屏蔽电磁辐射的方法十篇

发布时间:2024-04-25 17:37:47

屏蔽电磁辐射的方法篇1

关键词:防电磁辐射服装;屏蔽;测试方法;辐射危害 

1电磁辐射的概念及其放射源

电磁辐射是一种普遍的物理现象,它是由空间共同移动的电能量和磁能量所组成,而该能量是由电荷移动所产生的。换句话说:电磁辐射就是指“能量以电磁波的形式由放射源发射到空间的现象”。

电磁辐射源通常分成两大类:一是自然界电磁辐射源,来自某些自然现象,如雷电、台风、太阳的黑子活动与黑体放射等。而这种电磁辐射源常常会被我们忽视和淡化!我们所一直关注的电磁辐射源,其实只是电磁辐射源的其中一种,即:人工型电磁辐射源。人工型电磁辐射源、来自人工制造的若干系统或装置与设备,其中又分放电型电磁辐射源、射频电磁辐射源及工频电磁辐射源。

2电磁辐射对人体的危害

1998年世界卫生组织列出电磁辐射对人体的五大影响但归纳起来,我们可以把电磁辐射对人体的危害分为:热效应,非热效应和积累效应三种。

3防电磁辐射服装织物及面料

防电磁辐射服装的面料对于电磁波的防护起着决定性的作用。因此在选用电磁辐射防护服装时,应了解防护服装所采用的面料,及其工作原理。由于电磁辐射的频率高低不同,所以我们必须按其高频和低频辐射的特点,用不同的织物及面料进行防护。对电磁辐射的防护需要材料有好的导电性或导磁性,所以不锈钢纤维、具有良好导电性能的银、镍、铜的电镀纤维或织物、填充炭黑、导电化合物和吸波添加剂的有机复合导电纤维便应运而生,而且市场上也出现了各种各样的电磁屏蔽织物和面料。

制成方法:利用金属材料,如采用金属丝网罩隔离装置和用金属粉处理过的服装;利用金属纤维和其他纤维混纺成纱,再织成布。

3.1防辐射织物、面料的一般分类及特点

目前国内、外采用的防电磁辐射织物有三种,工作原理都是通过基料表面所形成的良好导电性能,使其具有抗电磁波的功能。通过对电磁波的反射和吸收而形成屏蔽作用:

(1)合金纤维混纺:采用不锈钢纤维与其他化纤、棉等纤维混纺形成电磁屏蔽织物,具有耐洗涤、耐磨、柔软、手感好、透气、抗静电、防电磁辐射等功能。

特点:透气性好、服饰感强、耐洗涤、手感好。

适用范围:这种面料目前使用最广,其可以被制成各类防辐射服装,如医护类、孕妇防护类等。

(2)多离子织物:采用多种金属离子涂敷粘附在普通织物上,形成一定的电磁屏蔽功能的织物能保持原普通织物的性能、颜色和手感。

特点:柔软、透气、服饰感强、服饰使用范围宽。

适用范围:可以制成t恤、内衣、床单、蚊帐等。

(3)金属化织物:采用化学沉积方法在普通织物表面牢固地“镀”上一层高导电金属层,形成电磁屏蔽织物。

特点:镀膜薄、附着力强、柔软、透气性好、使用频率宽、屏蔽效能高。其中,金属化织物是目前国内外最新一代技术产品,比前两种织物更具有以下显著特点:工作频率宽、屏蔽效能高、使用领域广。

3.2屏蔽高频电磁辐射面料的类型

3.2.1混纺梭织屏蔽布

外表与普通面料一样,采用纳米金属屏蔽纤维与其他纤维混纺织成,屏蔽纤维直径只有头发的1/12,比蚕丝还细腻柔软。

此面料经过及测试中心检测屏蔽效果达到99.9%(30db以上),同时保留了普通面料的柔软性、均匀性、透气性、耐洗性、致密牢固、使用年限长等特点。

3.2.2纳米离子屏蔽布

采用高科手段,将金属纳米离子置入到织物的内部,从而达到电磁屏蔽的作用。屏蔽率达到99.9999%(70db以上),防辐射能力强,适合电子电器内部防辐射;电信发射机房、基站、电视广播雷达发射台等的电磁防护,可作为机器设备的覆盖物,或制成衣服的夹层,只可轻轻擦洗,不可揉搓。同时这种面料还可以起到远红外保健、抗静电、杀菌作用:能促进和改善人体浅表组织微循环,增强人体的新陈代谢,对机体具有良好的保健作用。

3.3检测防电磁辐射面料的一般方法

(1)测导电性

用万用表检测到有良好的导电性,普通面料则没有导电性。

(2)用火烧屏蔽布

混纺布会剩下一层屏蔽丝网;而纳米离子布则剩下一堆金属粉末。

(3)使用手持式电磁辐射测试仪

有辐射时红灯亮,用防辐射布挡住后,绿灯亮,表明辐射已被屏蔽。

(4)包裹测试发

将手机等包裹在防电磁辐射屏蔽布或服装中,看其信号是否减弱。

3.4db和屏蔽率的换算

db和屏蔽率的换算率是:3db50%;6db75%;9db87.5%;

12db93.75%;30db99.9%;70db99.9999%;

3.5防辐射服db值是否越高越好

答案是否定的。作为防辐射服装,首先要有服装的基本性能,比如可洗涤,透气性,穿着舒适性,同时要能满足家电的防辐射。除非在雷达,发射台等特殊高辐射场合,美国军用标准规定大于15db。一般家用电器,如防电脑,微波炉等的辐射,由15db即可。大于60db,99%的织物表面上可以包住手机的辐射,但大多是电镀金属的织物,洗涤几次就不行了。

4防电磁辐射服装发展现状及其展望

目前市场防辐射服装品种单一的情况,但我们可以将研发制作方向分为:金融、广电、it、电力、电信、民航、铁路、医疗、生活进行分类。在接下来的产品中,我们不仅要注意产品的防电磁射功能,同时还可以增加服装的防紫外线、防风、拒水、防污、防蛀、抑菌、防臭的功能。

我们必须注意到,目前市场上出现的防辐射服装仍存在一定的发展问题,如:品种太过单一、品种不全、屏蔽效果参差不齐且多为妇女防护用品如吊带、连衣裙等。二是针对防辐射服装世界上并未形成标准化的计算单位和检测方法。三是具有防辐射功能织物原理均为反射和吸收两种,而面料一般只有三种,要想达到令人更加满意的效果我们必须研发更新更好的材料,至于什么材料可以更好的使防电磁辐射功能在服装中进行应用,这仍有待进一步的研究。

据了解,中国工程院院士、西安工程大学博士生导师姚穆教授的一项研究将有望填补国内外空白。一直从事提高服装穿着的舒适性和健康素质方面研究的姚穆教授带着博士生们,动手制作检测设备,从无数种检验方式中得到逐渐清晰的规律,三年来,渐渐摸索出一套独特的检测方法。他们研究的防电磁辐射纺织品的检测与标准制定项目,如果通过国家认证,将为防电磁辐射服装的生产、检测提供科学的数据和标准。不久的将来,人们将穿上放心、舒适的防电磁辐射服。

参考文献

[1]刘国华,王文祖.电磁辐射防护织物的开发[j].产业用纺织品,2003,21,(6).

[2]王进美,田伟.健康纺织品开发与应用[m].北京:中国纺织出版社,2005.

屏蔽电磁辐射的方法篇2

关键词:电磁波;电磁屏蔽;屏蔽材料

中图分类号:tml5文献识别码:a文章编号:1001-828X(2015)024-000-01

abstract:thispapermainlyintroducestheproducingprincipleofelectromagneticwaveanditsinfluenceonpeople,theprincipleofelectromagneticshieldingandshieldingtype,shieldingmaterialsandtheprecautionsofpeople.

Keywords:electromagneticwaves;electromagneticshielding;Shieldingmaterials

随着科学技术的发展,各种各样的电器产品丰富着人们的生活。如电脑、手机提高了工作效率,方便了沟通;再如电磁炉,微波炉等方便了人们的烹饪。在使用这些电器产品的时候,它们随时都在发出电磁波,也时刻会伤害到我们。电磁波向空中发射或泄漏的现象叫“电磁辐射”,其无形、无味,让人们难以察觉。只要各类家用电器、办公设备处于工作状态,都会或多或少的产生电磁辐射。

一、电磁波的产生原理及对人的健康影响

电磁波是通过电磁振荡产生的,在空间以变化的磁场激发电场,变化的电场再去激发磁场交替进行,以波的方式将电磁能量从发射端传递出去。电磁波在真空中的传播速度为光速3×108m/s。振荡频率越大波长越短,其能量越强。按频率由小到大排列的电磁波谱为:无线电波、红外光、可见光、紫外光、x射线、γ射线。电磁波辐射与人们的健康是密切相关。x射线、γ射线能量达到及超过124ev,可对人体产生电离辐射效应,而能量稍弱的如红外线、微波、无线电波会对人体产生非电离辐射效应,紫外线能量上限达到124ev,有微弱的电离辐射作用。虽然非电离辐射对人体没有明显的伤害作用,但长时间作用产生的累积效应也不容忽视。因此在利用各类电气电子产品的同时需运用电磁屏蔽技术减轻电磁辐射对仪器仪表工作以及对人体的影响。

二、电磁屏蔽技术及类型

1.电磁屏蔽技术

利用铜、铝、不锈钢等导电性能好的金属材料制成较密的网状容器,将需防护的电路置于其中,就可以防止电场或磁场所形成的干扰,这一方法就是电磁屏蔽技术。

2.电磁屏蔽类型

(1)静电屏蔽

在静电场中,用金属材料制成的网状容器或封闭容器,并将其外壳与地线相连,把需要屏蔽保护的电路放入其中,这样外部的干扰电场就不会影响到内部电路工作;反过来,将容器内部放置干扰源,其产生的干扰电场也会不会影响到外部电路的工作。可见,接地的金属封闭容器起到了内不影响外,外不影响内的屏蔽静电场的作用。这样的接地容器对交变电场的干扰也可防止。

(2)交变磁场屏蔽

交变磁场屏蔽有高频和低频之分。低频磁屏蔽是用来隔离主要是50赫兹磁场及静磁场的干扰的,静电屏蔽容器对低频磁场不起屏蔽作用。这时需采用高磁导率的材料如铁皮做外壳,将被保护的电路置于壳内,就不会受到外部磁场的干扰了。利用高导磁率的材料构成低蔽的效果磁阻通路,使大部分磁场被集中在屏蔽体内,屏蔽体的磁阻越小,磁场屏蔽越好。高频磁屏蔽是利用高电导率的材料如铜、铝等做成屏蔽罩,将工作电路置于其中就可屏蔽掉外部磁场干扰。其原理是利用屏蔽层在高频磁场作用下在其表面产生的涡流,削弱干扰源磁场能量,同时涡流产生的反向磁场抵消干扰磁场而实现的。

综上所述,将高电导率的材料制作成屏蔽体并接地,对电磁波就起到了很好的屏蔽效果,同时还起到了静电屏蔽的作用。仪器仪表处于其内部工作时就基本不受外部电磁干扰的影响。

三、增强电磁辐射的防范意识

生活中要养成良好的习惯。在看电视、使用电脑及手机时,要控制时间,多喝茶水,适当食用水果补充维生素a。使用完毕后要洗脸,保持清洁。手机充电时不要放在枕边,待电话接通后再放到耳边接听。电脑屏幕不宜太亮,屏前可安装防辐射屏,着由电磁屏蔽材料织成的防辐射衣。电磁污染时刻存在于我们周围,可以说是防不胜防,所以一定要树立防范意识,做好防范工作,保证我们肌体的健康。

参考文献:

[1]贾起民.电磁学.高等教育出版社,2010.

[2]庞小增.生物电磁学.国防大学出版社,2008.

[3]王路.电磁屏蔽导电复合材料.材料开发与应用,2009.

屏蔽电磁辐射的方法篇3

本文对当前防辐射服装市场进行了调查分析,阐述了制定防辐射服装产品标准的必要性和紧迫性,提出了相关的建议,并就改进和完善防辐射服装的性能进行了探讨。

关键词:防辐射;服装;必要性;标准

目前市场上涌现出大量的防辐射服装,这些产品的质量参差不齐,产品检测方面长期无标可依。因此,制定相关产品标准势在必行。

1电磁辐射的危害

一般来说,日常家用电器的电磁辐射对普通人体的危害不是很大,但是当人体所处环境的电磁辐射强度超过一定限度或产生累积效应时,将对人体健康产生不利影响。高强度电磁辐射可对人体造成一系列不适反应,尤其对老人、儿童、孕妇和病人等特殊人群危害性更大[1]。1998年世界卫生组织列出电磁辐射对人体的五大影响:1)电磁辐射是心血管病、糖尿病、癌突变的主要诱因;2)电磁辐射对人体生殖系统、神经系统、免疫系统造成伤害;3)电磁辐射是孕妇流产、不育、畸胎等病变的诱发因素;4)电磁辐射直接影响儿童的发育、骨髓发育,导致视力下降、视网膜脱落,肝脏造血功能下降;5)电磁辐射可使下降,女性内分泌紊乱,月经失调。

2防辐射服装的发展

2.1防辐射面料及防护机理

从20世纪六七十年代开始,科学工作者就开始寻求屏蔽电磁波的良好方法,电磁屏蔽服装也就应运而生[2]。目前常见的抗电磁辐射的织物主要有金属丝和服用纱线混编织物、金属纤维和服用纤维混纺织物、化学镀层织物、金属喷镀织物以及科技含量较高的多离子、多元素和纳米材料等新型材料织物[3]。

金属纤维与常规纤维混纺织物电磁波辐射屏蔽机理主要是利用金属纤维(如银、镍、铜、不锈钢等)或金属化纤维的导电功能。这些导电性很好的金属对电磁波具有强烈的反射作用和吸收作用。当电磁波辐射在织物上时,织物中均匀分布的金属或金属化纤维成为导电介质而将部分电磁波反射回去,减少了电磁波的透过量;同时导体中的电子在电磁波的作用下感应形成涡流,涡流在导体中传导产生热效应,从而损耗电磁波;还有一部分电磁波进入导体内部经多重反射能量耗尽。随着织物中导电纤维含量增多,导电性越强,反射能力愈强,涡流形成越多,多重反射增多,电磁波透过量愈小,屏蔽作用也就愈好[4-5]。目前较为高端的产品是由银纤维面料制成的服装,由于银纤维良好的导电性,其屏蔽效果远远好于其他纤维,但是由于价格昂贵和国家对银使用的限制,一般工薪家庭只能望其项背,无法大面积推广普及。目前电磁屏蔽织物中的金属丝多采用铜、镍、不锈钢纤维,其中不锈钢纤维的制备工艺较为成熟,且价格低廉,其屏蔽效果也相当优秀。

2.2防辐射服装结构设计

由于服装的开口及缝隙会在一定程度上影响其功效,因此在防辐射服装的结构设计中,应尽量减少开口的数量与面积,减少布片间的缝合,使防辐射的屏蔽效果达到最佳状态。适当地加长衣长和袖子,领口、袖口,下摆尽可能收紧,加厚服装面料,形成一个相对密闭的防辐射空间,可抵挡电磁波的强穿透力。如目前市面上出售的肚兜式防辐射服对电磁波的屏蔽功效就会比夹克款式的相对差一些,因为电磁波容易从的背部袭入[6]。

2.3防护服装的功能性和设计美感

可根据人们的职业、个人品位及体形的不同来设计防辐射服装,细分消费市场,针对不同的消费群体设计各异的款式。如从事特种作业行业的急需防护措施的人们,应耐磨、耐水,面料较厚,色调偏暗耐脏,样式以工装为主;孕妇防护服装的设计重点可放在身体上部,在宽大的衣服上打褶或加以花边,局部使用刺绣等工艺手段将人们的视线吸引到装饰部位,并且考虑孕妇各个时期,尤其是怀孕后期的体形变化,尽可能地做到穿脱方便自如;防辐射内衣强调面料柔软舒适,女式内衣尽可能地合体,体现女性婀娜多姿的身材,儿童及男士内衣则相对宽松舒适等。当然,防辐射服装的设计也要从保温性、透气性、轻薄、穿脱便捷等方面不断改善服装的设计,增加服装的舒适度,从而使防辐射服装得到越来越多的人群认同。

3防辐射服装市场现状

防辐射服装的种类包括内衣、背心、肚兜、孕妇装、衬衫、马夹等。随着人们对优生优育的重视,孕妇防辐射服已经广泛普及,几乎每一个孕妇都会选择一件孕妇防辐射服作为保护宝宝的第一道屏障。目前市场上出售的防辐射服装动辄几百元,甚至上千元,普通消费者对防辐射产品缺乏正确的认识,主观地认为价格越高质量必然越好,面料越厚防辐射功效越明显,款式越长越能够更大程度地抵挡辐射的危害,至于产品的防辐射功能会达到什么样的效果却没有概念。虽然生产厂家和经销商都能拿出检测报告让消费者相信产品的性能,但很少有人认真查看检测报告,而且一般报告中标注的被检样品是面料而非服装。对面料样品的检验报告无法代表防辐射服装的防护功能,所以即使这些防辐射服装所采用的面料抗电磁辐射效能很好,能屏蔽掉99%以上的电磁波能量,在被制成不同款式的服装后,真正的屏蔽效能也无从得知[7]。

目前我国只有防辐射性能检测的试验方法标准,相关产品标准的制、修订工作远远没有跟上产业发展的步伐。为减少电磁辐射对人体的危害、防止电磁辐射污染、保护人们的身体健康,规范防辐射服装市场,积极引导健康消费,保护广大消费者的合法权益,防辐射服装产品相关标准的制定具有重要的现实意义和深远影响。

4防辐射服装标准的制定

目前人们可以检测出防辐射面料的屏蔽性能,但是对面料制成服装后的屏蔽功效的检验存在漏洞。防辐射服装的屏蔽性能虽与织物的性能有关,但在服装的生产过程中,摩擦、高温等作用必然会使面料的物理性能有一定的变化;服装的暴露面积也会在一定程度上影响防辐射的功效:在进行防护织物的屏蔽性能测试时,接收天线会被织物所屏蔽,反射和散射的信号很少,所以抗辐射作用优良;然而由于衣物的领口、袖口和下摆等处都存在开口和缝隙,环绕在人体周围的电磁辐射很容易从各个开口处进入,这在一定程度上会降低服装的屏蔽效果,使服装的屏蔽效能与织物的屏蔽效能存在差距。因此,有必要尽快制定出一整套完善的防辐射服装屏蔽效果测试的方法和标准,规范检验市场,切实保护消费者的合法权益,提高生产厂商的信用度。

建议具有承检能力的检测及科研机构充分关注防辐射服装的性能检验,尝试模拟真人试验空间,在辐射程度、光照、温湿度等各个指标符合一定参数设计条件下,对密闭空间内的人体模型穿上防辐射服装,利用天线发射不同强度的电磁波,根据放置在人体内部的接收信号的强弱,对其进行防辐射性能鉴定,并得出其防辐射服装的真实屏蔽功效[5]。

参考文献:

[1]查振林,许顺红,卓海华.电磁辐射对人体的危害与防护[J].北方环境,2004(6):25-28.

[2]贺娟.防电磁波辐射针织物的性能与功能研究[D].上海:东华大学,2009.

[3]刘国华,王文祖.电磁辐射防护织物的开发[J].产业用纺织品,2003(6):16-18.

[4]汪秀琛,张欣.防电磁辐射服装的防护机理[J].纺织科技进展,2005(5):26-29.

[5]刘畅.防电磁辐射服装屏蔽效能测试方法研究[D].北京:北京交通大学,2009.

[6]汪秀琛,刘哲.防电磁辐射服装的屏蔽效能数学模型[J].纺织学报,2008(2):73-75.

屏蔽电磁辐射的方法篇4

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,电磁兼容检测及整改是一项非常重要的工作。本文主要介绍了传导,辐射发射超标产生的原因及整改抑制措施,并通过一整改案例对整改措施进行了有效的验证。本文对产品的辐射,传导发射超标的整改具有有效的参考作用。

【关键词】电磁兼容辐射发射传导发射

随着通信、电子技术的快速发展,越来越多的电器及电子产品被广泛运用,导致了空间的电磁能量急剧增长,电磁环境也日趋复杂,因此,要保证电子电气设备在各种平台的复杂电磁环境中正常运行,减少相互间的干扰,是一个迫切需要解决的问题。电磁兼容性作为电子设备或系统的主要性能之一,是实现设备或系统功能、发挥产品或系统效能的重要保证,正受到越来越多的重视。

对于产品定型前的电磁兼容测试不合格的问题,我们可以遵循正常的电磁兼容设计思路,按照电磁兼容设计的规范和方法,对产品存在的问题从新进行设计,从源头解决电磁兼容隐患,但是目前国内电子、电器产品普遍存在的情况是:产品已经定型,已经生产出来等着出货,对于这种问题,我们只能采取“出现什么问题,解决什么问题”的方法解决,以对产品最小的改动使其达到电磁兼容标准的要求[2]。本文就电磁兼容测试中传导发射,辐射发射超标问题系统的分析和总结,可以很好的解决电磁兼容超标问题。

1电磁干扰的机理

电磁兼容是设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁干扰的能力。其中电磁干扰分为空间的辐射干扰(Re)和电源线上的传导干扰(Ce)。电磁干扰的形式有很多种,但形成电磁干扰一定要有以下三个基本要素,干扰源、传输途径及接收设备.

2产品电磁兼容故障诊断方法

整改加固的前提是诊断定位,定位有两种手段:一种是直觉判断,需要完全依靠工程师积累的emC经验来判断,另一种是比较测试,依靠测试仪器和emC经验的结合来对问题进行详细的定位判断。在产品出现电磁兼容故障或者说电磁发射超标时,应排除外界因素的影响,首先将被测设备关电,确认背景噪声是否满足标准要求(标准要求背景噪声在限值线以下6dB);其次确认测试布置是否满足标准要求。

2.1传导发射超标的整改方法

(1)检查受试设备有无使用电源滤波器或滤波电路;

(2)若没有使用,可考虑增加滤波器或滤波器件;

(3)若已采用,应考量其安装的相关问题,如安装位置是否合适,接地是否良好、电源线输入输出端是否有效隔离等;

(4)若通过加大信号线缆和电源线缆的距离,可有效减小电源线上的传导发射,则将信号线与电源线物理隔离,或对信号线采取双绞或屏蔽措施,或加套磁环等措施。

(5)若上述原因均不能有效解决问题,则需要考虑滤波器的选型问题,或者通过调整滤波器的参数对滤波器进行优化,直至Ce102项目满足标准要求。

2.2辐射发射超标的整改方法

对于辐射发射超标问题,其定位思路一般是先由系统级定位到具体的设备,然后由设备具体到线缆,若不是线缆问题才会考虑到是设备的缝隙问题。当然线缆和缝隙问题,在频段上也会有一些区分,如300mHz以下问题大多是由于线缆或屏蔽引起,300mHz以上则主要是通过壳体缝隙或者线缆接头缝隙引起。如果辐射超标频点比较明确,则可以直接定位辐射源,对辐射源进行屏蔽、滤波等方式的处理。图1给出了一般性的辐射发射超标时整机定位的详细流程。

对于结构屏蔽设备,孔缝处理不当会导致很大的辐射泄漏,严重的时候会彻底破坏结构的屏蔽效能。使用频谱仪和近场探头沿结构孔缝以及进出线缆接头处进行扫描,确定泄漏点;找到影响最大的泄漏孔缝或接头后,采用簧片或导电布等屏蔽材料进行处理,或者检查此处结构搭接是否有喷漆等不良因素。对屏蔽电缆接口,电缆屏蔽层要和电缆接头360度搭接;不经转接,直接出入屏蔽壳体的走线将破坏整个壳体的屏蔽。

3典型产品案例分析

某机载设备由直流28V供电,加电后进入正常卫星导航状态。原始Ce102、Re102测试超标,Ce102测试数据在300kHz后大面积超过极限值的要求,Re102电场辐射发射在15mHz~30mHz频段处电场辐射发射电平较严重,并超过标准限值线。产品内部结构图如图2(a)所示。

对于Re102辐射超标,在15mHz~30mHz频段内噪声较强,首先怀疑是线缆辐射导致超标。对线缆分类进行排查,拔掉产品信号线缆,只接电源电缆,测试结果没有任何改善;在电源电缆上串上磁环后,测试结果有较大改善,由此判断是产品的电源线存在较大辐射。

将产品外壳拆开后,发现电源滤波器的输入输出线均比较长,没有使用屏蔽线,并且存在将电源滤波器的输入输出线捆扎在一起的现象,分析可能是产品内部的干扰信号串扰至电源滤波器的输出线,并再耦合至产品外部电源线上,产品电源线的天线效应将线上的干扰信号辐射出来,形成电场辐射发射电平在15mHz~30mHz频段的宽带噪声,导致超标。故将滤波器的输入输出线分开,并将滤波器的输入线进行屏蔽后具体见图2(b),Re102、Ce102所有的谐波、杂波发射均消失,整改后的测试结果如图3(a)、3(b)所示,效果非常明显,有效降低了产品的电场辐射发射电平及传导发射电平,满足了标准要求,证明了分析的正确性。

4结论

本文主要是针对电子、电器产品在电磁兼容检测过程中出现的超标问题的整改建议,针对这类电磁兼容问题,我们只能采取“出现什么问题,解决什么问题”的问题解决办法,对产品以最小的改动使其达到电磁兼容的要求。文中介绍的电源线传导发射和辐射发射的整改方法可以很好的指导问题产品通过电磁兼容检验。但是要有效的实现产品的电磁兼容性,需要设计师在产品初期设计时就应以电磁兼容的理念来设计产品,将产品在生产阶段出现电磁兼容问题的可能性降到最低。

参考文献

[1]郑军奇.emC电磁兼容设计与测试案例分析(第2版)[m].北京:电子工业出版社,2010.

[2]林瑞进,汤燕燕,瞿勇.电磁干扰及电磁兼容检测[J].科技咨讯,2012,no.17:129-130.

[3]陈穷,将全兴,周开基,王素英等编.电磁兼容性工程设计手册[m].北京:国防工业出版社,1993.

[4]刘晶红.电磁兼容测试方法及应用设计[J].长春理工大学学报,2004(6):118-120.

[5]国防科学技术委员会,GJB152a-1997,军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量[S].1997.

作者简介

王丽(1983-),女,现为西安导航技术研究所工程师。研究方向为电磁兼容测试与设计。

屏蔽电磁辐射的方法篇5

1 电磁波屏蔽的探究实验

实验一 打开袖珍收音机,调节长波段收听广播电台。在听到清晰的广播电台的播音后,把收音机放入金属网罩里(如两只不锈钢淘米箩口对口合起来),这时就听不到广播电台的播音了,只听到收音机发出“叽叽嚓嚓”的杂音,这说明金属网对长波段的电磁波有屏蔽效果,但不能完全屏蔽长波段的电磁波。

当把收音机调至短波段收听广播电台,在听到清晰的广播电台的播音后,再把收音机放人金属网罩里,却能听到广播电台的播音,但也有杂音。这说明金属网罩对短波段电磁波几乎没有屏蔽效果。

如果把手机放入金属网罩里,用另一只手机拨打金属网罩里的手机,你会听到金属网罩里的手机发出正常的来电提示铃声。这说明金属网罩对超短波或微波段电磁波也不能产生屏蔽作用。

实验二 微波炉在人们的心目中对电磁波应该有很好的屏蔽效果,但事实并非如此。把收音机调至长波段接收广播电台的清晰播音后,把它放入微波炉里,并关紧炉门(非运行状态),这时就听不到广播电台的播音,而是一片杂音。这说明微波炉对长波段电磁波有屏蔽效果,但不能完全屏蔽。

如果把收音机调节至短波段,使其处在正常接收状态,再把它放入未运行的微波炉里,并关紧炉门,收音机仍能接收到广播电台的播音,但音量变低且有杂音。这说明微波炉不能屏蔽短波段电磁波。

当把手机放入未运行的微波炉里,并关紧炉门,用另一只手机拨打微波炉里的手机,微波炉里的手机会发出来电提示铃声。这说明微波炉对手机的信号也不能屏蔽。

由此可推理得知:微波炉在运行时产生的微波是会向外辐射的。这可以用简单的实验来验证:打开收音机并使它处在清晰的接收状态,然后把收音机靠近正在运行的微波炉旁,随即听到收音机里发出“咔嚓咔嚓”的杂音,并且靠得越近,这种杂音越大,停止微波炉的运行后,收音机又恢复到清晰的播音状态。这充分说明微波炉产生的微波是会向外泄漏的。由于微波炉运行时产生的微波强度是手机信号的几百万倍!因此,最好不要使用微波炉,如果使用微波炉,应离它远一点。

实验三 取一只新铝饭盒替代金属网罩,分别把收音机、手机放入铝饭盒里,并盖紧饭盒盖子,重复实验一的实验步骤。得到的实验结果与实验一的结果有差别:把收音机调至长波段或短波段处在清晰的接收状态后,再放入铝饭盒里,不再是清晰的播音了,增加了“咔嚓咔嚓”的杂音。当把铝饭盒的盖子盖紧后,贴近铝饭盒听不到广播电台的播音,而是杂音。这说明铝饭盒盖紧盖子后对长波段和短波段电磁波都有屏蔽效果。但是,把手机放入铝饭盒里并盖紧盖子,再用另一只手机拨打它,饭盒里的手机照样发出来电提示铃声。这说明盖紧的铝饭盒对微波段电磁波没有屏蔽效果。

实验四 现在用铝高压锅做实验。分别将收音机、手机放在高压锅里,盖紧锅盖,并在安全阀上方罩上一不锈钢茶杯,重复实验三的实验步骤进行实验,虽然铝高压锅的壁厚是铝饭盒的好几倍,但得到的实验结果也与实验三的结果非常相似。把收音机调至长波段或短波段处在清晰的接收状态后,再放入高压锅里并盖紧锅盖,贴近高压锅听不到广播电台的播音,而是杂音。把收音机换成手机,能听到锅里的手机发出正常的来电提示铃声。这说明高压锅盖紧盖子后对长波段和短波段电磁波有屏蔽效果,对手机信号没有屏蔽效果。

实验五 再用电冰箱来做实验。分别将收音机、手机放在未运行的电冰箱里,并且关好电冰箱的门,重复实验一的实验步骤进行实验。实验结果是:放在电冰箱里的收音机能够接收到广播电台的长波、中波、短波段电磁波信号,手机也能接收到来电信号,只是音量变低而已。

实验六 我们现在在竖直的电梯里做电磁波屏蔽实验。人进入电梯并关闭电梯门后,打开收音机接收广播电台。不管是调至哪个波段,都能接收到,只是杂音较多;用手机拨打电梯外的手机或固定电话,都能与外界通话。这说明关闭着电梯门的竖直电梯对长波、中波、短波和微波段电磁波都不能屏蔽。

实验七 把收音机、手机拿到高大建筑物的地下层做实验。在地下一层,打开收音机可以接收到广播电台的播音,但有一些杂音,手机也可以与外界通话。在地下二层,打开收音机仍可以接收长波段的广播电台的播音,但杂音很大,而调至到短波段时,收音机就无法接收电台信号了。只是一片杂音。用手机与外界通话时,在地下二层的入口处还可以,再往里走信号就中断了。在地下三层时,收音机、手机都无法接收外界信号。

实验八 取一只密封性好的铁皮盒(如盒盖较深的新茶叶盒),重复实验一的实验步骤进行实验,奇迹出现了:不管收音机调至哪个波段接收,只要放入铁皮盒里并盖紧盒盖,都接收不到广播电台的播音。如果把手机放入铁皮盒里并盖紧盒盖,用另一只手机拨打盒中的手机,盒中的手机没有反应,从拨打手机的话筒里传出“暂时无法接通”。实验表明:密封性好的铁皮盒对长波、中波、短波和微波等电磁波都有很好的屏蔽效果。

令人称奇的是:把手机放入铁皮盒里,先敞着盒口或虚盖着盖子,用另一只手机拨打铁皮盒里的手机,等被拨打手机发出来电提示铃声后,立即盖紧铁皮盒盖子,这时铁皮盒里的手机仍然发出来电提示铃声,并且铃声持续约28秒(正常来电提示铃声持续约45秒)!密封性好的铁皮盒对电磁波有很好的屏蔽效果,为何这时就“失灵”了呢?

更令人称奇的是:当把一手机放入铁皮盒里,用另一手机拨打盒里的手机,等被拨打手机发出来电提示铃声后,立刻盖紧铁皮盒盖子,再关掉拨打手机的拨打信号,但是铁皮盒里的手机仍然能发出来电提示铃声,并且来电提示铃声持续的时间也是在28秒左右。切断来电信号源后,盖紧的铁皮盒里的手机为何还能持续二十多秒的来电提示铃声呢?

如果铁皮盒的盖口较浅(即盒口与盖子之间重叠的部分不多)、盖子又较松,就没有这样的屏蔽效果。

那么,如何解释上述这些实验现象呢?首先我们应该了解电磁波的基本特性和屏蔽机理。

2 电磁波的基本特性

电磁波(又称电磁辐射)是交变的电场与磁场在空间中以波的形式移动,是能量和动量的有效传递。电磁辐射可以按照频率分类,从低频率到高频率,如居民家庭用电频率为50Hz,属低频,上去就是无线电长波、中波、短波、超短波、微波、红外线、可见光、紫外光、X一射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射,波长大约在380至780纳米之间,称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体,都可以发射电磁辐射。电磁波频率低时,主要借助有形的导电体才能传递。原因是在低频的电振荡中,磁电之间的相互变化比较缓慢,其能量几乎全部返回原电路而没有能量辐射出去;电磁波频率高时即可以在自由空间内传递,也可以束缚在有形的导电体内传递。在自由空间内传递的原因是在高频率的电振荡中,磁电互变甚快,能量不可能全部返回原振荡电路,于是

电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去(其速度约等于光速c),不需要介质也能向外传递能量,这就是一种辐射。

电磁波通过不同介质时,会发生折射、反射、绕射、散射及吸收等等。电磁波的传播有沿地面传播的地面波,还有从空中传播的空中波以及天波。波长越长其衰减也越少,电磁波的波长越长也越容易绕过障碍物继续传播。

3 电磁波的屏蔽机理

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。电磁波屏蔽的机理是:

(1)当电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续,对入射的电磁波产生能量反射。这种反射不要求屏蔽材料必须有一定的厚度,只要求交界面上的不连续。

(2)未被表面反射掉的电磁波能量进入屏蔽体体内向前传播的过程中,与屏蔽材料产生涡流,衰减电磁波的能量,也就是所谓的吸收;

(3)因电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分电磁波,即抵消能量。

(4)在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量,传到材料的另一表面时,遇到金属一空气阻抗不连续的交界面,会形成再次反射,并重新返回屏蔽体内。这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射。

屏蔽体对电磁波产生反射,吸收,和抵消等作用。从而起到减少电磁波辐射的作用。

影响屏蔽体屏蔽效能的两个因素:一个是整个屏蔽体表面必须是导电连续的,另一个是不能有直接穿透屏蔽体的导体。屏蔽体上有很多导电不连续点,最主要的一类是屏蔽体不同部分结合处形成的不导电缝隙。这些不导电的缝隙就产生了电磁泄漏,如同流体会从容器上的缝隙上泄漏一样。解决这种泄漏的一个方法是在缝隙处填充导电弹性材料,消除不导电点。这就像在流体容器的缝隙处填充橡胶的道理一样。这种弹性导电填充材料就是电磁密封衬垫。在许多文献中将电磁屏蔽体比喻成液体密封容器,似乎只有当用导电弹性材料将缝隙密封到滴水不漏的程度才能够防止电磁波泄漏。实际上这是不确切的。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波,取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。当波长远大于开口尺寸时,并不会产生明显的泄漏。

但是,不是随便什么金属都能起到屏蔽作用的:

当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡轮,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果;当干扰电磁场的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去;在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,要采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

4 电磁波屏蔽实验现象分析

在实验一中,之所以金属网里的收音机不能接收长波段广播电台的信号,是因为长波段的波长远大于金属网的网眼,此波段的电磁波不会产生明显的泄漏,只有少部分的电磁波进入金属网内。所以,只能听到收音机发出“叽叽嚓嚓”的杂音。而短波、微波的波长比长波的波长小得很多,与金属网的网眼尺寸相差不是很大,电磁波能够进入金属网里。因此,收音机在金属网里能够接收到短波段的广播电台信号,手机就更容易接收到来电信号了。

在实验二中,因为微波炉的透气孔、微波炉炉门的网眼尺寸与实验一中不锈钢淘米箩的网孔接近。所以它们对电磁波的屏蔽效果也就有类同的结果。而微波炉的密封性比不锈钢淘米箩好得多,无线电波的辐射量相对减少。因此,收音机虽然能接收到广播电台的短波信号,但音量变低且有杂音是很自然的了。通过推理和进一步的实验验证,使我们清晰的了解到:市售的微波炉在运行时是会向外泄漏电磁波的,最好不要使用微波炉。

在实验三中,由于铝饭盒是新的,当把铝饭盒的盖子盖紧后,它的密封很好,即使饭盒口与盖子之间有缝隙,但广播电台的长波、短波等电磁波的波长远大于这缝隙的尺寸,该电磁波不会产生明显的泄漏,所以放在新铝饭盒里的收音机就不能接收到广播电台的信号了。而传送手机信号的电磁波是900mHz、1800mHz、1900mHz的载波频率,属于微波波段,其波长与盒盖的缝隙尺寸不是相差甚远,会产生这类电磁波的泄漏,因此放在新铝饭盒里的手机能接收到盒外的来电信号。

在实验四中,虽然铝高压锅看上去密封得很好,但锅口与锅盖之间的垫圈是非金属的,这个狭缝是微波段电磁波的一个泄漏通道,而广播电台的长波、短波段电磁波波长相对于这个狭缝就相差甚大了,就不易辐射。所以放在铝高压锅里的收音机就不能接收到广播电台的信号,手机能接收到锅外的来电信号。

在实验五中,由于电冰箱的箱门、箱壁的许多部分都是非金属的,并且其尺寸很大,对于无线电的长波、中波、短波、微波段信号相当于是敞开的大门。所以放在电冰箱里的收音机、手机都能接收到外面的信号。

在实验六中,竖直的电梯虽然关闭着门,但是门缝还是比较宽的,上下及边框也有缝隙,这些都是长波、中波、短波、微波段电磁波辐射的通道。所以在竖直的电梯里的收音机、手机都能接收到外面的信号。

在实验七中,虽然地下入口很大,但是地下层是在地平线下面,大地本身就是导体,加之地下层的建筑钢筋,对电磁波的层层吸收和抵消,越向下、越向里去,电磁波辐射的部分越少,因此在地下三层,电磁波已被屏蔽,收音机、手机就接收不到信号了。

屏蔽电磁辐射的方法篇6

关键词:信息安全;电磁辐射

中图分类号:tp309文献标识码:a文章编号:1007-9599(2010)16-0000-01

theelectromagneticRadiationandprotectionofComputer

LiLiang

(XuchangUniversity,Xuchang461000,China)

abstract:withtherapiddevelopmentofcomputerinformationsecuritytechnology,computerelectromagneticradiationhasbeenmoreandmoreattention.analysisofelectromagneticradiationincomputerinformationsystemsapproach,andabriefdescriptionofitsprotection.

Keywords:informationsecurity;electromagneticradiation

一、概述

任何带电物体的周围都存在电场,而周期变化的电场将会产生周期变化的磁场,也就存在电磁波,产生电磁辐射,如果这种辐射的量超过限定条件,那么就会对环境形成电磁污染。和无处可躲的大气污染、水污染、噪声污染一样,电磁辐射同样无处不在,这使它成为公认的“第四污染源”。

只要存在电场变化的地方就会有电磁辐射。目前,能造成大面积电磁污染的主要有高压输配电系统、发射设备、微波设备、家用电器、计算机等等。其中高压输电系统的电磁辐射强度最大,对人体的危害最明显。为了保障从业者的健康,在辐射环境下的工作时间有着严格的限定。相比之下,诸如彩电、手机、微波炉、空调机、电冰箱、计算机等等家庭必需的电气设备所影响的人群更广泛。在上述常见的电气设备中,与人们工作、生活息息相关的计算机更值得关注。许多上班族和沉迷于网络世界的网虫每天面对计算机的时间往往超过8小时。而计算机本身就是一个不可小觑的电磁辐射源:微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量。计算机所产生的电磁辐射,对那些长期接触计算机的人的身心健康有巨大的危害。

二、tempeSt技术中电磁泄漏的途径

计算机及其外部设备内的信息,通常通过两种途径泄漏出去:以电磁波的形式辐射出去的称为辐射泄漏,这主要是指计算机内部产生的电磁辐射。这种辐射是由计算机内部的各种传输线(包括印制板上的走线)、信号处理电路、逻辑电路、显示器、开关元件和电机及其驱动控制电路产生的;另一种是通过各种线路和金属管道传导出去的称为传导泄漏。计算机系统的电源线、机房内的电话线、上下水管道和暖气管道以及地线等,都可能成为传导媒介,产生传导泄漏。传导泄漏往往伴随着辐射泄漏。

三、tempeSt技术中电磁泄漏的防护

对于电磁泄漏,目前可以采用的措施主要有:使用低辐射设备、利用噪声干扰源、电磁屏蔽、滤波技术和光纤传输。

(一)使用低辐射设备。低辐射设备即tempeSt设备。这是防辐射泄漏的根本措施。这些设备在设计和生产时就采取了防辐射措施,把设备的电磁泄漏抑制到最低限度。显示器是计算机安全的一个薄弱环节,对显示器的内容进行窃取,已是一项成熟的技术,因此选用低辐射显示器十分重要。单色显示器的辐射比彩色显示器低得多,使用等离子显示器或液晶显示器也能进一步降低辐射。

(二)利用噪声干扰源。电磁辐射干扰技术就是采用干扰器对计算机辐射进行电磁干扰,使窃收方难以提取视屏信息。利用噪声干扰源有两种方法:一是将一台能产生噪声的干扰器放在计算机设备旁边,干扰器产生的噪声与计算机设备产生的信息辐射一起向外辐射,使计算机设备产生的辐射不易被接受复现。干扰器产生的电磁辐射不应超过emi(电磁干扰)标准;二是将处理重要信息的计算机放在中间,四周放一些处理一般信息的设备,让这些设备产生的电磁泄漏一起向外辐射。

(三)滤波技术。滤波技术是对屏蔽技术的一种补充。被屏蔽的设备和元器件并不能完全密封在屏蔽体内,仍有电源线、信号线和公共地线需要与外界连接。因此,电磁波还是可以通过传导或辐射从外部传到屏蔽体内,或从屏蔽体内传到外部。采用滤波技术,只允许某些频率的信号通过,而阻止其它频率范围的信号,从而起到滤波作用,有效地抑制传导干扰和传导泄漏。

四、计算机辐射的主要来源

虽然微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量,但幸运的是,除显示器之外,这些配件都是被装在具有电磁屏蔽能力的机箱里面,阻挡了大部分电磁辐射。所以,我们通常受到的辐射一方面来自显示器,而另一方面则来自主机。倘若显示器在电磁屏蔽技术方面不够严谨,那么用户可能一周5天、每天8小时都会受到电磁辐射,对健康的危害显而易见。而机箱同样如此,设计不良的产品往往会发生电磁辐射泄漏,如果机箱与用户之间的距离太近,外泄的电磁辐射同样会影响到用户健康。

上述表明,计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机。其中显示器又分为CRt显示器(阴极射线管显示器)和LCD显示器(液晶显示器)。CRt显示器是计算机中最严重的辐射源。CRt显示器通过电子枪发射电子束实现画面显示,对外发射电子本身就会产生严重的电磁辐射,尽管厚厚的含铅玻璃屏幕可在一定程度上阻隔辐射,但仍然有不少电子穿透阻隔层而直接照射到使用者。所以,如何削弱这部分辐射至关重要。

按照物理学的定义,来自CRt显示器的辐射伤害主要可分为光辐射、低能x射线、无线电场、静电场和低频电磁场。其中光辐射为电子枪打在屏幕背后荧光层而发出的可见光和少量紫外线,只有少量的紫外线会对人体造成危害。X射线由电子束碰撞阴极射线管的内部前屏所产生,但因为能量极低,其辐射程度也可忽略不计。无线电场主要从CRt的控制电路部分发出,强度非常弱,经过短距离后基本上就衰减到零。静电场则是从CRt电子枪内部的加速电场所产生,最直接的体现就是会让屏幕吸附灰尘。而被认为对人体健康损害最严重的应该是低频电磁场,它主要由显示器的电源部分(高压包)和垂直/水平扫描电场所产生,电磁场频率在5Hz-400kHz之间。

五、结语

在信息时代的今天,任何国家的政治、军事、外交斗争都离不开信息,信息安全保密已成为国家安全战略的一个重要组成部分。信息安全保密是一项系统工程,电磁辐射泄漏也一样,任何单一的防护措施都不是万无一失的。要根据不同系统的特点采用与之相适应的最佳防护措施进行综合防护。

参考文献:

屏蔽电磁辐射的方法篇7

关键词:计算机电磁辐射电磁场

一、概述

任何带电物体的周围都存在电场,而周期变化的电场将会产生周期变化的磁场,也就存在电磁波,产生电磁辐射,如果这种辐射的量超过限定条件,那么就会对环境形成电磁污染。和无处可躲的大气污染、水污染、噪声污染一样,电磁辐射同样无处不在,这使它成为公认的“第四污染源”。

只要存在电场变化的地方就会有电磁辐射。目前,能造成大面积电磁污染的主要有高压输配电系统、发射设备、微波设备、家用电器、计算机等等。其中高压输电系统的电磁辐射强度最大,对人体的危害最明显。为了保障从业者的健康,在辐射环境下的工作时间有着严格的限定。相比之下,诸如彩电、手机、微波炉、空调机、电冰箱、计算机等等家庭必需的电气设备所影响的人群更广泛。在上述常见的电气设备中,与人们工作、生活息息相关的计算机更值得关注。许多上班族和沉迷于网络世界的网虫每天面对计算机的时间往往超过8小时。而计算机本身就是一个不可小觑的电磁辐射源:微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量。计算机所产生的电磁辐射,对那些长期接触计算机的人的身心健康有巨大的危害。

二、计算机电磁辐射对人体的危害

计算机已进入现代社会的各行各业和千家万户,它给人们的工作、学习、生活带来了极大的方便。但“计算机病”也与日俱增,严重的影响了人们的身心健康。“计算机病”的症状表现为神经衰弱综合癌(头晕、头痛、疲劳、失眠或噩梦、记忆力减退、情绪低落等)、肩颈腕综合症(骨骼不适、手指麻等、感觉异常、震颤、有压痛),以及腰背酸痛、抗病能力降低、易感冒等,发病率最高的是那些每天在计算机旁敲击键盘的专业人员。这些专业人员精神压力大,大脑处于高度集中和紧张状态,这是产生神经衰弱综合症的根源。流产、面部褐斑、类似红斑或湿疹等的出现,亦与精神因素密切相关。专业人员连续注视计算机屏幕,长时间近距离盯着闪烁的荧光屏,易使眼睛充血、干燥、怕光,严重者还会使眼球视网膜的感光功能失调,晶体受损,暗适应能力降低,造成视力减退,甚至可导致微波自内障、夜盲症等。如人体受辐射还可导致人体循环系统异常,男性生殖能力下降,人体激素分泌异常等。孕妇、儿童、心脏起搏器佩戴者和老人是电磁辐射的易感人群,而心脏、眼睛和生殖系统等是电磁辐射敏感器官。近年来的畸形儿出生率和儿童的自血病增多,心脏起搏器佩戴者的死亡率增加,电磁辐射难逃其咎。

三、计算机辐射的主要来源

虽然微处理器、主板、显卡、声卡、内存、硬盘、光驱、显示器、USB接口等主要部件在工作时都会向外界辐射电磁能量,但幸运的是,除显示器之外,这些配件都是被装在具有电磁屏蔽能力的机箱里面,阻挡了大部分电磁辐射。所以,我们通常受到的辐射一方面来自显示器,而另一方面则来自主机。倘若显示器在电磁屏蔽技术方面不够严谨,那么用户可能一周5天、每天8小时都会受到电磁辐射,对健康的危害显而易见。而机箱同样如此,设计不良的产品往往台发生电磁辐射泄漏,如果机箱与用户之间的距离太近,外泄的电磁辐射同样会影响到用户健康。

上述表明,计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机。其中显示器又分为CRt显示器(阴极射线管显示器)和LCD显示器(液晶显示器)。CRt显示器是计算机中最严重的辐射源。CRt显示器通过电子枪发射电子束实现画面显示,对外发射电子本身就会产生严重的电磁辐射,尽管厚厚的含铅玻璃屏幕可在一定程度上阻隔辐射,但仍然有不少电子穿透阻隔层而直接照射到使用者。所以,如何削弱这部分辐射至关重要。

按照物理学的定义,来自CRt显示器的辐射伤害主要可分为光辐射、低能x射线、无线电场、静电场和低频电磁场。其中光辐射为电子枪打在屏幕背后荧光层而发出的可见光和少量紫外线,只有少量的紫外线会对人体造成危害。X射线由电子束碰撞阴极射线管的内部前屏所产生,但因为能量极低,其辐射程度也可忽略不计。无线电场主要从CRt的控制电路部分发出,强度非常弱,经过短距离后基本上就衰减到零。静电场则是从CRt电子枪内部的加速电场所产生,最直接的体现就是会让屏幕吸附灰尘。而被认为对人体健康损害最严重的应该是低频电磁场,它主要由显示器的电源部分(高压包)和垂直/水平扫描电场所产生,电磁场频率在5Hz~400kHz之间。

LCD电磁辐射相对低很多。从原理上说,LCD显示器以液晶材料作为光线通过的开关来控制光线照射屏幕,进而获得画面输出。而这个过程并没有涉及紫外线、静电场、高压电源等容易产生辐射的部件,因此从这个方面考虑可以说LCD正面几乎是零辐射。另外,LCD和CRt显示器一样,机内同样需要一个高压电源,只是电源驱动的并不是电子枪,而是LCD背光模组中的冷阴极荧光管。此种荧光灯管其实和我们常见的日光灯一样,都需要较高的电压才能驱动,只是点亮之后电压会迅速回落到较低的水平。因此,LCD的电源只需要维持一定时间的高压状态(可达到l000V),然后转为常压甚至低压状态,而不必像CRt显示器的高压包一样始终得保持高电压状态。因此相对而言,LCD显示器电源部分对外辐射的低频电磁波会比CRt要弱很多,加上LCD的摆放位置往往贴近墙面.所以不会背对着人体,这种辐射对人的影响可减弱到零。

显示器之外,第二辐射源就是主机。众所周知,金属机箱对电磁辐射可起着屏蔽的作用,但不同材料,不同设计、不同工艺的机箱的防辐射能力并不相同,如果设计不良,主机外泄的电磁辐射仍可能超标。

首先,机箱的材料至关重要,目前大多数机箱都是使用镀锌铜板,它可起到良好的屏蔽效果。不少高档机箱采用更轻的铝合金材料,同样具有良好的防辐射能力。材料仅是防辐射要求的基本方面,更关键的地方在于机箱制造工艺,只有模具精细,制造工艺好的机箱才会具有良好的电磁屏蔽效果。这方面主要体现在机箱面板、前置接口,后侧挡板及其他所有存在任何接缝的地方,劣质机箱与优质机箱在这方面差异甚大,前者的接缝处通常很不严密,设计、制造过程中都没通过辐射实验室进行严格检测、电磁辐射外泄情况严重。尤其是在前置接口方面,电磁辐射很容易就直接影响到用户。而优质机箱在这些细节都比较严谨,基本不存在接缝不够密合的问题,样品制造出来后都必项在电磁实验室中测量辐射是否达标,选标之后方可进行大批量制造。此外,不少机箱为了制造方便都采用双面喷漆,但内部表面如果被喷漆的话,机箱板就无法直接吸收电磁坡,电磁波会出现四处散射的情况。倘若在机箱接缝处不够严密就很容易因电磁波散射而造成泄漏现象。相较之下,外表面喷漆、内部镀锌的做法更值得提倡。钢板内表面所镀的锌(防氧化需要)同样也是金属,电磁波射到表面后可以被有效屏蔽而不会出现散射现象,这对机箱整体的电磁辐射屏蔽是很有利的——从健康角度考虑,我们认为多花点预算购买品质优良的机箱还是值得提倡的。

因此,对于广大计算机用户来说,选择LCD显示器,购买选材合理、设计优秀、屏蔽良好的机箱是非常重要的。这样可以最大限度的保证计算机用户免于受到过度的电磁辐射危害。:

除了在购买时选择符合电磁辐射标准的计算机外,还可以根据情况采取下列措施。①平时饮食应选择富含维生素类的食品,以降低辐射的危害②有必要选用防护产品,如防护屏、护目镜、防磁帖防护服等③长时间使用计算机,应注意间隔与调剂,孕妇操作计算机一天不宜超过2h。④人体与计算机,应保持一定的安全距离。室内办公和家用电器的设置不宜过密,不要把家用电器摆放得过于集中,以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。

四、结语

随着计算机走进人们的日常生活,它给现代人的工作、学习带来了极大的便利,成为人们生产生活所必不可少的一件工具。在给人们带来便利的同时,应该注意到,计算机所产生的电磁辐射也给人们的健康带来了危害。如何有效地防止和降低计算机对人身健康的威胁,是人们生产生活中所应该关心和关注的一个问题。计算机的电磁辐射主要来源于显示器和主机,选择LCD显示器和具有良好防辐射效果的机箱是防止用户免于过度电磁辐射的关键。另外加强维生素的摄入,选择防护用具,避免长时间近距离接触计算机也是重要的防护措施。

参考文献:

[1]胡焱弟,白志鹏等.大学生受电脑电磁辐射的研究.安全与环境学报.2005.5(3).37~41.

[2]刘英杰.电磁辐射与劳动保护.水利电力劳动保护.2002.(1).17~18.26.

[3]吴忠智.关于电源污染及电磁辐射的探讨.电工技术杂志.2001.(11).30~31.

[4]张剑.关注健康——从设计的角度看待电磁辐射.微型计算机.2003.(23).112~118.

屏蔽电磁辐射的方法篇8

关键词电子设备;电磁干扰;兼容设计

中图分类号:tn03文献标识码:a文章编号:1671—7597(2013)041-067-01

电磁干扰是影响电子设备使用效率的重要因素,尤其舰载大型电子设备,其应用环境复杂,抗干扰性能要求较高。因此,要根据舰载电子设备的工作环境,分析电磁干扰因素,寻求有效地电磁兼容技术,抑制电磁干扰,提高舰载电子设备的抗干扰能力。

1电磁干扰的产生因素

现代的电子设备中,多数设备的电磁功率都很高,例如,一些通讯设备和雷达设备,这些设备都属于高频设备,而且普遍都具有很高的电磁辐射,一方面,这些设备容易受到其他设备的电磁干扰,另一方面,这些设备也很容易对其他设备造成电磁干扰。尤其,一些大型的舰载电子设备受到的电磁干扰也很严重,这些设备的机柜是将众多电子设备集于一体,所以机柜中的电磁功率很强,在设备使用的过程中很容易产生电磁干扰。电磁干扰的产生因素有很多,高频设备以及电磁辐射强的设备运作时需要通过电缆来传输信号,在此过程中就会产生电磁干扰,并且,高频设备以及电磁辐射强的设备有时还会发生电源电磁耦合、波导电磁泄露等现象,这也是产生电磁干扰的常见原因。

舰载电子设备机柜,其内部设备较多,电磁环境复杂,再加上电缆带来的辐射以及电源电磁耦合造成的辐射,很容易使机柜中的电子设备受到电磁干扰,因此为避免受到外部干扰而出现数据失真、断链,监控失效,舰载电子设备机柜必须进行电磁兼容设计,以满足舰艇用要求。

2电磁干扰的抑制方法

电子兼容设计是抑制电子设备电磁干扰的主要方式,在电磁兼容设计中,需要考虑设备的整体结构、电路、电源、机柜、输入信号、输出信号等各个方面,只有保证设备的每个部分都具有良好的电磁兼容性,才能全面抑制电磁干扰,在此,笔者通过接地设计、屏蔽设计、滤波设计三个方面来介绍电子设备电磁兼容设计。

2.1信号接地

接地好坏与否直接与电磁干扰密切相关,合适的接地方式是提高电子设备机柜电磁兼容的重要手段,可以减少设备发出的噪音、抑制电磁干扰,而接地方式不良则会引入或放大电磁干扰,恶化设备的电磁环境。众所周知,在电子设备的安全接地系统中,为了保障人员安全,必须要将机柜外壳与大地连接,而为了更好的起到抑制电磁干扰的作用,还需要对电子设备的信号电路进行接地设计。电子设备信号电路的接地方式有单点接地和多点接地,单点接地是将设备的信号电路集于一点,然后将该点连接到安全接地系统,这种接地方式的优势是简单便捷,缺点就在于成本较高。多点接地是将设备的每个信号电路分别与最近的安全接地线路进行连接,多点接地的优点是可以避免电路耦合,缺点是对接地效果的要求较高,各点都必须连接良好。

单点接地和多点接地都具有一定的缺点,因此,在实际设计中,要将单点接地和多点接地相互结合,设备中的低频部分选用单点接地,高频部分采取多点接地。

2.2屏蔽设计

屏蔽设计可以有效的增强电子设备电磁兼容性,抑制空间传播的电磁干扰,通过屏蔽设计,可以防止电子设备中的电磁辐射向外传输,同时还可以防止外部电磁辐射对电子设备产生干扰。屏蔽设计的方式主要有电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁场屏蔽。

在电场屏蔽设计中,可以采取以下三种方法:1)适当加大电磁干扰源与扰设备之间的距离。2)使电子设备尽量与地面贴近。3)在电磁干扰源与扰设备之间设置金属屏蔽。

磁场屏蔽的设计可以参照以下六个方面:1)屏蔽体要使磁导性能好的材料,避免屏蔽体发生磁饱和。2)屏蔽体与被屏蔽设备之间要留有间隙,避免发生磁短路。3)屏蔽体的厚度要适当。4)如果单层屏蔽体无法有效的起到屏蔽作用,可以使用多层屏蔽体。5)屏蔽体在使用前要采取退火处理。6)屏蔽体要接地,避免电场感应的产生。

电磁场屏蔽设计就是要阻断电磁场的传播,通过屏蔽体来吸收、反射电磁波,与磁场屏蔽设计相比,电磁场屏蔽的设计不用考虑屏蔽体的厚度。

2.3滤波设计

滤波设计能够有效抑制电子设备以及电网的传导干扰,目前,滤波设计中主要采用emi滤波器,电源频率可以通过emi滤波器,而高频噪声无法通过emi滤波器,这样一来,就可以抑制电磁干扰。在滤波设计中,emi滤波器要设置在电子设备与电源线之间,并且要使电子设备的外壳与滤波器外壳固定紧密,如果电子设备的外壳与滤波器的外壳固定不紧密,就会加强接触电阻,使滤波效果下降。另外,为了防止滤波器的导线发生耦合,具体设计中,可以将滤波器设置在电子设备进线处。

在选择滤波器时,应该遵循以下五方面原则:1)严格对滤波器实施插入损耗检验。2)要分析滤波器电源的输入、输出阻抗,确保滤波器具有良好的稳定性。3)要尽量选用可以抑制谐振的滤波器。4)要保证滤波器与电源阻抗互相匹配。5)所选用的滤波器要可以承受高压。

3总结

随着科学技术的不断发展,电子设备的数量和性能逐渐增加,这使得舰艇内部及周围的电磁环境变得十分复杂,使得舰载电子设备电磁兼容设计显得尤为重要。尤其是舰载电子设备机柜,其抗电磁干扰等性能直接关系到舰船指挥、控制系统的安全。因此,需要分析舰载电子设备的工作环境以及电磁干扰产生因素,采用接地、屏蔽、滤波等抑制电磁干扰的方法进行电磁兼容设计,以提高舰船电子设备的性能。

参考文献

[1]张彬,黄振军,王晓武,等.舰船动力系统显控台电磁兼容性设计[J].柴油机,2007,29(5):7-9.

[2]王成霞.电子设备的电磁兼容[J].科技信息,2008(09).

屏蔽电磁辐射的方法篇9

【关键词】布线;电磁干扰;防护

【中图分类号】tU684【文献标识码】【文章编号】1674-3954(2011)03-0329-01

随着信息时代的高速发展,各种高频的通信设施不断出现,相互之间的电磁幅射和电磁干扰影响也日趋严重;在国外,已把电磁影响看作一种环境污染,成立专门的机构对电信和电子产品进行管理,制订电磁辐射限值标准,加以控制。

事实上在综合布线系统的周围环境中,不可避免地存在着这样或那样的干扰源,如:荧光灯、氩灯、电子启动器或交感性设备,电梯、变压器、无线电发射设备、开关电源、电磁感应炉,雷达设备和500伏电压以下的电力线路和电力设备等。其中危害最大的莫过于电磁干扰和电磁辐射。电磁干扰是电子系统辐射的寄生电能,这里的电子系统也包括电缆。这种寄生电能可能在附近的其它电缆或系统上影响综合布线系统的正常工作,降低数据传输的可靠性,增加误码率,使图像扭曲变形、控制信号误动作等;电磁辐射则涉及综合布线系统在正常运行情况下信息不被无关人员窃取的安全问题。或者造成电磁污染。电缆既是电缆干扰的主要发生器,也是主要的接收器。作为发生器,它向空间辐射电磁噪声场;电缆也能敏感地接收从其它邻近干扰源所发射的相同“噪声”。为了抑制电缆的电磁干扰必须采取保护措施。

目前国际上对设备发射电磁噪声,及其抵御电磁干扰都有相应的标准,规定了最高辐射容限。我国现行的《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CeCS72:97,结合国内情况,参考en55024信息技术设备的抗干扰标准,ieC801-2~4和en50082-X等相关国标准中的有关部分,制定了适合我国国情的抗电磁干扰的标准。通过大量的实际运行和实验,证明电磁干扰对布线系统的危害性和对其防护的重要性。

对电磁干扰的防护,笔者认为,应该从以下二个方面给予重视和加强。

一、加强布线系统内在的结构及材料的抗干扰性。

欧洲98/336/eeC条例中要求设备不能发射电磁噪声影响其它设备的正常工作;设备必须能够抵御电磁干扰,保证其正常功能不被破坏。这对可能产生电磁干扰的产品及可能受电磁干扰影响的产品都提出了相应的标准;使有关产品的制造没应按照有关标准检测。

在计算机设备、通信、电子等设备的产品外形结构上应该采用金属材料制成的箱、盒、柜、架,使其成为法位第茏形式,加上接地端子、作好良好的接地。这在某种程度上使设备加强了抗干扰和防辐射的能力。

在综合布线系统缆线材料及性能的选择上应根据用户要求,并结合建筑物的周围环境状况进行考虑,一般宜以抗干扰能力和传输性能为主,经济因素次之。目前常用的各种缆线和配线设备的抗干扰能力参考值如下:

Utp电缆(无屏蔽层)40dB

Ftp电缆(纵包铝箔)85dB

SFtp电缆(纵包铝箔,加铜编织网)90dB

Stp电缆(第对芯线和电缆线包铝箔、加铜编织网)98dB

配线设备插入后恶化≤30dB

在综合布线系统的链路中通常采用双绞线缆线,双绞线具有吸收和发射电磁场的能力。测试显示、如果双绞线的绞距同电磁波的波长相比很小,我们可以认为电磁场在第一个绞节内产生的电流与第二个绞节内产生的电流相同,这样,电磁场对双绞线中产生的影响可以抵消;而另一方面,电缆中的电流产生电磁场,按照电磁感应的原理,我们可以确定电磁场的方向。第一个绞节内的电缆产生的电磁场与第二个绞节内产生的电磁场大小相等、方向相反、相加为零。但是,这种情况只有在理想的平衡电缆中才能发生。实际上理想的平衡电缆是不存在的,首先,弯曲会造成绞节的松散。另一方面,电缆附近的任何金属物体都会形成与双绞线的电容耦合,使相邻绞节内的电磁场方向不再完全相反。如果上述情况发生、电缆就会发射电磁波。

因此,当周围环境的干扰场强度或综合布线系统的噪声电平高于《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》CeCS72:97中12.2.1条3款规定,干扰源信号或计算机网络信号频率大于或等于30mHZ时,应根据其超过标准的量级大小、分别选用Ftp、SFtp、Stp等不同的屏蔽缆线系统和屏蔽配线设备。由于缆线的屏蔽层通常用一定厚度的金属箔包裹制成。它具有以下三个方面的因素:

1、反射损耗:首先,一部分电磁干扰被屏蔽层的外层反射;一部分射入屏蔽层的电磁干扰被屏蔽的内层反射。

2、吸收损耗:另一部分射入屏蔽层的电磁干扰由于传播损耗而被吸收。

3、趋肤效应:最后一部分电磁干扰会由于趋肤效应沿屏蔽层的外层传导。

因此,对缆线和配线设备采用屏蔽系统,可以增强抗干扰、防辐射的能力。

对屏蔽系统而言,单单有了一层金属屏蔽层是不够的,更重要的还要有正确、良好的接地系统。并且每一个部位的配线柜都应采用适当截面的导线单独布线至接地体;接地电阻值:单独设置接地体时、不应大于4Ω;采用联合接地体时,不应大于1Ω。综合布线系统的所有屏蔽应保持连续性、且宜两端接地,若存在两个接地体,其接地电位差不应大于1Vr.m.S(有效值)。

国外曾对非屏蔽对绞线(Utp)与金属箔对绞线(Ftp)的屏蔽效果作过比较。以相同的干扰线路和被测对绞线长度,调整不同的平行间距和不同的接地方式,以误码率百分比作为比较结果。

结果足以说明屏蔽效果与接地系统有着密切相关的联系,应予重视接地系统的每一个环节。

二、注重设备、传输线路离不同干扰源间距的影响。

综合布线系统除采用屏蔽做好接地,以提高自身的抗干扰,防辐射力外,还需尽可能地远离干扰源,以减少其对系统正常运行的影响、提高设备、系统的可靠性;使综合布线系统在智能建筑中真正成为标准、灵活无误的布线系统。

下面做两个实验:

1、采用Utp网络,用对讲机对传输缆线施加干扰,距缆线0.5米开关对讲机,1分钟的文件要1分45秒才传完,且屏幕出现扭曲,但结果正常。采用Ftp网络、做同样的实验缆线不受干扰,1分钟传完文件,图像不扭曲。

当采用Utp缆线,对讲机离开2米以外时,无干扰。

2、采用Utp缆线与电力线平行,离开0.2米时误码率要小的多,当离开1米以上时误码率就极少了。

屏蔽电磁辐射的方法篇10

关键词:电子;自动化;干扰;抑制;电子控制装置

一、干扰的定义及分类

在工业控制现场中分布着各种各样的杂散电磁信号,它们的频率可以从直流至1000mHz甚至更。,噪声是绝对的,它的产生和存在不受接收者的影响,是独立的,与有用信号无关,干扰信号是相对有用信号而言的,只有噪声达到一定的数值,并且和有用信号一起进入电子控制装置,并影响装置正常工作时,称这类噪声为干扰。干扰在一定的条件下可以消除,而噪声一般只能减弱而不能消除,干扰的分类方法有很多种,按其产生和传播的方式可分为下述6种:

1.静电干扰

静电干扰实际上是电场通过电容器或分布电容耦合到受扰装置而形成的干扰,例如:流过较大电流的动力线周围存在着较强的电场,这个电场可以通过该动力线和周围的电路之问存在的分布电容向其周围的电路施加干扰,而且电场强度越大,受扰电路与该动力线距离越近,以及它们之间平行走线的距离越长,这种由动力线施加在受扰电路中的静电干扰越强,

2.磁场耦合干扰

它是一种感受式干扰,主要是由靠近电子装置的流过较强电流的线路周围的变化电磁场对电子装置回路耦合所形成的干扰,如:动力线、变压器、交流电动机、交流接触器、电磁铁等产生磁场的器件周围都存在着较强的交变电磁场,这种交变电磁场会使其附近的电子线路产生感生电动势和感生电流,从而形成干扰,

3.电磁辐射干扰

由空间电磁波被电子装置接收而形成的干扰称电磁辐射干扰,例如:高频感应加热炉和可控硅中频炉及各种有触点电器所产生的电火花、电弧都会产生辐射电磁波,当它们附近的电子装置所接收到的电磁波达到一定强度时,就可能形成电磁辐射干扰,

4.共阻抗干扰

由于电子控制装置中各个电子回路间的公共导线存在着电阻和电感,当一个回路的电流流过这段公共导线时,会在导线上产生电压降落,这一阻抗压降耦合到其它电子回路中就形成了共阻抗干扰,如图1所示,其中L1,L2,,R1,R2均为每段导线的等效电感和电阻,当流过电子回路Ⅰ的电流i:发生变化时,就会使L1,R1上的阻抗压降发生变化,这样就可能将回路Ⅱ产生的干扰信号通过公共阻抗引入回路i,同样,回路i也能对回路Ⅱ施加共阻抗干扰,对于电路状态瞬变情况及高频电路,这种干扰更加明显。

图1共阻抗干扰电路示意图

5.漏电耦合干扰

该干扰是指由于控制装置内部与内部或内部与外部本不应该有电气联系的部分之间的电气绝缘性能下降而造成各部分之间有漏电流而形成的干扰,例如:工作在空气湿度较大场合下的控制装置,由于装置内部器件工作时的发热可能会在器件上凝结露水,这样便造成器件内部与外部各导线之间的绝缘电阻下降而产生漏电耦合干扰。漏电耦台干扰一般发生在工作环境恶劣的条件下。

6.电网干扰

一般电子控制装置的工作电源是通过从电网获得的交流电经变换处理得到的,接在电网上的一些用电设备在工作时可能对电网施加干扰,使电网电压含有干扰信号,例如:切断大感性负载所产生的浪涌过压会叠加到电网电压上;启动大的用电设备会造成短时间内电网电压下降;大功率可控硅的触发导通会使电网电压波形畸变;电力传输线会接收各种高频辐射干扰信号,从而使电网上含有各种高频干扰信号可以通过电子控制装置的电源变压器初、次级间的寄生电容耦合到次级,这样就可能使电子装置的工作电源含有各种频率的干扰信号而影响装置工作。

二、干扰的抑制

所谓干扰的抑制就是针对不同类型的干扰信号采取不同的措施来减小或消除干扰对控制装置的影响,抑制干扰的措施有时还受到控制装置本身结构及工作特点的限制,例如:微机控制装置的抗干扰措施通常既有硬件方面的又有软件方面的,而普通的数字及模拟控制装置则只能采用硬件方面的抗干扰措施。下面从硬件方面给出常见干扰的基本抑制措施。

1.静电干扰的抑制――静电屏蔽口

由静电学理论可知,处于静电平衡状态下的导体内部各点等电位,导体内部没有场,利用金属导体的这一特点,并采取必要的接地措施就可以在金属导体处隔断电力线起到静电屏蔽的怍用。例如:某一导体上带有正电荷Q,导体上的电力线如图2所示;若在用一金属体将导体封闭起来,则Z及Y上的电力线分布如图3所示;若将Y接地后电力线如图4所示,也就是说,Z所发出的电力线被Y屏蔽在Y的内侧空间了,即Z就不会以静电干扰的形式干扰其它部件了,当然,也可以将被保护装置屏蔽起来并将屏蔽体接地,这样也可以保护被屏蔽装置不受外来电场的干扰,在屏蔽静电干扰源有困难的情况下常用这种办法来保护控制装置不受静电干扰源的影响,如对传输信号线中静电干扰的抑制常用金属屏蔽线,并将屏蔽层接地来实现。

图2正电荷导体电力线分布

图3正电荷导体加金属屏蔽时的电力线分图4正电荷导体加金属屏蔽且接地时电力线分布

2.磁场耦合干扰的抑制――磁屏蔽

由于工业生产设备中有许多是能够产生强磁场的,它们可以通过磁场对其附近的控制装置施加干扰,磁场耦合干扰也属于近场干扰,对于这种干扰可以在干扰源或被保护体用高导磁材料做一屏蔽体使屏蔽体内部磁通不会向外部辐射,外部磁通也不能进入屏蔽体内部,此时磁力线如图5、6所示。对于较长的信号传输线来说,这种磁屏蔽方法显然是不切实际的。实际上为了克服磁场耦合在信号线上形成干扰,通常将信号线选为双绞线,当外部磁场作用于双绞线上时,双绞线上相邻两节距的感生电流之和为零,如图7所示,图中i为磁场在双绞线上产生的感生电流,这样就可以抑制磁场施加在信号线上的干扰了,

图5屏蔽体内部磁通不向井辐射的磁场分布图6屏蔽体外部磁通不向内辐射的磁场分布

图7外部磁场作用于双绞线上时其感生电流的分布

3.电磁辐射干扰的抑制――电磁屏蔽口

由于交变电磁场的频率越高,辐射越强,所以电磁辐射干扰主要是由高频电磁场产生的,在电磁屏蔽中利用电阻率低的金属材料如铜、铝等做成屏蔽层,利用高频电磁场对金属屏蔽层的作用,在屏蔽层内产生涡流,由涡流产生的磁场抵消或减弱干扰磁场的作用,这样就达到了电磁屏蔽的效果,若将金属屏蔽层接地,该屏蔽就具有电磁屏蔽和静电屏蔽的作用,被屏蔽的物体可以是于扰源,也可以是被保护对象,

4.共阻抗干扰的抑制

从原理上讲,不同电子回路同所有的公共线路上都可能发生共阻抗干扰,但是常见的是电源共阻抗干扰和公共地线共阻抗干扰,处理这类问题的主要方法是:选用高质量的电潦并加太电源的功率容限,以获得较小的电源内阻;将模拟电路和数字电路的电源线与地线分开设置,各自直接接到相应的电源输出端上,这样可减小模拟电路和数字电路之同的共阻抗干扰;使电源线和地线的截面积尽量选大一些,长度尽量短,这样可以减小电源线及地线的阻抗,也就可以减小由公共电源线和地线所带来的各回路之间的共阻抗干扰;多电源供电的装置若存在公共地线,则公共地线的截面积也应加大并且长度尽量短以减小由公共地线阻抗带来的共阻抗干扰;若控制装置的工作地和安全地接在一起,则必须保证足够小的接地电阻,以减小由强电设备带来的共阻抗干扰。

5.漏电耦合干扰的抑制

由于揖电耦台干扰主要是由于绝缘电阻下降导致漏电而引起的,所以定期检查控制装置,清洁装置内部电路及信号线上的灰尘和杂物,使装置及信号线等设施有一个良好的工作环境,在设计时应使信号线之间留有足够的距离,特别是高电压太电流线路与小信号线路之间的距离更应足够大,并且还应采取适当屏蔽措施都将有益于提高装置抗蒲电耦合干扰的能力,

6.电网干扰的抑制

对于电网电压中的浪涌过压成份可以选用适当压敏电阻加以吸收;对于电网电压中的高额干扰成份可以采取在装置电源变压器的两侧和整流电路上以及整流以后的电路上加高频滤波来抑制,采用l:l隔离变压器并将隔离层良好接地也有利于抑制电网中的高额干扰;对于电网中低频干扰的抑制措施可以通过使用直流稳压电菇并采用直流退耦电路来实现,另外,使用交流稳压电源也会提高电路抗电网所有干扰的能力,因此,一个完整的控制装置电源配置应如图8所示,但是在实际应用中为了减小电源的体积、重量,降低成本,往往只是有针对性地选用图8中的某些措施来实现对电网干扰的抑制,但是,即使采取了上述所有提高控制装置抗干扰能力的措施,也不能绝对保证干扰任何时候都不会进入控制装置,例如:使用铜网屏蔽电缆传递信号,由于铜网密度一般为85左右,干扰衰减比可达到103:1,但毕竟还有一些强干扰信号可以侵入传输电缆,特别是长距离传送信号时,另外,有时被传递信号在传送以前就已经含有干扰信号的成份,例如现场采集的一些数据信号,对于这类信号使用上述任何抗干扰措施也很难将干扰消除,这就需要根据具体情况采取必要的隔离措施或有针对性地采取滤波措施来消除干扰,电磁屏蔽及静电屏蔽

图8一十完整的控制装置电嚣的配置方框图

3小结

从以上所述可看出,对干扰的抑制可归结为两类即:隔离与滤波。隔离的基本思想就是从电路上把干扰源和受扰电路隔离开,使它们不发生电联系或削弱它们之间的电联系,达到干扰信号不能或很难进入受扰对象回路,而有用信号又能顺利通过,且隔离器件大多是利用干扰源的电气性能特点来实现干扰信号隔离的,例如:光电耦合器及光隔离放大器是利用干扰源的信号幅度可能很大但干扰源的等效内阻也很大,不能给受扰回路提供较大电流的特点而制成的,它的输入端是发光二极管结构,它需要一定的电流才会发光实现信号的传递过程,有用信号可以提供足够的电流实现传递,而干扰信号却因无法提供大的电流不能传递到输出边而被抑制掉,另外,光电隔离器输入端和输出端之间的分布电容很小,绝缘电阻很大,所以输出端引入的干扰信号也很难反馈到输人端所在的系统中从而实现了输出与输人之间的隔离;再如继电器的隔离作用是利用继电器的线圈接收控制信号,触点输出信号,这样输入输出之间没有电气联系而实现隔离。