電子儀器儀表中電磁干擾的抑制方法研究

宋晗

（中國石油大慶石化分公司化工三廠，黑龍江 大慶 163714）

電磁干擾是由設備、傳輸路徑引起的干擾，或由電磁干擾引起的系統降級。電磁干擾是一種電磁現象，會降低設備或系統的性能，損壞生物材料。解決電磁干擾是電磁干擾問題的重要前提，雖然電磁干擾并不總是會引起電磁干擾。但是，隨著科學技術的發展，電磁干擾的有害影響越來越普遍，必須進行抑制。本文重點介紹了電子設備的EMI抑制。抑制來自電子設備的電磁干擾，是產品電磁兼容性的重要組成部分。電磁兼容性在此是指設備或系統在其電磁環境中正常運行的能力，而不是對環境中任何物體產生不可接受的電磁影響。近年來，電磁兼容性（EMC）設計已逐漸演變為國際和國內技術要點。產品的電磁兼容性是衡量產品質量的重要因素。國家技術監督局和有關部門正在積極研究電氣和電子產品的電磁兼容性認證。因此，研究和討論抑制電子設備的電磁干擾非常重要。

1 幾種常用的電子儀器儀表

1.1 模擬示波器

不同的電子設備的應用范圍是不同的。示波器是一種電子設備，主要用于顯示和測量信號并呈現為顯示信號。示波器可以直接顯示隨時間變化的波形趨勢，可以測量信號的頻率、相位和幅度。示波器和傳感器的組合使測量非電氣參數成為可能。典型的示波器是模擬示波器。工作原理是，當檢測到的信號通過垂直系統時，信號將被垂直放大并發送到水平系統和示波器。該信號觸發水平系統的同步電路，并在掃描電路時產生電能。進入示波器控制電路的數據流在示波器上顯示波形，其余信號通過垂直衰減，垂直前置放大器，延遲線，垂直最終放大器和示波器管在垂直系統上顯示波形。模擬示波器的主要組件是垂直系統、水平系統、電路、高壓電源、示波器等。

1.2 交流毫伏表

交流毫伏表主要用于測量交流電壓。這是電力系統中相對實用的電子設備。它也是在電氣或電子實驗中測量交流電壓有效值的領先電子設備。交流毫伏表的工作原理是，交流電壓達到從輸入連接器測得的交流電壓，并且交流電壓通過輸入放大器、前置放大器、電子衰減器、主放大器、線路濾波器和輸出放大器進行測量。其中，測量的交流電壓需要由輸入放大器的控制電路限制，以便在穩定狀態下傳輸到交流毫伏表，并且交流毫伏表需要具有高壓電源。交流毫伏表的基本結構由兩組集成電路和測量頭組成，它們設計簡單，測量電壓范圍寬，具有靈敏度高和測量精度高的優點。但是，在使用過程中，操作人員應注意安全預防措施，以避免過大電流。這可能會導致交流電壓測量結果不準確，甚至危及人身安全。

2 電磁干擾的產生

2.1 干擾源

電子儀器和控制系統既包括來自儀器或系統內部的電磁干擾，也包括外部電磁干擾源。在電子設備和控制系統中，由于電壓或電源、組件安裝位置、布線阻抗、振蕩電路連接、組件或電路連接等的突然變化，可能會產生電磁干擾。外部電子設備和控制系統中的干擾源主要有閃電、雷達、導航系統、廣播和電視系統、轉換開關、開關設備、氣體火花放電器、電暈放電、接觸電勢規、正弦波源、非正弦波源、電磁脈沖等。

2.2 干擾敏感接收器

電磁干擾損害是指由于電磁干擾的影響而造成的輕微、嚴重或破壞性損害，或對設備和設備本身的性能造成的損害。電磁干擾造成的損壞取決于設備的靈敏度。少量的干擾將降低工具的性能，但是，嚴重的干擾將使工具和控制系統無法操作或損壞。例如，當人們看電視時，電磁干擾的影響會導致電視屏幕上的圖像抖動，變形或形成雪花。當人們收聽廣播時，收音機會發出尖叫聲，并且由于電磁干擾的影響而無法廣播。由于點火系統的干擾，安裝在車輛上的接收器和發射器無法發送或接收報告。在工業生產中，電磁干擾的影響會導致在CNC機床上編程不正確，并妨礙對產品的正確處理。在計算機控制的生產線中，電磁干擾的影響會破壞計算機的生產過程，并嚴重損壞機械設備。

3 電磁干擾的危害

隨著經濟的發展，高精度設備已普及到人們的生活中，計算機的使用已廣泛普及，電磁干擾對人們的影響不容忽視。在高科技飛速發展的時代，復雜的電子設備在我們生活中的使用不斷增長，對信號檢測的要求也在不斷提高。因此，如何減少電磁干擾對人的危害已成為一個嚴重的問題。電磁干擾會導致許多電子設備和儀表出現問題，從而造成嚴重的后果。例如，人類使用先進的電子設備導航。導航結果由于電磁干擾而偏離。另外，電磁干擾在許多方面有著負面影響：在許多醫療設備中，某些醫療檢測系統通常會受到電磁干擾并表現異常，從而導致錯誤的檢測結果。這對醫療專業人員產生了嚴重影響。許多事實證明，電磁干擾正在影響和損害我們的生活。防止電磁干擾已經成為現代社會面臨的重要課題，迫在眉睫。

4 電子儀器儀表中電磁干擾的抑制方法

4.1 抑制電磁干擾源的方法

電子設備和儀表中電磁干擾源的形式很多，必須采用有效的抑制技術來抑制電磁干擾源，并限制所有可能的電磁干擾源。因此，可以采用濾波抑制技術來遏制電磁干擾。在電子設備中使用濾波器去除由電子設備產生的電磁波，可以有效地抑制復雜的混沌干擾波。使用濾波器應確保該想法的測量儀器的電磁兼容性。對于濾波器需要特定電流、特定電阻、特定溫度和額定電壓的現象，研究人員使用耦合到濾波器的電感器和電容器。換句話說，可以確保EMC并匹配濾波器的特性，同時，更適當地抑制電磁源的產生。這種類型的濾波器稱為體無源濾波器。

通過濾波，可以抑制傳導EMI。敏感的電子設備會沿著電源線、電話線、控制線、信號線等傳送EMI信號。與傳導相關的噪聲通常可有效抑制低通濾波器過濾。但是，在設計EMC時，需要考慮濾波器的特性，頻率響應、阻抗特性、額定電壓和電壓損耗、額定電流、泄漏電流、絕緣電阻、溫度、可靠性、尺寸等。同軸吸收式過濾器填充鋼管的吸收介質。通過功率輸入和輸出（如鐵氧體材料）或通過磨蝕有損鐵氧體（如電源上的磁球和電子管）將瞬態能量轉換為熱能消耗，實現抑制干擾。

屏蔽層是用于減少電磁場侵入外部或內部的一種手段，通常用于分離和衰減輻射干擾。根據該原理，屏蔽可分為三種：靜電屏蔽、電磁屏蔽和磁屏蔽。靜電屏蔽的功能是消除由于分布電容耦合而導致的兩個電路之間的電磁干擾。屏蔽體由低電阻金屬材料制成，并且屏蔽體必須接地。電磁屏蔽的作用是防止來自高頻電磁場的干擾。屏蔽盒由低電阻金屬材料制成，該材料使用屏蔽金屬吸收和反射電磁場以達到屏蔽目的。磁屏蔽的作用是防止低頻磁場干擾。屏蔽體使用高導磁率和高度飽和的磁性材料吸收或損失電磁場，從而達到屏蔽的目的。電磁干擾的影響與距離密切相關。離干擾源越近，干擾場越強，影響越大。在電子設備中，電子部件的放置通常受到限制，并且低電阻金屬材料用于使部件和保護距離，不足以減少或防止靜電干擾和電磁干擾的部件絕緣。

接地是降低噪聲的重要方法。地面是巨大的電阻，地面需要將電流傳導到地面。因此，為了抑制電磁干擾，可以忽略電流并且可以忽略產生的電磁波。理想情況下，接地物體應該是電位和阻抗為零的物體，以便所有不需要的電流都可以流過接地體，并避免形成電壓降。這樣一個理想的扎根實體，實際上是一個粗略的估計，但是，與實際之間存在一定的差距。設計接地導體時，請注意將交流電源接地和直流接地分開。必須將模擬電路和數字電路的電源接地分開。電源接地和小電流接地應盡可能厚。

4.2 抑制耦合路徑傳輸的方法

通過阻塞電磁干擾源的傳播介質來實現對電磁干擾的抑制，從而實現了對通信路徑中傳輸的抑制。通信路徑抑制方法主要基于屏蔽原理。上述通信路徑的方法是金屬材料和空間場。由于不能排除這兩種方法，因此，只能通過屏蔽來抑制通信路徑的傳輸。屏蔽方法可防止無線電波的傳播，并有效減少干擾波的傳輸。當前，存在三種廣泛使用的屏蔽方法，靜電屏蔽、電磁屏蔽和電磁屏蔽。可以根據各種電子設備的操作原理選擇最合適的一種。篩選方法。靜電屏蔽主要用于某些測量電壓、電流、電阻等的電子設備和儀表。電磁屏蔽和電磁屏蔽主要用于某些測量波形、頻率、相位等的電子設備和儀表。靜電屏蔽的原理是將電磁波傳輸到地面，電磁屏蔽的原理是使用金屬吸收電磁場。

5 結語

隨著工業生產的不斷發展，電子設備和儀表已經普及到人們的生活中，所以必須采取有效措施抑制對電子設備和儀表的電磁干擾。為了避免不必要的損失，我們需要學習、探索、發現在不同情況下如何采取最有效的措施。只有不斷進步和不斷創新，才能有效抑制電磁干擾，使電子設備得到更廣泛的應用。