效果。系统开关量的输入输出控制也要采取相关隔离措施，以免对系统产生影响。
3.3屏蔽与接地
对辐射干扰，则屏蔽是减少其辐射能量的一种最有效方法，屏蔽可以反射或吸收高频电磁能量，阻止电磁能的进一步传播扩散，把高频电磁强度降到一定限度内。带有接地的金属屏蔽壳体可以将放电电流释放到底。但是屏蔽外壳的不连续（如有接缝、开孔），静电便能造成壳体与内部电路之间（由分布电容形成）的电位差，会在电路中产生新的电压，影响电路的正常工作。解决这种放电引起的干扰，一种是将电路完全屏蔽；另一种是在外壳与电路之间增加第二层屏蔽层，屏蔽层接到电路的公共接地点上。
静电放电可通过直接传导、电容耦合和电感耦合的三种方式进入电子线路。直接对电路的静电放电经常会引起电路的损坏。然而对邻近物体的放电，通过电容或电感耦合，会影响到电路工作的稳定性。为了消除静电放电的危害，首先想到的是要阻止电流直接进入系统的电子线路。最普通的办法就是建立完善的屏蔽结构。
对于测控系统中的一些电磁敏感设备，接地电位不统一，便会产生干扰，在各种设备设计和安装使用的过程中，需将接地和屏蔽结合起来考虑，可解决大部分干扰问题。正确处理好一次系统接地问题，减少配电场高频瞬变电压幅值和地网中不同点的瞬变电位差，很大程度上减少了干扰源。在处理一次系统接地时，应注意：设备接地线要接在地网导体的交叉处；设备接地处要增加接地网络互连线；避雷器、避雷针接地点应采用两根以上的接地线和加密接地网格。为了给微机、电子等设备一个电位基准，保证其可靠运行，防止地环流引起的干扰一定要接工作地。
系统的连接电缆采用带有金属外皮（屏蔽层）的控制电缆，当屏蔽层一端接地时，屏蔽层电压为零，可显著减少静电感应（电容耦合）电压；当两端接地时，干扰磁场在屏蔽层中感应电流，该电流产生的磁通与干扰磁通方向相反，互相抵消，因而能显著降低磁场耦合感应电压。
对输入输出电缆来说，为了避免由它引入的静电放电而在内部电路上产生危害，有必要在电缆到内部线路的人口处增加保护器件，器件的快速响应性能，使瞬态电流迅速旁路到地。注意，这里的地应该与外壳之间有最近的连接点，避免放电电流在内部电路的地线上有过长的通路。
线间相互干扰的因素是电流、电压、频率等，所以在正式布线之前，要将线路分类，其主要的分类方法是按功率电平来进行，以每30dB功率电平分成若组如表1：
分级功率范围特点
a＞40dBm高功率直流、交流和射频源（emi源）
B10～40dBm低功率直流、交流和射频源（emi源）
C-20～10dBm脉冲和数字源、视频输出电路（音频视频源）
D-50～20dBm音频和传感器敏感电路、视频输入电路（视频敏感电路）
e-80～50dBm射频、中频输出电路、安全保护电路（射频敏感电路）
F＜-80dBm天线和射频电路
表1线路分组
软件抗干扰技术：工业现场的复杂环境硬件抗干扰措施无能为力，譬如工控机死机了或者控制出错了，这将给生产带来可怕后果。因此使用软件抗干扰措施避免和减轻这些意外事故犹为重要。通常使用的软件抗干扰技术有：实时控制软件运行过程中的自监视法、实时控制系统的互监视法和重要数据备份法。
3.4软件抗干扰技术
在环境复杂的工业现场，硬件抗干扰措施能量不及时，譬如工业pC机死机或者控制出错，均可能给生产带来可怕后果。为有效的提高仪表测控系统中的抗干扰能量，除了屏蔽、接地、隔离、滤波等硬件技术外，在系统的软件方面也应该配有相应的措施。通常使用的软件抗干扰技术有：实时监控软件的初始自检与件运行过程中的自监视法、实时控制系统的互监视法和冗余系统以及数据备份。
另外综合系统的计算机电源都取自交流220V，当其受到其它电网冲击时，电压和频率产生的波动将直接影响系统运行的稳定性和可靠性，严重时造成系统死机，耽误生产。通常最简单实用的办法是加装不间断电源，一方面可抑制电网低频常态干扰，另一方面是在电源断时能直接给计算机供电，保证计算机的持续运行。此外，也要加装电源滤波器、隔离变压器、氧化锌压敏电阻等抗干扰冲击设备。
4.结论
仪表测控系统是现代控制系统的核心组成部分，众多干扰源以不同的耦合途径干扰着系统，而很多仪表设备又是敏感设备，不同程度影响了系统的测量与控制精度，严重时，使系统工作完全失常。针对电磁干扰的三要素，采取屏蔽、接地、隔离、滤波等多种抗干扰技术，再加上软件抗干扰措施，可有效地提高仪表测控系统的电磁兼容能力，保证整个系统工作的稳定性。
5.参考文献
[1]董纯.自动测控仪表的抗干扰技术[J].《仪表技术》2009
[2]孙海洋,谷川.电子电路中的抗干扰技术[J].《科技创新导报》2009
[3]吴兴纯,龙志文,王晋,王锐刚.计算机测控系统的软件抗干扰技术研究.
《冶金高等专科学校学报》2007年01期
电磁辐射传播途径篇6
电力线高速数据通信技术是一个正在发展中的崭新学科。电力线一般用来传输220V/50Hz电能，为了提供从数mbit/s到数十mbit/s以上的数据传输，就必须采用数mHz以上的频段。但在当前的技术条件下，这会引发严重的emi（电磁干扰）。例如，noR.weB公司的pLC系统运行后，发现路灯变成了发射天线，干扰了包括英国广播公司4台在内的多家广播电台的无线电信号接收。本文将就pLC系统的电磁兼容特性进行分析，并对于其频谱管理提出一些建议。
一、电磁兼容分析模型
对于宽带pLC系统来说，干扰源要整体考虑，不仅包括pLC设备，而且要考虑当信号加到电力线上时，由于电力线是一种非屏蔽的线路，有可能作为发射天线对无线通信和广播产生的不利影响。此外还要考虑多种pLC设备间的相互影响。pLC的耦合途径是非常复杂的，是不同的途径相互作用的结果，总体上分为两种，一种是空间的辐射，对应的扰设备是无线通信和广播信号；另一种是沿电力线的传导骚扰，主要造成对电能质量的影响。因此宽带pLC系统的电磁兼容问题涉及多个pLC系统的共存，以及与无线网络的共存。
二、宽带pLC系统电磁干扰产生的机理
电力线最主要是用来传输电能的，其特性和结构也是按照输送电能的损失最小并保证安全可靠地传输低频（50Hz）电流来设计的，不具备电信网的对称性（构成回路的两根绝缘芯线对地是对称的）、均匀性（在线路的全部长度上传输导线横截面形状及大小、使用材料、导体间的间隔和导体周围的介质都保持均匀不变），因而基本上不具备通信网所必须具备的通信线路电气特性。而宽带pLC系统所产生的电磁干扰问题正是由于电力线的这种对地不对称性产生的。
宽带pLC系统产生两种电磁场，传导波和辐射波。它们都是由共模电流引起的。根据这个模型，一般认为emi是由两种电流注入网络引起的，一种是共模电流（ic），一种是差模电流（id）。差模电流信号流入的上行方向（设备到网络）产生了一个磁场，而另一个差模电流以同样的强度和领域与第一个在相反的方向上（网络到设备）上产生第二个电磁场。由于两个电磁场对称且方向相反，彼此产生的电磁干扰相互抵消。与差模方式相反，共模电流在同一个方向上，所以产生的电磁场是不对称的，因此总的电磁辐射是两个电磁场的叠加。所以pLC网络的干扰主要是由共模电流引起的。
理论证明，在原有的几百kHz频带内是无法实现mbit/s级的高数据传输速率的，因此高速pLC技术所采用频带远远超过了低速pLC所规定的频带范围。
目前高速pLC技术所采用的频带也没有统一标准。国际上的实际应用一般集中在1mHz～30mHz。从高速pLC技术的应用模式来看，国际上主要分为两种不同的应用，欧洲的pLC技术主要应用于internet接入，欧洲电信标准委员会etSi（theeuropeantele—communicationsStandardsinstitute）在其技术规范“tS101867”中将1.6mHz～9.4mHz规定为接入应用频带，将11mHz～30mHz规定为室内应用频带。另一种应用方式主要集中在北美，北美的高速pLC技术主要应用在室内联网。
与低速pLC所占的专用频带不同，高速pLC所采用的lmHz～30mHz频带已被分配给其他无线电应用了，如固定业务、移动业务（水上移动、陆地移动、航空移动）、无线电定位、无线电导航、标准频率和时间信号、短波无线电广播、业余无线电业务、卫星业余业务、射电天文和气象辅助等业务。
对pLC而言，首先要考虑是否存在尚没有分配给其他应用的频带。在德国，lmHz～30mHz频带范围内没有分配的频带大约有7.5mHz，但频带不连续，因此对信号的调制技术就会有选择性。oFDm采用多载波技术，因此oFDm可以适应这种频带不连续的情况。对于已经分配的频带，如果pLC系统需要使用，就必须考虑在这些频带范围内的电磁辐射问题，这是因为pLC系统的载波信号能量可能辐射到周围空间，对该频带内的无线电业务造成影响。由于这种干扰来自pLC系统的有用信号，因此pLC干扰源的性质可以定位为有意干扰源。在这种情况下，只能考虑在这个频带内对pLC系统的电磁骚扰进行限制，以保护在这个频带内的无线电业务。就电力分布线和发送线产生的磁场而言，会随着时间变化而改变，与电流大小成正比。pLC在应用频带内的电磁辐射对无线电业务的潜在影响也是目前对pLC应用的主要争议。
通过测试不同频率、不同距离时电力线的辐射场强，研究是否存在干扰合法短波无线电用户使用的可能性。测试结果如下：
（1）辐射场的场强随距离的增加而快速衰减。测试结果表明，衰减的幅度为距离每增加10倍衰减为31dB～36dB。
（2）在城市内，满足CiSpR22的pLC系统产生的辐射场强低于典型的大气和宇宙噪声，不会对其他无线业务产生干扰。但在人烟稀少的农村，在12m～14m的范围内有可能对无线电接收机产生影响。
（3）12m～14m之外，在任何地区，满足CiSpR22的pLC系统产生的辐射电平低于典型的大气和宇宙噪声，不会干扰无线电接收机的工作。
也有许多专家对大量pLC系统同时使用时的电磁辐射累积效应进行了研究和测试，其目的在于分析大量pLC系统同时使用时对无线GSm网络，特别是具有高接收灵敏度的GSm中心站的影响。在所测试区域，有一个GSm中心管理站，1433个基站（每个基站的容量为200个用户），终端用户容量为28600个。在该网络覆盖区域内共安装了19个pLC网络。测试结果表明多用户同时使用时，如每个pLC终端注入到低压配电网的信号功率谱密度达10mw/Hz（远高于pLC系统实际注入的功率谱密度），在离pLC网络1500m处，即使是在没有建筑物阻挡的开阔地带，多个pLC系统产生的电磁辐射值也低于大气及宇宙噪声，对环境噪声的增值远小于0.1dB。
如何加强对辐射无线电波的非无线电发射设备的管理，特别是像宽带电力线通信这类辐射无线电波的非无线电发射设备的管理，是无线电管理部门需要考虑的问题。在信息化社会里，无线电频谱作为一种重要的资源，它的作用日益重要。无线电业务已经普及到社会生活的方方面面，各行各业对无线频谱的依赖性越来越强。随着技术的不断发展，各类电子设备等非无线电通信设备广泛应用于社会生活当中，其产生的电磁辐射是无线电通信业务的潜在干扰源。由于这类干扰日益增多，对管理提出了新的挑战。
对于这些问题，建议在制度方面出台一些具体的规章制度，以便处理问题时有章可循，有法可依。在技术方面应逐步加强对该类设备检测监测技术的研究，在管理方面须加强与不同部门的沟通和协调，实现对这类产品生产、销售使用的有效监管。
电磁辐射传播途径篇7
关键词：城市轨道交通；电磁兼容；分析；处理
1.概述
城市轨道交通工程，小至一个部件，大到一个复杂的子系统（如供电、车辆、通信、信号等），乃至整个城市轨道交通系统工程，对内对外都存在着电磁兼容问题，尤其在城市轨道交通供电和接触网系统中，电气和电子设备集中，电磁环境复杂，在正常和异常运行状态下都易产生或出现各种电磁干扰。
自动化设备是电磁干扰的敏感者。以微电子技术和计算机技术为基础的二次弱电设备，如继电保护、自动控制、远动和通信装置等在供电和接触网系统中广泛使用，它们的灵敏度高，且与强电设备靠近，所以很容易受到电磁干扰。本文结合西安地铁二号线供电、接触网系统电磁兼容问题分析了与各子系统及设备相关的电磁干扰源和干扰途径，提出了相关的防护措施。
2.与子系统或设备有关的干扰源和干扰途径
2.1.与电磁兼容有关的子系统和设备
西安地铁二号线供电系统、接触网和轨道旁辅助设备中与电磁兼容有关的子系统和设备有：
1)35KV气体绝缘金属封闭开关柜及保护装置
2)整流变压器
3)整流器
4)配电变压器
5)1500V直流金属封闭开关柜
6)直流电源屏
7)交流电源屏
8)杂散电流监测系统
9)电力监控系统
10)接触网
11)钢轨电位限制装置
12)环网电缆等
2.2.与子系统或设备有关的干扰源
2.2.1.与子系统或设备有关的主要干扰源
西安地铁二号线供电系统、接触网系统和轨道旁辅助设备中，与上述主要子系统或设备有关的干扰源有：
1)高压回路中操作断路器、隔离开关引起的电磁暂态干扰；
2)高压装置产生的工频电场和磁场；
3)接地系统中的短路电流引起的电位升；
4)雷电引起的暂态干扰；
5)低压设备开合操作引起的电快速瞬变；
6)静电放电；
7)由于设备内部或者外部的无线电发射装置产生的高频场；
8)由于设备内部其他电气或电子设备产生的高频传导和辐射干扰；
9)由供电线路传来的低频传导骚扰；
10)其它干扰源。
2.2.2.对二次设备最具影响的干扰波形
对二次设备最具影响的干扰波形有：阻尼振荡波、电快速瞬变脉冲群、辐射电磁场、静电放电、浪涌、工频磁场、线路故障时或开关操作时瞬间的暂态脉冲磁场、电力系统供电质量（包括电压波动、电压突降和短时中断、谐波、频率变化等）。
1)阻尼振荡波
主要是由高压隔离开关和断路器操作产生的暂态过程，操作时由于触头间电弧的熄灭和复燃，在被断开或充电的电路上，因电压突变而引起的暂态波,在传播过程中，会因电路特性阻抗不匹配而引起反射，形成高频阻尼振荡波。在如此高的频率下，暂态波会以暂态电磁场的形式向外辐射，耦合到二次和低压线路上去，还会通过一些耦合设备（如pt、Ct、载波等）直接耦合到二次设备上。在常规的高压变电站内测试到隔离开关操作时，在二次回路中最高干扰电压达到5kV，频率从几十kHz到几mHz，对GiS可达几十mHz。
2)电快速瞬变脉冲群
快速瞬变电压是断开低压直流电路中的小电感负载时（如机电式继电器、接触器等），引起的暂态电压。当断开触点时，电感负载中的电流企图继续流通，在电感负载两端产生高电压，在断点间引起电弧，随着触点的运动，电弧不断熄灭和复燃，一连串的电压脉冲叠加到与电感负载相连的电源上，并耦合到其他回路上。这种干扰的特点是上升时间快、幅值高、频率高。实测表明，电压可达数千伏，重复率为数十到数百kHz。
3)辐射电磁场
辐射干扰来源于一些有用或无用的电磁发射，如无线电广播、大功率无线发射台、移动式收发信机等。在电力系统中，对设备影响最大的是对讲机等移动通讯设备。对讲机一般功率为3～5w。如按使用距离为0.5米，功率按3w计算，按场强公式可得到场强为10.4V/m。
4）静电放电
带静电的人体接触到设备时，就会对设备放电，放电时的能量通过各种途径耦合到设备内部的电路，可能使设备工作失灵、出错甚至损坏。
5）浪涌
变电站可能直接遭受到雷击，但更多的情况是线路遭受到雷击，雷电波沿线路侵入到变电站，并通过一、二次系统间的各种耦合途径或接地网进入到二次回路。
6)工频磁场
工频磁场干扰来源于载流导体和运行中的电力设备。工频磁场干扰分为正常远行情况下的干扰和短时故障时的瞬间干扰，前者强度较弱，但一直存在。后者较强，但持续时间较短，一般只有几秒钟。工频磁场对一些磁敏感设备影响很大，尤其是对计算机显示器。造成显示画面扭曲、抖动、变色等。
7)在轨道交通中除了上述一些主要的干扰源外，还有其他的干扰会影响二次设备的正常工作。如线路故障时或开关操作时瞬间的暂态脉冲磁场、电力系统供电质量（包括电压波动、电压突降和短时中断、谐波、频率变化等）。
2.3.与子系统或设备有关的干扰途径
电磁干扰的途径可分为两大类：传导干扰和辐射干扰。
3.为减少发生电磁干扰而采取的措施
电磁辐射传播途径篇8
关键词：衰落；分集；自适应均衡技术；自动发信功率控制
中图分类号：F49文献标识码：a文章编号：16723198（2012）18015702
1背景
国家广播电影电视总局建成的北京～河北～山西～内蒙（简称京～冀～晋～蒙）电路，采用SDH数字微波设备传输，整条微波电路由20个微波站组成，约1087千米，任务是把中央广播电视信号送往内蒙卫星上行站。
2微波传输在电路中的重要性
在微波传输频段中，频率很高，因此电波的绕射能力较弱，信号传输过程主要是通过微波在视线范围内所作用的直线传播。远距离微波传输必须采用中继方式，可使信息传输距离达几千公里。
现在广播电视有三大传输手段：卫星传输、光缆传输、微波传输，三者可以互为补充，在广播电视传输中要是淘汰一种传输方式,所引发的后果是非常可怕的。卫星传输容易受到“”反动分子在境外的攻击和日凌的干扰；光缆传输容易受到人为和自然灾害的破坏；而微波传输应对突发事件的能力强,不易受到人为干扰和破坏。但是数字微波传输也有它的缺陷，微波信号在空间传播途中由于受到地理因素和传播媒介的影响，会引起反射、折射、散射、绕射和吸收，致使信号在传输中产生衰落导致误码率高，电视画面中会出现“马赛克”现象，严重时甚至出现黑屏、定帧，致使信号被完全中断。因此在数字微波传输中，衰落现象起着关键的作用。这也是数字微波设备应着重解决的一个课题。
3衰落
衰落是指微波在通过空间传输的过程中受到地面效应和大气效应的影响，致使接收机所接到的输入信号不断起伏变化的现象。衰落的大小主要取决于气候条件和站距的长短。从物理因素来看，衰落可以分成以下几种类型：
（1）降水衰落。
降水衰落由雨、雾、雪等降水过程对微波射束的吸收和散射而产生的。雨雾中含有大小水滴，这些水滴容易散射电磁波的能量，导致电磁波损失部分能量，从而造成散射衰减。有两方面的原因：一是水滴为一种半导体媒质，无线电磁波会对其进行极化并感应产生位移电流，结果在水点内产生损耗；二是在水滴内的感应电流为无线电波的二次能源，它使能量朝着各个方向散射。
（2）大气吸收衰减。
在大气中，水蒸气和氧气分子能通过共振吸收电磁波的能量，致使微波在传输中因能量损耗而产生哀耗。因为水蒸气和氧气分子都是由带电的粒子组成的，这些带电的粒子都有固有的电磁谐振频率，当通过微波的电磁频率和这些谐频率相接近时，电波频率与原子内部电子能跳动所固有的频率就会产生共振，这些物质对微波就有一定的吸收作用。
（3）闪烁衰落。
处于大气对流层中的局部气体常会发生不规则运动，如不规则的漩涡运动、体积大小不一致等，使得电波向周围辐射产生对流层散射，对电磁波的照射产生散射作用，致使电波向四周辐射。在接收处，天线可接收到各个方向传来的很多该类散射波。它们的振幅和相位都是随机的，因此收信端场强的振幅常发生变化，而振幅变化很快，变化范围很大。因为这种衰落是多种途径共同产生的，所以称为闪烁式衰落。这种衰落具有持续时间短的特点，对广播电视信号影响较小，一般不会中断。
(4)波导型衰落。
由于气象条件的影响，当大气对流层不同高度、湿度和压力变化无常时会产生不均匀结构。而当电磁波经过这些不均匀结构时就会导致超折射现象的产生，此时的电波传播现象就和在波导内传播一样，形成大气波导或波导层。且有贴地和悬空两种波导，所以在波导以内或者在波导以外发射和接收天线是一样的。若微波射线通过大气波导，而在波导层外收、发，那么接收处的电场强度就会严重受干扰，除了具有场面反射波和直线波外，还会接收到“波导层”边界形成的反射波，致使广播电视的信号被中断。
(5)K型衰落。
当地面的反射波和直射波在到达接收端的过程中产生行程差时就会导致相位的不同，在叠加时就会产生电波衰落，这种衰落叫做K型衰落，是一种由多种途径传输而产生的干涉型衰落。此种衰落不仅和行程差有关，而且随着K（大气对流层折射参数）的变化而变化，因此称之为K型衰落。在湖泊、水面、平滑的地面，K型衰落显得特别严重。除了地面反射外，大气中偶尔出现的突变层也会对电磁波形成散射和辐射，也可能形成电波的多径传输，到时接收处产生干涉型的衰落，会造成广播电视信号中断。
(6)多径衰落。
大容量的微波通信必须占用较宽的频带。因为电波空间的传输过程存在多径现象，各频率的分量在空间衰减程度上存在很大差异，容易导致合成信号的幅度和相位较大程度的失真，因而造成频率选择性的衰落。这是由于多径传输的折射波、反射波和直射波分别以不同的方向和时延到达接收点并进行矢量相加的结果，会造成衰落，严重时会造成广播电视信号中断。
衰落的规律：
(1)频率越高,站距越长，衰落越严重。
(2)夜间比白天严重。
(3)夏季比冬季严重。
(4)睛天比阴天严重。
(5)宁静天气比风雨天气严重。
(6)水上电路比陆地电路严重。
(7)平地电路比山地电路严重。
4京～冀～晋～蒙微波干线解决衰落的几种技术
电磁辐射传播途径篇9
论文关键词：变频器,应用,谐波干扰,产生机理,抑制
由于变频器中普遍使用了晶闸管或整流二极管等非线性整流器件，工作过程中，会在输入输出回路中产生电流高次谐波，由于使用功率较大，其产生的谐波对电网将产生严重的传导干扰，引起电网电压畸变（电压畸变率用tHDV表示，变频器产生的谐波引起的tHDV在10%～40%左右），干扰供电系统、负载和其他邻近电气设备，影响电网的供电质量。由于变频器控制的一般都是大功率的机电设备，如果变频器的干扰问题解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其他电子、电气设备的正常工作，因此有必要对变频器应用中的干扰问题进行探讨，以促进进一步推广应用。
1.变频器的分类
从结构来看，变频器可分为间接变频和直接变频两类。间接变频将工频电流通过整流器变成直流，然后再经过逆变器将直流变换成可控频率的交流；直接变频器则将工频交流变换成可控频率的交流，没有中间的直流环节。目前应用较多的还是间接变频器，间接变频有三种不同的结构形式：
（1）用可控整流器变压，用逆变器变频，调压和调频分别是在两个环节上进行，两者要在控制电路上协调配合。
（2）用不控整流器整流斩波器变压、逆变器变频，这种变频器整流环节用斩波器，用脉宽调压。
（3）用不控整流器整流，pwm逆变器同时变频，这种变频器只有采用可控关断的全控式器件（如iGBt等）输出波形才会非常逼真的正弦波。
2.变频器谐波产生机理
2.1谐波的定义对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1)称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波(non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”[1]。
2.2输入侧产生谐波机理无论是哪一种的变频器，变频器电源侧的整流回路都大量使用了晶闸管等非线性电子元件，不管采用哪种整流方式，由于晶闸管整流装置采用移相控制，从电网中吸取能量的方式均不是连续的正弦波，而是以脉动的断续方式向电网索取电流，这种脉动电流反馈回电网，与系统阻抗形成脉动电压，与电网中原有电压叠加，使得电网电压波形发生畸变。这种非同期正弦波电流，是由频率相同的基波和频率大于基波频率的谐波组成，其中高次谐波将干扰输入供电系统。
2.3输出侧产生谐波机理在逆变输出回路中，由于在逆变过程中利用高速半导体开关来产生一定宽度和极性的脉冲宽度调制pwm控制信号(pwm是英文“pulsewidthmodulation”的缩写)，输出电流是受pwm控制信号调制的脉冲波形，对于GtR大功率逆变元件，其pwm的控制频率为2～3kHz，而iGBt大功率逆变元件的pwm最高控制频率可达15kHz。因此输出回路电流信号可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，高次谐波电流直接对负载产生干扰，还产生较强的电磁场通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备。
3.谐波的干扰分析
3.1变频器产生的谐波的传播途径变频器产生的谐波的传播途径有五种：一是沿着输入线路向上传导进入输入电路，继而对同一电源上的其他用电电器产生干扰；二是沿着输出线路向下传导，进入终端负载，继而对终端负载产生不良影响；三是整流部分和逆变部分产生的高次谐波电流，通过电缆向空间辐射、干扰邻近电气设备；四是通过电磁感应传播；五是通过线路间的分布电容，传播到邻近的线路中去。
3.2变频器电磁干扰途径变频器能产生功率较大的谐波，由于功率较大，对系统其他设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分传导、电磁辐射、感应耦合。
电磁干扰一是对周围的电子、电气设备产生电磁辐射。二是对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电机铁耗和铜耗增加，并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备。三是变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流，对同源或邻近的线路造成干扰[2]。
3.3谐波对电机及驱动负载的影响一般工频电源供电的电动机，因为定子电压和电流都是标准的正弦波，不含谐波成分，所以运转平稳，无脉动。但当变频器对电机供电时，如果变频器的输出电流含有谐波成分，电机的转矩就会产生脉动。以六相电流型变频器为例，其输出电流波形中包含6k+1次(k=1，2…）的高次谐波，因而电动机就会产生频率为定子电流基本频率6k倍的脉动转矩。对一般负载，这样大小的脉动转矩影响不大。但如果电机要求在低速下运行(＜2Hz)时，有可能导致转速不均匀，会对设备造成潜在的损伤并产生噪音，因此有必要事先作出转矩分析，避免上述情况发生。
谐波对电机的影响除产生机械振动、噪声和过电压，导致电机转矩降低，还会引起附加损耗，使电机温度上升，过热甚至烧毁。
4.抑制谐波干扰的对策
谐波的传输途径是传导和辐射，解决传导干扰主要是在电路中把传导的高频电流滤掉或者隔离，解决辐射干扰就是对辐射源或被干扰的线路进行屏蔽。因此在配电系统中，尽管可以采用D/Y型变压器限制部分三次谐波返回电网，但主要抑制谐波的方法是采用滤波器。
4.1谐波综合治理采取的技术措施谐波综合治理采取的措施，一是抑制谐波电流的发生与注入。二是改善装置的功率因素与无功功率补偿，三是合理选择滤波装置的最佳安装位置。四是消除电磁干扰和电磁兼容性；五是多种补偿功能一体化处理[3]。
4.2抑制变频器干扰的具体方法一是变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流；二是在变频器输入侧与输出侧串接合适的电抗器，或安装谐波滤波器，滤波器的组成必须是LC型，吸收谐波和增大电源或负载的阻抗，达到抑制谐波的目的；三是电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用钙装电缆，形成辐射屏蔽层，可以衰减大部分谐波辐射，另外与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰；四是信号控制线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离(至少30cm以上)，切断辐射干扰；五是变频器的接地端e应与大地良好的连接,当变频器和其他设备或多台变频器一起接地时,每台设备应单独与地连接,而不允许将一台设备的接地端和另一台的接地端连接后再接地,以减少空间的辐射和设备之间的相互干扰,使设备正常运行。六是多台变频器同时工作时，尽可能的要将变频器安装在不同的控制柜内，变频器的控制线要远离其他变频器的主电路。防止与其他变频器的主电路平行布线[4]。
5.抑制策略实例
在实际使用过程中，经常会遇到变频器谐波干扰问题，下面就如何抑制变频器间产生的辐射干扰和机泵间产生的高次谐波干扰进行探讨。
5.1变频器间产生的辐射干扰某医院新建门诊大楼的中央空调由2台变频器组成的变频控制系统，设计图的2台变频器安装在同一控制柜体内，变频器调频方式均为电位器手调方式，在安装调试过程中发现运行某1台变频器时，工作正常，但当2台同时运行时，出现频率互相干扰现象，即调节一台变频器的电位器对另一台变频器的频率有影响，反过来也是一样。通过初步分析，可能是电位器及控制线路故障，但在排除这种可能后，断定是谐波干扰引起的。针对这种情况，把其中一台变频器移出控制柜远离到其他位置固定，且将控制线改用具有屏蔽信号的电缆线，调试结果干扰明显减弱。为了彻底抑制干扰，重新制作1个电控柜，并与原柜体保持一定的位置放置，把其中1台变频器移到该电控柜，相应的接线及控制线作必要的改动，经过处理后干扰基本消除，故障排除。
5.2机泵产生的高次谐波干扰某给水所升级改造采用变频调速恒压供水系统，切换2套大型机泵，原先机泵是靠自耦降压启动工频运行正常，后改为变频方式运行，使用过程中发现虽能实现调频减速功能，但变频器输出端到电动机间的输出线出现发热，电动机外壳温升加剧现象，经常出现保护跳闸。经分析认为可能是由于变频器输出电压和电流信号中包含pwm高次谐波，而谐波电流在输出导线和电动机绕线上形成附加功率损耗。于是把变频器的输入线与输出线分开足够的距离，将输入和输出线分别安装在不同的电缆沟内，并选用截面比原有电缆大一级的电缆替换，此外输出端至电动机之间的电缆长度尽可能短，以减少干扰，经过这样处理后，发热故障排除。
6.结束语
变频器在使用过程中，为了防止谐波干扰，除了上述方法外，还应在设计阶段就注意变频器的安装场所、安装位置、输入输出线路的隔离方式等问题，在设备排列布置时，应该注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中，由于受到房屋面积的限制往往不可能有单独布置的位置，应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开，比如将动力配电柜放在变频器与控制设备之间。施工中严格按照设计图要求和有关规范标准进行施工，以保证系统能在特定环境中可靠运行。对谐波成分及幅度要求很严的设备，彻底抑制高次谐波干扰非常困难，有待进一步攻关解决。
参考文献
[1]吴竞昌，《供电系统谐波》[m]，北京中国电力出版社，1998.5
[2]肖湘宁徐永海，《电力系统及其综合治理》[J]，中国电力，1998.4
[3]韩安荣.通用变频器及其应用[m].北京:机械工业出版社,2004.6
电磁辐射传播途径篇10
关键词：变频器；谐波；干扰；预防
引言
随着科学技术的不断发展，特别是计算机技术、控制技术、网络技术、通信技术的日新月异，变频器和pLC及现场总线在现代工业领域特别是烟草行业运用越来越广泛，但变频器电流谐波及高频电磁辐射的影响对控制回路特别是对现场总线的干扰应引起我们的高度重视，若处理不当，会影响我们的自动化生产。不知你发现了没有？有时网络掉线，查又查不出什么原因，后来又莫名其妙的会好，通过查阅一些资料，我总结了一些处理方法，现就这个问题与大家共同探讨。
一、变频器谐波成分的产生
变频器是一个干扰源：变频器干扰其它设备的根本原因是因为其输入和输出电流中含有高次谐波成分的原由。
1.变频器的输入电流
变频器的输入电流产生谐波分析：变频器的三相整流桥的输入电路如图1具有以下特点；因其输出侧是较高的直流电压。以交流侧线电压为380V为例，输出侧直流电压的平均值为513V。输入侧的电压瞬时值只有在超过直流电压之时，才有可能出现电流。显然输入电流是非正弦波如图2。其频谱分析的结果如图3所示。可以看出其5次谐波和7次谐波的成分是非常高的。这些高次谐波电流除影响其它设备形成干扰外，还对功率因数有影响。
由于变频器属于对称三相负载，故其谐波的次数没有偶数和三的倍数，为5，7，11，13，17，19，23，25，29，31，35，37，41，43，49，…
谐波的次数越高，幅值越小。任何高次谐波电流都是无功电流，以5次谐波为例分析每半个周期内“+”与“-”的瞬时功率之和正好相等，平均功率为0，因此电流中含有高次谐波成分时平均功率时比较低的，引起其减少的因子称为畸变因子，其倒数即为畸变率（tHDi）。
2.变频器的输出电压
决大多数逆变器都采用Spwm调制方式。其中正弦波是调制波，三角波是载波且是双极性的。输出电压为占空比按正弦规律分布高频脉冲矩形波如图4。这样的高频电压波可能对其它设备形成干扰。
3.变频器的输出电流
尽管变频器输出电压是一系列的脉冲构成但由于电动机定子绕组的电感性质，故通入电动机的定子电流十分接近于正弦波。但输出电流中与载波频率相等的谐波分量仍是较大。
二、谐波的危害
1、电流谐波产生的功率损耗和干扰。
2、电源的电压畸变（电压谐波）。
3、功率因数的降低：输入相电流波形与相电压波形本来接近“同步”，相移角基本为零，而相移系数Cosφ=1。考虑因电流比电压滞后引起的平均功率减少功率因数为Cosφ。
4、对地漏电流产生的危害。
5、电磁感应和电磁辐射引起周围敏感设备的干扰，特别是对通讯设备，弱电控制线路，现场总线设备等的干扰。
三、谐波传布途径及谐波抑制方法
1.电路耦合引起的干扰
（1）传播途径
①通过电源网络传播这是变频器输入电流干扰信号的主要传播方式。由于输入电流为非正弦波，当变频器的容量较大时，将使网络电压产生畸变。
②通过对地漏电流传播这是变频器输出干扰信号的主要传播方式。由于输出线路与地线之间存在着分布电容，变频器输出的高频脉冲电压通过分布电容流向大地的漏电流是比较可观的。漏电流又通过地线传播到其它设备。
（2）抑制方法
①电源隔离对于一些耗电量较小的仪器设备可通过隔离变压器和电网进行隔离，以防止窜入电网的干扰信号进入仪器。
隔离变压器是原、副方变比为1：1的变压器，但在原、副方绕组之间采取了良好的隔离措施。为了加强隔离效果，在变压器的原、副方电路中，还可以加接一些滤波器件如电容器等。
②接入电抗器接入电抗器不仅可以削弱谐波电流和电源电压不平衡，还可提高功率因数。电抗器分交流电抗器和直流电抗器。交流电抗器提高功率因数至0.75～0.85，直流电抗器提高功率因数至0.9以上
（a）可以安装位于进线侧的交流线路电抗器，或者位于直流侧的直流电抗器。
（b）同一电源网络中，有多台变频器或有大容量晶闸管设备时变频器应接入交流电抗器，这是因为变频器或有大容量晶闸管都是干扰源，可引起网络的电压波形将发生畸变，它们之间相互干扰或干扰其它设备。
（c）变频器容量不足供电变压器容量的1/10时，应接入交流电抗器。这是因为当变压器的容量相对较小时，变压器二次测绕组的电抗能够起到交流电抗器的作用。
（d）为获得等值的谐波抑制效果，加在直流侧的直流电抗器的电感值大致应等于交流测的交流电抗器的电感值的2倍。
③采用12脉冲波或18脉冲波
采用一个具有两组二次绕组的三相变压器，以组接成星形，另一组接成三角形如图5。则该两组二次绕组输出电压间的相位将互差30°，将该两个整流桥的输出侧并联，则并联后的电压波形具有12个脉波，结果会使直流电压明显的平稳，同时其输入电流的波形明显得以改善。
有关资料表明：6脉冲波整流时，电流失真率达88%；接入直流电抗器时，电流失真率达40%；12脉冲波整流时，电流失真率只有12%。
2.感应耦合引起的干扰
当变频器的输入电路或输出电路与其它设备的电路挨得很近时，变频器的高次谐波信号将通过感应的方式耦合到其它设备中去
（1）传播途径
①电磁感应方式这是电流干扰信号的主要传播途径。由于变频器的输入输出电流中的谐波成分要产生高频磁场，该磁场的磁力线穿过其它设备的控制线路而产生感应干扰电流。
②静电感应方式这是电压干扰信号的主要传播途径。是变频器输出的高频电压波通过线路的分布电容传播给其它设备的控制电路。
（2）抑制方法
①合理布线合理布线能够在相当大程度上消弱干扰信号，布线时应遵循以下原则：
（a）远离原则干扰信号的大小与控制线和干扰源之间的距离平方成反比，因此现场总线等信号线应尽可能的远离变频器的输入、输出线。
（b）不平行原则现场总线等信号线与变频器的输入输出线之间越平行互感较大，分布电容也越大，电磁感应和静电感应的干扰也越大，因此它们之间交叉时应垂直交叉。
（c）相绞原则两根信号线相绞，能有效抑制差模干扰。这是因为两个相邻绞距中，通过电磁感应产生的干扰电流的方向是相反的。绞距越小效果越好。
②采用屏蔽线为防止外来的干扰信号窜入控制电路，控制电路应采用屏蔽线。当控制线和变频器相接时只需将屏蔽层其中的一端接到变频器的信号公共端即可。切忌切不可两端都接。若变频器的动力电缆带屏蔽层时两端都应接地。
3.电磁辐射引起的干扰
（1）传播途径
频率很高的谐波分量具有向空中辐射的电磁波的能力，从而对其它设备干扰。尤其对于通信设备的干扰更为严重。
（2）抑制方法
①接入电抗器
（a）输入电抗器可使输入电流的波形大为改善，可显著提高功率因数外。也非常有效的削弱输入电流中的高次谐波电流分量引起的电磁辐射的干扰。
（b）输出电抗器变频器的输出侧一般不接电抗器，但接入输出电抗器可十分有效的削弱输出电流中的谐波成分。
②正确接地接地主要目的是安全，但的也具有把高频干扰信号引大地的功能。应注意以下几点。
（a）接地线应尽量粗一些，接地点尽量靠近变频器。
（b）接地线应尽量远离电源。
（c）变频器所用接地线必须和其它设备接地线分开。
（d）变频器接地端子不能和电源的“零线”相接。
③接入滤波器
滤波器主要用于以滤波器主要用于抑制具有辐射能力的频率很高的谐波电流，窜接在变频器的输入和输出电路中如图6。滤波器有高频线圈和电容起组成。必须注意的是变频器输出侧的滤波器中，其电容器只能接在电动机侧，且应串入电阻，以防止逆变管因电容的充、放电而受到冲击。
无源滤波器可以将tHDi降低到16%至10%的水准，而且，如果与电抗器结合使用的话，可以降低到5%。
这种方案从0.75kw到500/630kw的变频器都可以适用。
④降低载波频率
变频器输出侧谐波电流的辐射能力、电磁感应和静电感应能力都和载波频率有关。适当降低载波频率对抑制干扰是有利的。
参考文献