机电一体化电子教案2

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第7章 电磁兼容介绍7.1 电磁兼容的概念 7.1.1 实例1、在开着的电脑前拨打手机，会发现显示器屏幕出现抖动。

2、电视机处于待机状态(STAND BY),一阵雷电后电视机自 动开机了。3、汽车点火系统的电磁干扰现象。 4、在飞机起飞、降落的过程中使用手机、手提电脑等电子设备， 会使飞机的导航设备失效。

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7.1.2电磁兼容的概念

电磁兼容源于英文ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY 缩写为EMC。

国际电工委员会对电磁兼容的定义为：“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 的电磁骚扰的能力”。可见电磁兼容的概念包括两个部分，一是设备能够抵抗所接 受到的干扰而正常工作；另一个是设备所发射的电磁干扰不 能影响其它设备的正常工作。

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7.1.3 常用术语

电磁环境electromagnetic environment: 存在于给定场所的所有电磁现象的总合。 电磁噪声electromagnetic noise:一种明显 不传送信息的时变电磁现象，它可能对有用信 号叠加或组合。

干扰信号 interfering signal:损害有用信号 接收的信号。

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电磁骚扰 electromagnetic disturbance:任何可能引起装置、 设备或系统性能降低或者对有生命或无生命物质产生损害作用 的电磁现象。

电磁干扰 electromagnetic interference (EMI):电磁骚

扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。

电磁发射 electromagnetic emission:从源向外发出电磁 能的现象。

电磁辐射 electromagnetic radiation:包括a)能量以电磁波形式由源发射到空间的现象。 b)能量以电磁波形式在空间 传播

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串扰(串音)crosstalk:被干扰电缆上从邻近干扰源电缆耦合的 电压与该临近电缆上的电压之比。单位为分贝(dB) 共模 common mode (CM):存在于两根或多根导线中，流经所 有导线的电流都是同极性的。

差模 differential mode (DM):在导线对上级性相反的电压或电 流。电场 electric field:辐射波场的梯度值，单位为V/m。

导电垫圈 electrical gasket:一个可挤压的连接物，用在两个相 连的金属元件之间，用来保证他们之间的低阻抗路径。

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静电放电 electrostatic discharge (ESD) 远场区 far field:信号源距测量点有1/6波长以上时的辐射 场。 近场 near field:与电磁干扰源的距离小于1/6波长的区域。 铁氧体 ferrite:用粉末状磁性材料制成球、棒、环等形状， 用来吸收导线和电缆上的电磁干扰。 场强 field strength:相应的电场或磁场每米所辐射的电压

或电流。

滤波器 filter:一种抑制电磁干扰的设备，只允许需要的或有 用的信号频率通过。

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接地环路 ground loop:一个潜在的电磁干扰

条件，为了 安全、电源回路或其他目的，将两台或更多台设备互连并 接到公共地时形成的。

隔离变压器 isolation transformer:一、二次绕组高度 隔离的变压器，用在电源线或信号链路上来切断接地环路。 抗扰性余量 immunity margin:装置、设备或系统的抗 扰性限值与电磁兼容电平之间的差值。 耦合系数 coupling factor:给定电路中，电磁量(通常 是电压或电流)从一个规定位置耦合到另一个规定位置， 目标位置与源位置相应电磁量之比。

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耦合路径 coupling path:部分或全部电磁能量从规定源 传输到另一个电路或装置所经由的路径。 接地电感 earthing inductor, grounding inductor:与 设备的接地导体串联的电感器。 屏蔽 screen:用来减少场向指定区域穿透的措施。电磁屏 蔽electromagnetic screen:用导电材料减少交变电场向 指定区域穿透的屏蔽。

灵敏度 sensitivity:当模拟电路中的噪声为限带白噪声时， 当S=N是对应的输入信号值，在该值以下，电路没有响应 信号输出或其输出信号可以忽略。

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屏蔽效率 shielding effectiveness (SE):采用 屏蔽措施前后，空间同一点的场强之比，包括吸 收损耗和反射损耗。 集肤深度 skin depth:由表面流过电流的63% 而计算出来的金属层厚度。 表面贴装技术 surface mount technology (SMT):用于无引线类型的元件封装。

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7.2 干扰源、被干扰对象及耦合通道 必须有干扰源、被干扰对象及耦合通道的同 时存在才能构成EMC问题。

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7.2.1干扰源 应该说在条件合适的前提下，任何消耗能量 的仪器、设备都有可能成为干扰源。

1、根据干扰的成因，可以将干扰源分为： 自然电磁干扰源和人为电磁干扰源。

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电磁干扰源

自然电磁干扰 源

人为电磁干扰 源

大气干扰 雷电干扰 宇宙干扰 热噪音

功能性干扰源

非功能性干扰 源

无线电广播 电视 无线通信 雷达 导航

输电线 电气化铁路 车辆点火系统 开关系统 工业、科学、医疗设 备 家用电器 办公设备

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2、自然电磁干扰 自然电磁干扰主要指的是宇宙干扰、大气干扰、热噪声和沉

积静电干扰。 宇宙干扰是来自宇宙的背景噪声、太阳无线电噪声以及天体、

星座发射的无线电噪声。太阳的的干扰频率从10MHz到几十 GHz。宇宙干扰最为明显的频率范围为20MHz~500MHz, 主要的干扰对象为航天飞行器以及通过卫星传播的通信信号 和广播信号。 除宇宙干扰外，大气干扰也是常见的自然电磁干扰。主要是

雷电干扰，其他的还有沙暴、雨雾等。大气干扰的频率范围 主要在30MHz以下，对地球上20 MHz以下的无线电通信影 响很大。

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热噪声指的是处于一定热力学状态

下

的导体中所出现的无规则电起伏， 是由导体中自由电子的无规则运动 引起的。如电阻热噪声、气体放电 噪声等。

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3、人为电磁干扰 1)电气设备干扰 (1)电晕放电 高压输电线因绝缘失效时会产生间歇脉冲电 流，形成电晕放电。 电晕放电干扰对低频感测系统的影响较为严 重，对高频感测系统影响不大。

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(2)辉光放电 及气体放电。如荧光灯、霓虹灯、等。常温 空气中，当接点距离为0.0076mm,电压 加到320V时会发生辉光放电。 荧光灯的干扰电平一般为几十微伏到几千微 伏，高的可达几十毫伏；频率为超高频。

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(3)火花放电 电气设备触点处的断续电流将会引起火花放 电。对于有金属外壳的电气设备，干扰一般 只能从缝隙处和引线处泄露。 火花放电干扰频率很高。汽车点火干扰的频 率范围为20MHz~1000MHz,作用距离可 达50 ~100m。

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(4)开关干扰 (5)工频干扰

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7.2.2 被干扰对象 被干扰对象所囊括的范围也很宽。所有的电 子设备都有可能成为被干扰对象，甚至人体。

如电视机，收音机，模拟传感器，放大器，计算机等。

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7.2.3 耦合通道 只有有了耦合通道，干扰信号才能为被干扰 对象所接收。耦合通道可以分为三类：辐射、

传导及感应。如：电源线，内部连接电缆， 机箱泄漏，天线到天线，导线到导线等。

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7.3 EMC相关的测量标准 欧盟(EU)早在80年代就已作出决定，凡 是投放到欧洲经济区(EEA—European

Economic Area)的产品必须要有CE标志。标准基本上可以分为两类：产品电磁骚扰特

性测量标准和产品抗扰性试验标准。

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