电磁兼容论文

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范文一:电磁兼容论文 投稿:吕睒睓

电力电子装置的电磁兼容问题

摘 要:电力电子技术是采用电力电子装置对电能进行变换和控制的技术,随着电力电子装置在电力变换中的广泛应用,电力电子装置的高频化和大容量化所产生的难以抑制的宽带电磁干扰对电网和环境造成的电磁污染越来越受到重视。电力电子装置的电磁兼容问题的解决不仅关系到装置本身的正常运行,还关系到其他电力设备的正常运行。本文主要概括了电力电子装置中EMI和EMC的特点,并分析了研究电力电子装置EMC问题的方法和方向。

关键词:电磁兼容性 电力电子装置 电磁干扰 EMS

1.引言

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。

EMC包括EMI(电磁干扰)及EMS(电磁耐受性)两部份,所谓EMI电磁干扰,乃为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声;而EMS乃指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。

电磁能在为人类创造巨大财富的同时,也带来一定的危害,被称为电磁污染,研究电磁污染是环境保护中的重要分支。以往人们把无线电通讯装置受到的干扰,称为电磁干扰,表明装置受到外部干扰侵入的危害,其实它本身也对外部其他装置造成危害,即成为干扰源。因此必须同时研究装置的干扰和被干扰,对装置内部的组织和装置之间要注意其相容性。随着科学技术的发展,日益广泛采用的微电子技术和电气化的逐步实现,形成了复杂的电磁环境。不断研究和解决电磁环境中设备之间以及系统间相互关系的问题,促进了电磁兼容技术的迅速发展。

2.电力电子装置中的EMC问题特点

现代电力电子技术的发展方向, 是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于50 年代末60 年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。由于电力电子变频技术的迅速发展,使得交流电机的调速性能可与直流电机相媲美,交流调速技术大量应用并占据主导地位。在未来的磁悬浮列车中,电力电子技术更是一项关键技术。除牵引电机传动外,车辆中的各种辅助电源也都离不开电力电子技术。另外,电力系统在通向现代化的进程中, 电力电子技术是关键技术之一。总之,电力电子技术的应用范围已经十分广泛。但是,随着电力电子装置的广泛应用和发展,必然导致它们在周围环境中产生的电磁场电平的不断增加,也就是说,电力

设备不可避免的在电磁环境中工作。因此,必须解决电子设备在电磁环境中的适应能力,解决电力电子装备中的电磁兼容问题。

2.1 电力电子装置中的EMI问题

1. EMI产生原因

电力电子装置的电磁干扰行为与其他电子设备比如通信系统的电磁干扰行为没有本质上的区别。电磁干扰的产生需要具备三个条件:第一是干扰源;第二是干扰耦合途径;第三是干扰敏感设备。三者构成了电磁干扰的三个基本要素。电力电子装置的电磁干扰产生原因有:

(1) 电子设备设计的原因

电子仪器向着“轻、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向发展。塑料机箱、塑料部件或面板广泛地应用于电子仪器上,于是外界电磁波很容易穿透外壳或面板,对仪器的正常工作产生有害的干扰,而仪器所产生的电磁波,也非常容易辐射到周围空间,影响其它电子仪器的正常工作。为了使这种电子仪器能满足电磁兼容性要求。

(2)二极管的反向恢复时间引起的干扰

高频整流回路中的整流二极管正向导通时有较大的正向电流流过,在其受反偏电压而转向截止时,由于PN 结中有较多的载流子积累, 因而在载流子消失之前的一段时间里,电流会反向流动,致使载流子消失的反向恢复电流急剧减少而发生很大的电流变化(di/dt)。开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波, 其中含有丰富的高次谐波分量。当采用零电流、零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。另外,功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。

(3)交流输入回路产生的干扰

工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间会引起高频衰减振荡产生干扰。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成的干扰称之为传导干扰; 而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。这种通过电磁辐射产生的干扰称为辐射干扰。

2. 电力电子装置中的EMI特点

EMI 方面,虽然电力电子装置的开关频率远低于通信系统的信号频率,但是它的工作电压、工作电流和处理的功率都更高。电力电子装置的主功率开关器件在开关过程中产生非常高的电流和电压变化率,即非常高的di/dt 与du/dt,它们通过电路中寄生电感和寄生电容产生强烈的瞬态噪声。因此,主电路开关器件和相关的电路产生的电磁噪声成为电力电子装置中的主要电磁干扰源,并主要以传导和近场干扰源的形式出现。当然一些高频、高功率电源,诸如高频感应加热电源和等离子体电源等,也会产生强烈的辐射电磁干扰。而且,所有电力电子装

置也会导致严重的EMI 噪声和市电谐波电流注入到电网中,这就不仅污染了电网,也会影响连接到同一电网中的其他电气电子设备的正常工作。从某种意义上来说,与通信设备比较,电力电子装置产生的EMI 问题可能会更严重。

2.2 电力电子装置的EMS问题

EMS 方面,相比通信系统,电力电子装置的控制器通常门限电压更高、尺寸更大,这很容易让人理解为电力电子装置的EMS 问题比电子通信系统的要更容易解决。然而,下面一些事实使得电力电子装置的EMS 问题依然不可忽视:

(1) 面临更大的噪声强度。电力电子装置的噪声电压能达到数百伏甚至上千伏,di/dt 和du/dt 能分别达到103A/μs 和104V/μs。

(2) 由于电力电子装置的主要电磁干扰源位于功率电路部分,噪声频谱范围非常宽特别是在低频范围内能达到几赫兹的频率,这使得采用传统方法如屏蔽和滤波抑制电磁噪声变得非常困难。

(3) 电力电子装置的功率电路部分和控制电路板通常安装于同一个箱体中,而且有时应用现场要求电力电子装置通过数十米长的电缆与其负载相连,由此引发的电磁干扰源与电磁噪声敏感电路之间的电磁噪声传播是以传导和近场耦合为主。这种电磁空间与边界条件的不规则与多样性使得电磁兼容设计变得异常复杂。

(4) 电力电子装置通常要处理很高的功率,导致装置体积和重量都很大,这给电力电子装置EMC 测量带来一些实际的困难。

3.电力电子装置EMC问题的研究

3.1 研究主要的方向和难点

当前电力电子装置的电磁兼容研究仍然处于初级阶段。最近几年的研究工作主要集中在:功率变流器的电磁干扰建模及抑制技术、电机传动的电磁干扰建模及抑制技术、EMI 滤波器的寄生效应、PCB 优化布局以及EMI 的数值分析技术等。需要指出的是,这些研究工作所带来的成果尚处于实验室阶段,还没有被工业界所广泛采用,但是这些工作对于科学地理解电力电子装置的电磁干扰问题和将来实现产品的电磁兼容系统化设计仍具有十分重要的意义。

电力电子装置电磁兼容问题是一个综合的问题,涉及了多方面的内容。虽然大量的研究工作在电力电子装置的EMI 噪声特征、EMI 抑制技术、EMC 仿真和建模以及EMI 测量等方面取得了许多有价值的成果,但是进一步的研究和开发工作仍然是非常必要的。一方面,需要对现有的EMC 技术和理论进行改进和完善,另一方面,需要开发出新的EMC 设计理论和方法以便满足国际上越来越苛刻的EMC 标准和要求。

3.2 电磁兼容设计的主要方法

电磁兼容设计的关键技术是对电磁干扰源的研究,从电磁干扰源处控制其电磁发射是治本的方法。控制干扰源的发射,除了从电磁干扰源产生的机理着手降低其产生电磁噪声的电平外,还需广泛地应用屏蔽(包括隔离)、滤波和接地技

术。

(1) 屏蔽与隔离

屏蔽主要运用各种导电材料,制造成各种壳体并与大地连接,以切断通过空间的静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径。具体的讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或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,防止它们受外界电磁场的影响。例如:功率开关管和输出二极管通常有较大的功率损耗, 为了散热往往需要安装散热器或直接安装在电源底板上。器件安装时需要导热性能好的绝缘片进行绝缘,这就使器件与底板和散热器之间产生了分布电容,开关电源的底板是交流电源的地线, 因而通过器件与底板之间的分布电容将电磁干扰耦合到交流输入端产生共模干扰, 解决办法是采用两层绝缘片之间夹一层屏蔽片,并把屏蔽片接到直流地上,割断了射频干扰向输入电网传播的途径。为了抑制开关电源产生的辐射,电磁干扰对其他电子设备的影响,可完全按照对磁场屏蔽的方法来加工屏蔽罩,然后将整个屏蔽罩与系统的机壳和地连接为一体, 就能对电磁场进行有效的屏蔽。电源某些部分与大地相连可以起到抑制干扰的作用。

隔离主要运用继电器、隔离变压器或光电隔离器等器件来切断电磁噪声以传导形式的传播途径,其特点是将两部分电路的地线系统分隔开来,切断通过阻抗进行耦合的可能。

(2) 滤 波

滤波是在频域上处理电磁噪声的技术,为电磁噪声提供一低阻抗的通路,以达到抑制电磁干扰的目的。例如,电源滤波器对50Hz的电源频率呈现高阻抗,而对电磁噪声频谱呈现低阻抗。

(3) 接 地

接地是指在系统的某个选定点与某个接地面之间建立导电的低电阻的通路,把系统中元件的零电位互相连接起来,再把它们同时与某个等价于“地”的参考点连起来。具体方法可以将理想的接地体作为一个零电位、零电阻的物理实体,作为与各有关电路中信号电平的参考点,任何不需要的电流通过它都不产生电压降,这种理想的接地体实际上是近似的,在设备上接地是为了使设备本身所流过的干扰电流经过接地线流入大地,减少干扰源所传播和发布的能量。接地的主要目的是防止电磁干扰,消除公共电路阻抗的耦合。例如:机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放,否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。对于电路的屏蔽体,若选择合适的接地,也可获得良好的屏蔽效果,保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时, 可避免电子设备的毁坏;当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时,可避免操作人员的触电事故发。基本接地技术有浮地、单点接地、多点接地和混合接地四种。

4. 结 语

电磁兼容问题研究的主要目的是控制和消除电磁干扰, 使电子设备或系统与其它设备联系在一起工作时,不引起设备或系统的任何部分的工作性能的恶化或降低。一个设计理想的电子设备或系统应该既不辐射任何不希望的能量,又应该不受任何不希望有的能量的影响。但由于电子技术应用广泛,而且各种干扰设备的辐射很复杂,要完全消除电磁干扰是不可能的。但是,根据电磁兼容性原理,可以采取许多技术措施减小电磁干扰,使电磁干扰控制到一定范围内,从而保证系统或设备的兼容性。在电力电子技术高速发展的今天,如何打破以往在进行电 磁兼容性设计时的经验法和试探法,使电力电子装置电磁兼容性设计走上的系统化设计的轨道,是国内外学者面临的主要问题。

参考文献

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[4] 张兴.高等电力电子技术.北京:机械工业出版社,2011.2

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[7] 蔡仁刚.电磁兼容原理、设计和预测技术.北京:北京航空航天大学出版社,1997

[8] 赵玉峰等.电磁辐射的抑制技术.北京:中国铁道出版社,1990

[9] 王庆斌,刘萍,尤利文.电磁兼容原理及应用.北京:国防工业出版社,1996

范文二:电磁兼容课程论文 投稿:杨滵滶

电磁兼容课程论文要求

1内容要求:电磁兼容理论研究或技术应用

2字数要求:3000左右

3格式要求:

3.1 摘要:(200字左右,不要少于180字;摘要的要素有目的、方法、结果和结论);关键词:不少于3个。

3.2 正文标题采用3级目录,一般不少于4个部分。

3.3参考文献:不少于3篇。请尽量选用最近5年的论文。  请勿COPY公开发表的论文,雷同率不得高于20%,图片不得有明显的粘贴痕迹。

参考文献的著录项目必须齐全,不得缺项。国外著者(作者)的著录格式同中国人一样也是姓前名后,姓不缩写,名可缩写。在著录著者(作者)时,请注意:多于三位作者的才在第三位作者后加“,等”字,不得在第一作者或第二作者后加“等”字,前三位作者应一一列出,作者之间用逗号隔开。每条参考文献的序号请用方括号括起来,即[1]。

① 专著

著者. 书名[M]. 版本. 出版地:出版者,出版年:页次. ② 期刊

作者. 题名[J]. 刊名,出版年,卷号(期号):起止页码. ③ 论文集

编者.论文集名[C].出版地:出版者,出版年:起止页码.

作者.论文题名 [C] // 论文集编者.论文集名. 出版地:出版者,出版年:起止页码.

⑤ 报纸

作者.题名[N].报纸名,年-月-日(版次).

⑥ 专利

专利所有者.专利题名:专利国别,专利号[P].公告日期或公开日期.

⑦ 技术标准

起草责任者.标准代号 标准顺序号—发布年 标准名称.出版地:出版者,出版年(也可略去起草责任者、出版地、出版者和出版年)

标准代号 标准顺序号—发布年, 标准名称[S].

⑧ 学位论文

作者.题名[D].保存地:保存者,年份.

⑨ 报告

作者.文献题名 [R]. 出版地:出版者,出版年.

⑩ 电子文献

(数据库):作者.论文题名[DB/OL]. (公告日期,年-月-日)[下载日期,年-月-日].网址.

(电子公告):作者.论文题名[EB/OL]. (公告日期,年-月-日)[下载日期,年-月-日].网址.

电磁兼容课程论文

题目名称:电子设备结构设计中的电磁屏蔽技术

院系名称:电子信息学院

班 级:信息081

学 号:200800484126

学生姓名:田文哲

指导教师:魏平俊

2011年5月

电子设备结构设计中的电磁屏蔽技术

田文哲

(中原工学院信息081,河南 郑州)

摘 要:信息化发展迅速的今天,电子设备产品广泛应用于人们的生活、工作之中。电子设备的电磁屏蔽显得尤为重要。文中阐述了屏蔽原理及屏蔽效能计算公式,并结合屏蔽设计基本原则,针对电子设备在盖板、孔洞和缝隙的处理等环节容易出现的电磁泄漏,从结构设计角度出发,提出了相应的电磁屏蔽方法。结合各电子设备的特点及各屏蔽技术的特点,选取优越的方法有效地降低电子设备应用中的电磁干扰问题。

关键词:电磁屏蔽;屏蔽效能;结构设计

Electronic equipment structure design of the electromagnetic

shielding techniques

TIAN Wen-zhe

(Zhongyuan university of technology, zhengzhou, henan)

Abstract:With the informatization developing today, electronic equipment products are widely applied in people's life and work. Electronic equipment electromagnetic shielding is particularly important. This paper expounds the shielding principle and shielding effectiveness, and combined with shielding calculation formula for the basic principle, design of electronic equipment, holes and gaps in the cover of processing link prone to electromagnetic leakage, the structure design Angle, and put forward the corresponding electromagnetic shielding method. Combined with the characteristics of various electronic equipment and the technical characteristics, selecting shield the method can effectively reduce superior electronic equipment application of electromagnetic interference problems.

Key words :electromagnetic shielding; Shielding effectiveness; Structure design

1、引言

当今社会,电子产品涉及了计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、军事以至人民生活各个方面。使得电子产品的电磁兼容性问题更加凸显,国际电工委员会标准IEC 对电磁兼容的定义是:系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作,同时不对其他系统和设备造成干扰。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的环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度。可见这两个方面都涉及了电磁干扰的影响,因此电磁屏蔽正是为了降低或消除电磁干扰而产生的一门技术。如何对电子产品做到有效而简单的电磁屏蔽从而降低电磁辐射,是每个电子产品设计师不懈追求的目标。

2、电磁屏蔽原理

抑制以场的形式造成干扰的有效方法是电磁屏蔽。所谓电磁屏蔽, 就是以某种材料(导电或导磁材料)制成的屏蔽壳体(实体的或非实体的)将需要屏蔽的区域封闭起来, 形成电磁隔离,即其内的电磁场不能越出这一区域,而外来的辐射电磁场不能进入这一区域(或者进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减)。电磁屏蔽的作用原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导作用,而这些作用是与屏蔽结构表面上和屏蔽体内感生的电荷、电流与极化现象密切相关的。

3、屏蔽效能

屏蔽体的好坏用屏蔽效能来描述。屏蔽效能表现了屏蔽体对电磁波的衰减程度。由于屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一至万分之一, 因此通常用分贝(dB)来表述。一般的屏蔽体的屏蔽效能可达40 dB, 军用设备的屏蔽体的屏蔽效能可达60 dB. TEMPEST设备的屏蔽体的屏蔽效能可达80 dB以上。对于电场、 磁场、电磁场等不同的辐射场, 由于屏蔽机理不同, 因此采用的方法也不尽相同。 对于屏蔽作用的评价可以用屏蔽效能来表示:

式中:E0、H0分别为屏蔽前某点的电场强度与磁场强度;ES、HS分别为屏蔽后某

点的电场强度与磁场强度。在工程计算中常采用dB计算, 其表示式为:

对于电路来说, 屏蔽效能可用屏蔽前后电路某点的电压或电流之比来定义, 由于电屏蔽能有效地屏蔽电场耦合, 而磁屏蔽能有效地屏蔽磁场耦合, 对于辐射近场或低频场, 由(3-1)式或(3-2)式给出的SEE和SEH一般是不相等的。而对于辐射远场, 电磁场是统一的整体, E与H比值(波阻抗)为常数, 电磁屏蔽之屏效SEE=SEH。

4、屏蔽设计基本原则

对于电磁波,某些金属材料的屏蔽效能可以达到SE > 100dB。但是实际上,要想屏蔽效能SE > 80dB是很不容易的。这是因为屏蔽效能SE不仅与屏蔽体的结构有关,还与制造屏蔽体所用的材料有关。在屏蔽体的设计中,有两个基本的原则是必需要考虑的

(1)屏蔽体的导电连续性。屏蔽体的导电连续性是指:整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。保证导电连续性从理论上来说是可以实现的,但实际上却并没有那么容易。因为一个屏蔽体如果是完全封闭的,那这个屏蔽体是没有任何实际使用价值的。

(2)不能有直接穿过屏蔽体的导体。即使一个屏蔽机箱采取了再好的屏蔽措施,使得机箱的屏蔽效能非常高,但是一旦有导线直接穿过机箱,其屏蔽效能SE 就会损失99.9%(60dB)以上。但实际机箱上不可能没有导体穿过,总会有电缆穿过,至少有一条电源线电缆存在。对这些穿过屏蔽体的电缆,如果没有很好地进行处理(屏蔽和滤波),它们很有可能大大损坏屏蔽体的屏蔽效能,因此屏蔽设计中的重要内容之一就是如何妥善处理这些穿过屏蔽体的电缆。

5、屏蔽设计 5.1.

为了仪器的维护、测试或校准, 需要一次一次地打开仪器带孔的盖板。对于金属盖板来说, 最常采用的方法是使用导电填料或硅树脂填料。另一方法是指形物支撑, 采用铜铍合金指形支撑物时, 由于它们比较容易损坏, 小心使用非常

必要。 一般来讲, 最好的方法是采用编织导线网或加有金属微粒的硅树脂填料。 如果出入口是临时使用, 那么可以考虑导电填料。当盖板移去时, 需要把已有的导电填料刮除报废, 露出配件干净的接触表面; 当盖板重新盖上时, 再仔细填入新的填料以保证接合的完整性。

5.2.孔洞

因为电缆连接、表头安装及通风散热等一些无法避免的原因,在电子设备的表面上会设计一些孔洞。电子设备内部辐射出的电磁能量通过孔洞泄漏出来,从而使得屏蔽体屏蔽效能大打折扣。这是屏蔽体屏蔽效能下降的重要原因之一。随着孔洞不断增大,屏蔽效能逐渐下降。一般来说,孔洞的尺寸应小于λ / 50,且不得大于λ / 20。

解决此孔洞电磁泄漏的一个重要方法是截止波导。波导是简单的管状金属结构,它在电气上呈现高通滤波器的特性。波导允许截止频率以上的信号通过,而低于截止频率的信号则被阻止或衰减,这与高通滤波器的频率特性相似。利用这个特性,我们可以设计波导的截止频率使干扰信号的频率落在波导的截止区内,这样干扰信号就不能穿过波导。工作在截止区的波导称为截止波导。如图1所示利用截止波导提高屏蔽效能。

(1) 通风口的屏蔽设计。往往为了散热会在电子设备的屏蔽体上开制通风口,这些通风口是电磁泄漏的主要途径,必须采取有效措施控制其泄漏量。孔洞的电磁泄漏量与孔洞的最大尺寸相关,所以为了减小电磁泄漏量,在设计屏蔽机箱的通风口时通常不是直接开一个大孔,而是用具有相同开口面积的多个小孔构成的孔阵来代替。

图1 利用截止波导提高屏蔽效能 图2 哑铃式全封闭体

(2)连接电缆的屏蔽。电子设备内部产生的电磁能量可以通过电子设备的

信号输入、输出接口以及连接电缆而泄露到设备外部,这些地方对整机电磁发射电平的高低影响很大。这里简单介绍一下对于连接电缆的处理方法:

①对电缆导线上的信号进行滤波处理,滤除电缆导线上的干扰。通常采用电源滤波器进行滤波,滤波器应尽量安装在设备的出口/入口处,并尽量做到输入/输出隔离。 解决此问题的方法一般是将屏蔽电缆作为屏蔽体的延伸, 屏蔽体与屏蔽电缆构成如图2所示的哑铃式的全封闭体。但在某些场合, 图2所示的屏蔽方法可能比较难以做到。 这时可以采用在屏蔽体的电缆入口处先将导线中可能存在的电磁骚扰滤除, 但这又有可能导致电缆中的有用信号被滤除。 在实际应用时, 应兼顾这一对矛盾。

②将连接电缆屏蔽起来,这相当于将屏蔽体延伸到了电缆端部。常用的屏蔽电缆有单层编织网电缆、双层编织丝网电缆以及编织丝网和金属箔组合封装电缆。如图2所示一种典型的D 形连接器护套中的屏蔽电缆360°端接。

图3 D 形连接器护套中的屏蔽电缆360°端接

5.3.

屏蔽体上的接缝处由于结合表面不平、清洗不干净、有油污或焊接质量不好、 紧固螺钉之间、 铆钉之间存在空隙等原因会在接缝处造成缝隙。若电磁波垂直入射穿过缝隙, 则它在缝隙的传输特性和自由空间的传输特性是不一样的, 这是因为缝隙形状窄长且较深。当缝长小于1/4波长时, 根据波导理论可以认为, 在平面波作用下, 缝隙中的波阻抗将大于自由空间波阻抗。在缝隙入口处由于波阻抗的突变而引起反射损耗。入射波通过缝隙时会发生反射损耗与传输损耗, 从而产生屏蔽作用, 缝隙中的电磁传播过程既不同于金属整体内部传播, 又不同

于自由空间传播, 因此它会造成带有缝隙的金属屏蔽体的屏蔽效能下降。

当金属屏蔽体缝隙的缝长大约等于三倍金属板的集肤深度时, 缝隙的吸收损耗和金属板的吸收损耗相等, 缝隙基本上不降低屏蔽效能。若缝长大于三倍金属板的集肤深度时, 则缝隙屏蔽效能就会减小, 因此我们可以采用以下几种方法来提高屏蔽效能。

(1) 增加缝隙深度: 盒箱壳体中活动端面的接合处存在着最常见的屏蔽体的缝隙, 缝隙深度往往主要取决于屏蔽体的壁厚。若在连接处加上边, 不但增加接触面, 便于紧固, 而且还增加了缝隙深度, 这使吸收损耗增加, 从而提高总的屏蔽效能。

图4 增加缝隙深度的两种形式

(2) 提高接合面加工精度: 提高接合面的加工精度是减少漏缝的有效方法, 但采用精密加工方法会使成本骤增, 通常采用铸造成型加工、端面磨平加工、 电焊接加工等可以取得较好的效果。

(3) 加装导电衬垫: 一般来说, 用薄板材料以扳金加工制成的屏蔽盒箱, 其接合面很难做到不留缝隙, 因而只有通过在缝隙中加装导电衬垫来提高屏蔽效能。如图5,图6所示为两种导电衬垫安装方式。

图5 导电衬垫沟槽式安装 图6 导电衬垫平面安装

(4) 在接缝处涂导电涂料: 导电涂料流动性好, 容易渗透进入接合表面以

填补缝隙。使用导电涂料, 必须对接缝表面进行清理。

6、结束语

电子设备的电磁屏蔽设计是不可忽视的问题,直接影响到电子设备工作的可靠性。在电子设备的结构设计中需要对设备的电磁屏蔽进行分析,并对各种屏蔽方法进行比较,最终采取合适的屏蔽措施,实现电子设备的最佳屏蔽。

参考文献

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范文三:电磁兼容原理论文 投稿:罗擛擜

电磁兼容原理、技术及应用

设计论文

电磁兼容性屏蔽

系 别 滨江电子信息工程系

专业名称 电子信息

班级名称 电子信息<三>班

学生姓名 陈贵龙学号 20082305924

指导教师 吴大中 职称 高级教师

论文设计时间

2010年12月20日-2010年12月26日

摘要 本文简单介绍了广义的电磁屏蔽设计基本思路和实现方法 关键词 电磁兼容性 电磁屏蔽设计 电磁屏蔽材料和屏蔽方法

一.引言

电子设备工作时,会受到各种电磁干扰(Electro-magnetic

Interference),包括自身的干扰和来自其它设备的干扰,同时也会对其它设备产生电磁干扰。电磁干扰若超过了设备的允许值,就会影响设备的正常工作。电磁屏蔽有2个目的,一方面能防止干扰源对设备或系统内部产生有害影响,另一方面也可以防止设备或系统内有害的电磁辐射向外传播。为了满足这些设备对电磁干扰屏蔽的需要,在过去的几年中人们开发了大批新的改良的产品。根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下3大类:电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。

当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时,干扰源与电子设备之

间就存在容性电场耦合,可将其视为分布电容间的耦合。为消除或抑制这种干扰,要进行电场屏蔽。其设计应遵从的原则是:(1)屏蔽体要尽量靠近受保护物,而且屏蔽体的接地必须良好;(2)屏蔽效果的好坏与屏蔽体的形状有着最直接的关系。屏蔽体如果能够做成全封闭的金属盒最好,但在工程实践中还需要根据实际情况而定;(3)屏蔽体的材料要以良导体为好,对厚度没有严格的要求,只要有足够的强度即可。

(1)磁场屏蔽

当干扰源以电流的形式出现时,此电流所产生的磁场通过互感耦

合对邻近信号形成干扰。此时,为了抑制干扰,要施行磁场屏蔽。磁

场屏蔽机理主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻,对磁通起着分路

的作用,从而使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。

总之,对于磁场屏蔽来讲:(1)当电磁场干扰源的频率较高时,利

用高电导率、低电阻率的金属材料中产生的涡流反向磁场,形成对外

来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。(2)当电磁场干扰源的

频率较低时,要采用高磁导率的材料,构成低磁阻通路,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,使大部分磁场被集

中在屏蔽体内。(3)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,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

(2)电磁场屏蔽

单纯的电场或磁场干扰源是很少见的,通常所说的电磁干扰是指

电场和磁场同时存在的高频电磁场干扰。电磁场屏蔽用于抑制干扰源

和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰,它必须同时屏蔽

电场和磁场,通常采用电阻率小的良导体材料,空间干扰电磁波在入

射到金属体表面时会产生反射和吸收,电磁能量被衰减,从而起到屏

蔽作用。

静电屏蔽与静磁屏蔽很容易采取良导体材料实现,但在交变电磁

场中,电场和磁场总是同时存在于同一空间的,因此必须同时考虑电

场和磁场的屏蔽。然而,由于频率的不同,交变电磁场的干扰效应区

也不同,实际中应区别对待。

二.材料的选择

对于屏蔽体来说,所选择的材料的类型对其性能和成本影响极大。在设计屏蔽体时有一点是重要的,就是要深入了解普通使用的不同屏蔽合金的特性。对这些不同性能的理解就可使你选择合适的材料,去满足目标要求。

磁屏蔽目的:通常是保护电子线路免于受到诸如永磁体、变压器、电机、线圈、电缆等产生磁场的干扰,当然屏蔽强的磁干扰源使它免于干扰附近的元器件功能也是一个重要的应用目的。磁屏蔽材料参数及材料划分:磁屏蔽体由磁性材料制成,衡量材料导磁能力的参数是磁导率,通常以数字来表示相对大小。真空磁导率为1,屏蔽材料的磁导率从200到350000;磁屏蔽材料的另一个重要参数是饱和磁化强度。磁屏蔽材料一般分为三类,即高导磁材料、中导磁材料和高饱和材料

高饱和磁导率材料的磁导率在80000-350000之间,经热处理后其饱和场可达7500Gs;中磁导率材料通常和200-50000,饱和场可达18000-21000Gs。为提高导电材料的磁场屏蔽效果,应采取如下措施:

(1)使用良单体;(2)注意屏蔽体的结构设计,避免因开孔、缝隙等而影响涡流的流通回路,应减小孔缝的最大尺寸,从而提高屏蔽效果;(3)使屏蔽体有一定的厚度,一般要大于10倍的透入深度。 在需要于极小空间内降低磁场时,典型上使用这些合金。在需要提供比要求更高屏蔽时,或是磁场强度较高场强时需要具有更高饱和值材料时,这些材料常被选中。

在屏蔽目标仅需要稍微减少场强时,或是当场强足以使高磁导率屏蔽体饱和时,超低碳钢(ULCS)可能是最佳的选择。这些较低成本材料的碳含量典型小于0.01%;与其它钢相比,其有较高的磁导率和极优的饱和性能。这些材料具有较小的柔韧性,并比硅钢较容易制造,这就允许在大面积屏蔽项目中容易安装和以同样的方式加工出小型组件。ULCS可与高磁导率材料一起使用,以为需要高饱和保护和高衰减等级建立最佳的屏蔽体。

对于低温用的屏蔽体,Cryoperm10为一种最佳选择。与Mumetal一样,C ryoperm10也是一种高磁导率镍铁合金,它是经特殊加工而成的,以提供在降低温度时磁导率增加。标准的屏蔽合金(比如Mumetal)在低温时就失去了其大部分磁导率。但是Cryoperm10可在77.3到4.2°K时的磁导率却增加10倍。

由于材料的成本占屏蔽体价格的一半,所以使用较薄的尺寸能满足所要求的屏蔽特性和结构性能是最好了。厚度为0.002到0.010英寸的箔材是最低成本的选择。这些箔材能以同等的化学组分和性能特性获得,并可作为标准的以镍为基础的和ULCS材料。

设计低成本屏蔽体的最重要的一步,就是对这些典型屏蔽材料特性及其对屏蔽性能影响的了解。一旦合适的材料被选中,其重点要集中于基本的设计考虑,以使其不但性能最佳,而且对成本的影响最小。

三.设计考虑因素

屏蔽体的尺寸在屏蔽效率和成本方面的重要性极大。屏蔽体的有效半径越小,其整体性能就越好。但是,设计屏蔽体的目的是使其包络试图屏蔽的组件和空间,并应该靠得很近。由于材料占屏蔽体设计的大部分成本,因此较小屏蔽体就可以在较低成本下获得较优的性能。

每当有可能,屏蔽体应与所有壁靠近,以避免场泄漏。这种结构(即使是矩形)也是最接近于圆形的,它可以建立一个半闭合的磁路。另外,全部箱体可在所有轴上获得屏蔽特性,这样就可以保证最好的屏蔽性能。当特殊的性能和进出口需要时,可移动的盖板、罩和门均可组合到屏蔽体设计中去。

利用盖板、罩和门时或使用两块或多块板构建屏蔽体时,在多块板间保持磁连续性和电接触是很重要的。可通过机械式(利用磨擦组件)或焊接保持磁连续性。在拐角或过渡连接,使用焊接可获得最佳性能。维持表面间的连续性就可以保证磁力线连续沿其低磁阻路径前进,这样可以提高屏蔽效能。在交流场,保持磁连续性就允许较高的感应电流屏蔽,在直流场,对于适当的磁力线分路,连续性也是重要的。

新型屏蔽结构和常用材料 由铝、钢、铜组合的屏蔽体,对电磁波有很大的反射损耗,所以只适用电屏蔽。电屏蔽体一般对各种频率都具有良好的电屏蔽作用。铁和高导磁率的合金体则对磁场波有很大的吸收损耗,所以用它们做成的屏蔽体,适合用在磁屏蔽环境。如果

条件允许可用不锈钢制造具有很高可靠性的电磁屏蔽机壳。当设备处于机械应力下时,防倾斜拐角有助于机壳保持机械性能的完整性和屏蔽效能。安装在凹槽上的板子,它的连续导电性和屏蔽效能由铍铜合金的弹性屏蔽垫圈来保证。在通信、计算机、自动化、医疗等商用电子设备上选择最有效的电磁屏蔽衬垫时,通常可以考虑以下三种衬垫类型:导电橡胶、导电布、铍铜指簧。依据设备的不同需要,这几种类型的衬垫可提供不同程度的电磁屏蔽,适合不同的形状和环境密封的要求。现在流行新型的屏蔽材料还有导电塑料、活化导电镀膜塑料、发泡铝、发泡镍、超微晶纳米晶合金、镍基/钴基非晶态合金、坡莫合金箔带等等。

多重屏蔽 多重屏蔽的原则是:各屏蔽层之间不能连接在一起,其间应该隔开空气或者填充其他介质。否则就失去多层屏蔽的作用;各层屏蔽体的材质也不应该相同。除了要考虑磁导率外,还要考虑饱和电平。有的时候由于需要不得不对系统/分系统进行双重甚至更多层的电磁屏蔽。有些系统设备内部电磁环境非常恶劣,使得对外壳屏蔽效能的要求也就很高。所以,在设备的内部的局部,如:PCB、电源的输入输出滤波、屏蔽部分辐射严重的元器件、适当地采用隔离电路、缩短引线、用接地平面代替接地回路的引线、使用符合EMC相公标准要求的器件等等。一般设备中最大的干扰源是振荡电路,这种电路应该用辅助分屏蔽体封闭后再装入系统主屏蔽体中。这些分屏蔽体和主屏蔽箱内、外屏蔽体/其他分屏蔽体之间除了一点必要的连接外(须经过滤波器来控制出入口),其他必须隔绝

在设计过程早期就应考虑这些问题,可使这些主要设计参数对屏蔽体的成本影响较小。但是,这些因素要比材料本身对屏蔽体性能的影响要大。这样,在设计屏蔽体时,最先保证这些基本参数通常是需要的。

四.磁屏蔽的解决方案

磁屏蔽的定义:为减少齿部和压板(压圈)上漏磁通集中现象,以降低齿压板和边端铁心的温度,在铁心外侧和铁心压板之间设有的阶梯形的锥形叠片铁心。用来吸收漏磁通的磁分路。

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。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

五.屏蔽的目的、原理

屏蔽的目的:(1)限制内部产生的辐射超出某一区域;(2)防止外来的辐射进入某一区域。

屏蔽按其机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽3种。按其屏蔽体结构可分为完整屏蔽、不完整屏蔽及编织带屏蔽。

1.电场屏蔽

电场屏蔽的目的是消除或抑制静电或交变电场与被干扰电路的电耦合。电场屏蔽有分静电场屏蔽和交变电场屏蔽。 ①静电场屏蔽

导体置于静电场中并达到静电平衡后,该导体是一个等位体,内部电场为零,导体内部没有静电荷,电荷只能分布在导体表面。若该导体内部有空腔,空腔中也没有电场,因此,空腔导体起到了隔绝外部静电场的作用。若将带电体置于空腔内部,会在空腔导体表面感应出等量电荷,如果把空腔导体接地,则不会在导体外部产生电场,可以起到隔绝内部电荷的作用。

实现静电场屏蔽,需要满足两个条件:(1)有完整的屏蔽体(2)屏蔽体良好接地

②交变电场屏蔽

在交变电场情况下,导体间的电场感应是通过耦合电容起作用,为了减少这种影响,就要减少耦合电容,其中的一个方法就是对被干扰电路采取屏蔽措施。

2.磁场屏蔽

磁场屏蔽的目的是消除或抑制恒定磁场或交变磁场与被干扰回路的磁偶合。通常,可以利用导磁材料和导电材料两种方法进行屏蔽。 磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽,其效果比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。

(1)利用高导磁材料进行磁场屏蔽

(2)利用导电材料产生反向的抵消磁场来实现磁场屏蔽

3.电磁场屏蔽

电磁场屏蔽是利用屏蔽体阻止电磁波在空间传播。电磁波在穿越屏蔽体时,会产生反射和吸收,导致磁场能量衰减。

电磁场屏蔽措施:(1)使用良导体(2)使屏蔽体有一定的厚度,以抑制电磁场,一般厚度要大于10倍的透入深度;(3)避免因开孔、缝隙等引起的屏蔽效果下降,孔缝的最大尺寸一般应小于最高频率电磁波波长的1/20。

六.屏蔽体设计原则与注意事项

屏蔽体的实际应用很广,包括专门的屏蔽室、设备的外壳或机箱、设备内部敏感单元的屏蔽盒及各种屏蔽线缆等。不同设备各自特点及不同工作环境,对屏蔽的要求不同,屏蔽体的设计也各有特点,但其基本的设计原则和处理方法是一致的。

一、屏蔽体设计原则

良好的屏蔽体设计应当根据屏蔽性能要求及实际情况选取最经济、有效的设计方案。为此,应当考虑以下原则:

1. 明确电磁骚扰源及敏感单元

2. 大致确定屏蔽体的屏蔽效能

3. 确定屏蔽方式

4. 进行屏蔽完整性设计

二、穿透和开口注意事项

1.要注意由于电缆穿过机壳使整体屏蔽效能降低的程度。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时,屏蔽效能降低30dB以上。

2.电源线进入机壳时,全部应通过滤波器盒。滤波器的输入端最好能穿出到屏蔽机壳外;若滤波器结构不宜穿出机壳,则应在电源线进入机壳出专为滤波器设置一隔舱。

3.信号线、控制线进入/穿出机壳时,要通过适当的滤波器。具有滤波插针的多芯连接器适于这种场合使用。

4.穿过屏蔽体的金属控制轴,应该用金属触片、接地螺母或射频衬垫接地。也可不用接地的金属轴,而用其它轴贯通波导截止频率比工作频率高的园管来做控制轴。

5.必须注意在截止波导孔内贯通金属轴或导线时会严重降低屏蔽效能。

6.当要求使用对地绝缘的金属控制轴时,可用短的隐性控制轴,不调节时,用螺帽或金属衬垫弹性安装帽盖住。

7.为保险丝、插孔等加金属帽。

8.用导电衬垫和垫圈、螺母等实现钮子开关防泄漏安装。

9.在屏蔽、通风和强度要求高而质量不苛刻时,用蜂窝板屏蔽通风口,最好用焊接方式保持线连接,防止泄漏。

10.尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽,并对所有引线用穿心电容滤波。

11.在不能从后面屏蔽指示器/显示器和对引线滤波时,要用与机壳连续连接的金属网或导电玻璃屏蔽指示器/显示器的前面。对夹金属丝的屏蔽玻璃,在保持合理透光度条件下,对30~1000m的屏蔽效能可达50~110dB。在透明塑料或玻璃上镀透明导电膜,其屏蔽效果一般不大于20dB。但后者可消除观察窗上的静电积累,在仪器上常用。

七.总结

屏蔽是降低设备电磁辐射干扰方法的主要一种,在屏蔽的同时也应该注意滤波和接地的重要性。如使用平衡变压器、接地、隔离变压器、铁氧体磁环、光电耦合器、减小公共地的阻抗、减小互联电缆的环路面积、对电缆进行分组、将带宽减小到必要的程度 、减小输入阻抗、减小电路的环路面积、将敏感器件屏蔽起来、使用瞬间干扰抑制器件、改变工作频率、PCB电磁兼容布线等设计合理,就会对屏蔽效能要求甚少,有时候不屏蔽就可以满足性能要求。

范文四:电磁兼容性 投稿:邵铊铋

历史

过去在军事领域之外,对于电磁兼容性的研究并不严谨,而且大多数设备制造商并不关心电磁兼容性问题。但随着使用更低信号电压的现代数字设备的时钟频率迅速增高,电磁兼容性问题变得越来越重要。许多国家意识到这个凸现的问题,并对相关设备制造商颁布了政令,要求只有满足基本条件的设备才能够销售。

各国的相应的组织机构开始制定标准并维护政府指令,其中较为知名的国家组织有:美国的FCC、欧洲的CEN、CENELEC和ETSI及英国的BSI。还有众多国际组织致力于“推进各项标准化问题的国际合作”,当然也包含电磁兼容性标准。

其中最重要国际组织是国际电工委员会(International Electrotechnical Commission,IEC),它拥有多个电磁兼容性问题的全职分会。在IEC中协调这些分会的是ACEC,电磁兼容性问题的顾问委员会。

电磁干扰介绍

电磁干扰(Electromagnetic Interference),简称EMI,有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰;辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准,符合这些规章或标准的产品就可称为具有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。电磁兼容性EMC标准不是恒定不变的,而是天天都在改变,这也是各国政府或经济组织,保护自己利益经常采取的手段。

干扰的形成

干扰源与受干扰源

 无论何种情况下电磁相容的问题出现总是存在两个互补的方面:

 一个是干扰发射源和一个为此干扰敏感的受干扰设备。

 如果一个干扰源与受干扰设备都处在同一设备中称为系统内部的EMC 情况。  不同设备间所产生的干扰状况称为系统间的EMC 情况。

 大多数的设备中都有类似天线的特性的零件如电缆线、PCB 布线、内部配线、机械结构等这些零件透过电路相耦合的电场、磁场或电磁场而将能量转移。

 实际情况下设备间和设备内部的耦合受到了屏蔽与绝缘材料的限制而绝缘材料的吸收与导体相比的影响是微不足道的。

 电缆线对电缆线的耦合既可以是电容性也可以是电感性并且取决于方位、长度及接近程度的影响。

公共阻抗的耦合  公共阻抗耦合线路是干扰源与受干扰设备共用电路阻抗所引起的。

 公共导线也因两个电流环之间的互感而引起或因两个电压节点之间的互容耦合而引起。

 对于传导性的公共阻抗耦合的解决是将连接线分离使系统各自独立避免形成公共阻抗。

发射  来自PCB 的发射:在大多数设备中主要的电流源是流入PCB 板上的电路中这些能量借由PCB 板所模拟成的天线而将干扰辐射出去。

 来自电缆线的幅射:干扰电流以共模形式产生于在PCB 和设备内部其他位置形成的对地噪声并沿着导体或者屏蔽电缆的屏蔽层流动。

 传导发射:干扰也可能从其他电缆以感性或容性方式偶合到电缆线上。

 产生的干扰可能以差模(在火线与中线或在信号线之间)或共模(在火线/中线/信号线与接地间)或者以二者的混合形式出现。

 对于电源部埠需要测量每一个相线/中线与在电源电缆远端地之间的电压。  差模发射通常与来自电源的低频开关噪声联系在一起。

 共模发射则是由于更高频率的开关元件、内部电路源或电缆的内部偶合引起的。  电路的分布电容分布广泛。若没有屏蔽物体的话,取决于与其他物体接近的程度。由于周围环境有较高的电容,部分屏蔽的机壳实际上会使耦合更加严重恶化。

电磁兼容性分析角度编辑

电磁兼容性包括两方面:EMI(电磁干扰),EMS(电磁耐受)两方面。

EMI分类

CE(传导干扰),RE(辐射干扰),PT(干扰功率测试)等等

EMS分类

:ESD(静电放电),RS(辐射耐受),EFT/B(快速脉冲耐受),surge(雷击),CS(传导耐受)等等

以上的各种试验都要由专门的实验室进行测试。是电子类商品进入市场前要取得认证的必要条件。中国这样的实验室很多,大部分集中在深圳等地。

电磁兼容性试验与检测的试验室有环境可靠性与电磁兼容试验服务中心、航天环境可靠性试验中心等机构。

EMC 对策

由于微电脑的依存度正不断提高,设备的大量使用,复杂了我们的电磁环境,因此外来的干扰如脉冲噪声、放射电磁场、静电、雷击、电压变动等,所引发的误动作产生当机甚至破坏的情形,如无线电的通讯、雷达、大哥大、电视游乐器⋯⋯等,往往干扰到电视,甚至于造成医疗器材使用中的误动作,影响到飞航的安全。

国际上对于电子、电器、工业设备产品的抗扰性测试日渐重视,且趋向整合以IEC(International Electrotechnical Commission)国际规格为测试标准,欧 洲共同体率先制定EMC防治法规,于1996 年起全面实施抗扰测试。

电源方面  三相入力电源在NFB(无熔丝断路器)与变压器间装噪声滤波器(Noise Filter),此滤波器的输入线愈短愈好。

 电源及大电流导线紧贴电气箱之底部,并沿着边角布线。

 开关式电源供应器加装隔离罩以防辐射性发射干扰,滤波器选用器选用π型或T 型可抑制宽波段噪声,陶铁磁体(Ferrite)材质可抑制射频噪声。

 电源线两端考虑采隔离接地,以免接地回路(Ground Loop)形成共同阻抗耦合(Common Impedance Coupling)将噪声耦合至信号线。

 电源线与信号线尽量采用隔离或分开配线。

 电源变压器应加隔离(Shielding),外壳须接地良好。

 单相AC 控制线建议采用绞线。

 直流导线建议使用绞线来配线。

 避免将电源与信号线接至同一接头。

信号线方面

 信号输入线与输出线应避免排在一起造成干扰。

 应将CABLE剩余不用之线单端接地,以避免形成感应回路。

 接近电源线附近的信号线考虑采用捻合(Twist)。

 不同类别的信号线避免混杂接在一个连接头上,宜按类别分类并加地线隔离。  输入信号线与输出线尽量避免同在一个接头上,如不能避免时应将输入与输出信号错开。

 敏感性较高之低准位信号线,除采用绞线外可加隔离遮蔽。

模拟信号方面

 高频的类比信号及脉波信号线建议采用隔离线。

 高频类比信号线采用同轴式隔离线,低频之类比信号线采用绞线,必要时可外加隔离遮蔽,绝不可使用同轴隔离线。

 连接头安装位置须清洁处理,接头及金属面的接触电阻须小于2.5m欧姆。  类比电路干扰以波形失真为主,抑制方法主要在滤波器选用的特性,例如;带宽、频率响应值。

 类比信号线与数位排线必须相互垂直。

数字信号  避免使用未隔离遮蔽的导线来传送数位信号,宜使用多股绞线外加隔离线。  数位电路干扰以外在磁场干扰为主,应加隔离措施。

 数位电路易受高能电场干扰,须使用隔离线隔离,以能防止1∼10MHz频段之高能电场200V/m 干扰为最佳隔离选择。

 数位电路以抑制邻近电路脉波与尖波(Spikes)干扰为主。

 数位电路传送避免使用过长且未加隔离之导线。

电路设计方面  具干扰性的回路,如时脉、驱动器、交换式电源的ON和OFF、振荡器式控制信号,应加隔离遮蔽。

 各型PCB电路设计尽可能选用低噪声零组件,且须考虑噪声变化与环境温度变化之关系。

 陶铁磁体铁芯(Ferrite core)适用于高频滤波,但须注意经由此线圈负载功率损耗。  稳压器须考虑抑制线路间共通阻抗耦合(Common Impedance Coupling)EMI问题。  振荡器本身输出越小越好,如须要较大输出,宜由放大器放大。

 功率放大应予隔离以防止辐射性发射。

 电解质电容器适于清除高涟波(High Ripple)及暂态电压(Transient Voltage)变化。

 动力线的干扰有低压(或瞬间断电)超压及突波,这些干扰通常来自于电力开关的动作、重负载的开与关之瞬间、功率半导体动作、保险丝烧断时、雷电感应…等。  须考虑下述项目来抑制:

1. 使用电源滤波器。

2. 适当的电力分配。

3. 受干扰的装置改用另一电路。

4. 将电子零件及滤波器适当的包装。

5. 使用隔离变压器。

6. 装置压敏电阻。

 交流电磁接触器线圈、电磁阀,皆须联结火花消除器。

 电磁开关之热电驿输出侧须联结三相火花消除器。

 直流继电器线圈联结二极管,以供反相电压保护。

 火花消除器距离负载侧愈近愈好。

 把突波吸收器装于电路开关和噪声滤波器之间,线与线间,线与接地之间,将能有效吸收突波。

配电箱设计  配电箱采用金属制,如焊接技术没有问题(不会变形),采用接缝全焊方式,假使无法全焊接合面的空隙尽可能缩小。假使配电箱是用螺丝组立方式,须把接触的面漆刮掉,以便取得较佳的导电性。

 配电箱难免会开孔来做电缆线的出入口,电波会通过这些孔就无法通过测试,因此开孔应尽可能的缩小,没有使用到的孔须用金属做的盖子盖起来,金属与金属的接触面漆须刮掉,且须用工业环境用的导电垫片。

 配电箱的门在关闭时,和配电箱本体的接触面,须用工业环境用的导电垫片,使其紧密的接触,如基于成本的考虑可用分布紧凑的间距采用固定式的螺丝锁紧。  配电箱门须留接地用的端点,接地面必须防漆。

范文五:EMC电磁兼容 投稿:梁贙贚

EMC 电磁兼容基础知识(一)

1.1 电磁兼容概述

电磁兼容是一门新兴的综合性学科。 电磁兼容学科主要研究的是 如何使在同一电磁环境下工作的各种电气电子设备和元器件都 能正常工作,互不干扰,达到兼容状态。我公司的电磁兼容研究 主要针对电气电子设备, 同时也涉及到如生产中的静电放电、 电 磁辐射对人体的影响等方面。

1.2 电磁兼容性的基本概念

1.2.1

电磁骚扰与电磁干扰 电磁骚扰是指任何可能引起设备性能降低或对有生命物质产生 损害作用的电磁现象。由机电或其他人为装置产生的电磁骚扰, 称为人为骚扰;来源于自然现象的电磁骚扰,称为自然骚扰。 电磁干扰则是指由电磁骚扰引起的设备或传输通道性能的下降。 所以骚扰和干扰的含义是不同的。 从概念上讲,骚扰是一种电 磁能量,干扰是骚扰产生的结果或后果。 电磁干扰产生于骚扰源;大量骚扰源的存在造成电磁环境污染, 导致电磁兼容性问题尖锐化。主要表现在: 同时工作的电子设备的总数在增长, 电子设备的数量每 4~5 年增加一倍; 发射机的功率在增加, 如某些雷达的发射脉冲功率达几 十甚至几百兆瓦; 许多无线电频段严重超载, 以致对不同类型的电子设备 不得不多次反复使用同一频段; 电子设备在运行时产生的电磁骚扰电平不断提高。 如某 些医疗设备运行时产生的干扰电平可达每米几百伏。

1.2.2

电磁兼容性(EMC-Electromagnetic Compatibility) 电磁兼容性 ) 电子设备受电磁骚扰的影响而出现故障或性能降级, 就称为设备 对电磁骚扰敏感。 如何在设备与电磁环境之间寻求一种协调的关 系和共存的条件,这就是电磁兼容性技术。

1.2.3

电磁兼容常用名词术语 为了描述电磁骚扰与电磁兼容性, 需要引入许多名词术语, 国家 军用标准 GJB72-85《电磁干扰和电磁兼容名词术语》一书有详 细的内容,这里我们仅选其中的一部分介绍给大家。 EMC( Compatibility) 电磁兼容性 EMC(Electromagnetic Compatibility) 设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态, 即该 设备不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备的电磁发射导

致不允许的降级; 也不会使同一电磁环境中其他设备因受其电磁 发射而导致不允许的降级。 EMI( 电磁干扰 EMI(Electromagnetic Interference) 电磁骚扰导致电子设备相互影响, 并引起不良后果的一种电磁现 象。 辐射发射 RE (Radiated Emission) 通过空间传播的、有用的或不希望有的电磁能量。 传导发射 CE (Conducted Emission) 沿电源或信号线传输的电磁发射。 EMS( 电磁敏感性 EMS(Electromagnetic Susceptibility) 设备暴露在电磁环境下所呈现的不希望有的响应程

度。 即设备对 周围电磁环境敏感程度的度量。 电磁敏感意味着电磁环境已经造 成设备性能的降低。 RS( 辐射敏感度 RS(Radiated Susceptibility) 对造成设备性能降级的辐射骚扰场的度量。 CS( 传导敏感度 CS(Conducted Susceptibility) 当引起设备性能降级时, 对从传导方式引入的骚扰信号电流或电 压的度量。

1.3 电磁干扰

1.3.1

电磁干扰三要素 电磁骚扰源,指产生电磁骚扰的元件、器件、设备或自 然现象; 耦合途径或称耦合通道, 指把能量从骚扰源耦合到敏感 设备上,并使该设备产生响应的媒介; 敏感设备,指对电磁骚扰产生响应的设备。 所有的电磁干扰都是由上述三个因素的组合而产生的。把它们称为电 磁干扰三要素。如下图所示。

图 1-1 电磁骚扰三要素 由电磁骚扰源发出的电磁能量, 经过某种耦合通道传输到敏感设 备, 导致敏感设备出现某种形式的响应并产生效果。 这一作用过 程及其效果,称为电磁干扰效应。 1.3.2 电磁兼容研究的主要内容 电磁兼容学科研究的主要内容是围绕构成电磁干扰的三要素进 行的,即对电磁骚扰源、耦合通道和敏感设备的研究。 骚扰源的研究包括其发生的机理、 时域和频域的定量描述, 以便 从源端来抑制干扰的发射, 通常采用滤波技术来限制骚扰源的频 谱宽度和幅值。 骚扰的耦合通道有二条:1,通过空间辐射;2,通过导线传导。 辐射发射主要研究在远场条件下骚扰以电磁波的形式发射的规 律以及在近场条件下的电磁耦合。 通常采用屏蔽技术来阻断骚扰 的辐射。 传导发射讨论骚扰延导线传输的影响。 通常传导发射通 过公共地线、公共电源线和互连线而实现。 电磁兼容的研究内容还包括电磁兼容控制技术、 测量技术、 分析 预测等。

1.1 基本的电磁兼容控制技术

最常用也是最基本的电磁兼容控制技术是屏蔽、滤波、接地。此外平衡 技术、低电平技术等也是电磁兼容的重要控制技术。随着新工艺、新材 料、新产品的出现,电磁兼容控制技术也得到不断的发展。

1. 屏蔽

主要用于切断通过空间的静电耦合、感应耦合形成的电磁噪声传播途径, 这三种耦合又对应于静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽,衡量屏蔽的质量 采用屏蔽效能这一指标。

2. 滤波

在频域上处理电磁噪声的一种技术,其特点是将不需要的一部分频谱滤 掉。

3. 接地

提供有用信号或无用信号,电磁噪声的公共通路。 接地的好坏则直接影 响到设备内部和外部的电磁兼容性。

1.2 电磁兼容标准

为了确保设备及其各单元必须满足的电磁兼容工作特性,国际有关机构、 各国政府和军事部门以及其他相关组织制定了一系列的电磁兼容

性标 准。标准对设备电磁骚扰发射和电磁抗扰度作出了规定和限制。电磁兼 容性标准是进行电磁兼容性设计的指导性文件,也是电磁兼容性试验的 依据,因为试验项目、测试方法和极限值等到都是标准给定的。

1.2.1

电磁兼容标准的制订

电磁兼容标准主要通过标准化组织来制订,国际上制定电磁兼容的主要 标准化组织如下表所示。

表 1-1 国际上主要标准化组织和标准

国家或组织 IEC 制订单位 CISPR TC77 欧共体 美国 CENELEC FCC MIL 德国 日本 VDE VCCI 标准名称 CISPR Pub.XX IEC XXXXX EN XXXXX FCC Part XX MIL-STD.XXX VDE XXX VCCI

IEC(国际电工委员会)有两个平等的组织制订 EMC 标准,即 CISPR(国际 无线电干扰特别委员会)和 TC77(第 77 技术委员会)。 CENELEC(欧洲电工标准化委员会)由欧共体委员会授权制订欧洲标准 E N (European Norm)。 FCC(美国联邦通信委员会)主要制订民用标准,关于电磁兼容的标准主要 包括在 FCC Part15 和 FCC Part18 中。 MIL-STD 是美国军用标准。 德国的 VDE(电气工程师协会)是世界上最早建立电磁兼容标准的组织 之一。 日本的 VCCI(干扰自愿控制委员会)是民间机构,其标准与 CISPR 和 I EC 标准一致。 我国的 EMC 标准化工作是在国家技术监督局的领导下进行的。 国内标 准以 GB、GB/T 开头。我国自从 1983 年发布第一个 EMC 标准(GB390 7-1983)以来,至今已发布了 47 个有关的国家标准,其中 32 个强制, 15 个推荐。我国的 EMC 标准绝大多数引进国际标准。其来源包括: 国际无线电干扰特别委员会出版物。例如 GB/T6113,GB14023 国际电工委员会。例如 GB4365,GB/T13926 部分引自美国军用标准。例如 GB15540 部分引自国际电信联盟有关文件。例如 GB/T15658 引自国外先进标准。例如 GB6833 根据我国自己的科研成果制定的标准, 例如 GB/T15708 为了世界贸易的 需要,我国的很多 EMC 标准都采用了 CISPR 和 IEC 标准。实际上,世 界上大多数国家采用 CISPR 和 IEC 的标准。

1.2.2

EMC 标准拟订的理论基础

EMC 标准的主要内容之一就是规定电磁骚扰和电磁抗扰度的极限值,极 限值的制订在理论上应该满足下图所示的原则:

图 1-1 EMC 标准拟订的理论基础

EMI 和 EMS 是相互对立的两个方面, 上图说明, 设备的 EMI 极限值与 E MS 极限值之间应该留有足够的余量(IM) ,即设备 EMI 发射要小于其抗 扰度(EMS) ,这样设备才有足够的抗干扰能力。另一方面,设备的 EMI、 EMS 实测值应该与极限值之间有足够的余量。 比如在 EN300 386 标准中, 辐射发射的极限值(EMI Limit)为 40dBuV/m,而辐射抗扰度极限值为 130dBuV。由此可见,EMI、EMS 极限值之间余量的重要性。

1.2.3

电磁兼容标准的分类

电磁兼容标准

可以分为:基础标准、通用标准、产品类标准和专用标准。 基础标准是制订其他 EMC 标准的基础,它描述了 EMC 现象,规定了电 磁骚扰发射和抗扰度的测试方法、测试设备和布置,同时定义了试验等 级和性能判据,但并不涉及到具体的产品。例如: IEC61000-X- X 系列标准。 产品类标准和专用标准是针对某种产品系列和专用产品的 EMC 测试而制 订的。它往往引用了基础标准的内容,同时根据产品的特殊性对测试作 出更加详细的规定。对于骚扰发射测试,它规定了产品的骚扰发射限值。 对于抗扰度试验,它规定了产品应该达到的试验等级和性能判据。如: CISPR11 EN55011:ISM 工科医设备的发射要求 CISPR22 EN55022:ITE 信息技术设备的发射要求 CISPR24 EN55024:ITE 信息技术设备的抗扰性要求 GB6833 电子测量仪器电磁兼容试验规范 通常专用的产品 EMC 标准包含在某种特定产品的一般用途标准中, 而不 形成单独的 EMC 标准。例如:计算机:GB9813-88:微型数字电子计 算机通用技术条件其中包括电磁兼容检测项目,要求按 GB6833.2~GB6

833.6、GB9254 进行。 通用标准是按照产品使用的环境来分类的,例如欧洲标准中分类是按下 表进行的。通用标准规定了设备应该在哪些端口作发射和抗扰度试验, 包括设备的交、直流电源端口、信号和数据线端口、机壳、接地点等, 同时也规定了可以依据的基础标准。 如: EN50082-1:居民区、商业区和轻工业区环境抗扰度通用标准 EN50082-2:工业区环境抗扰度通用标准 EN50081-1:居民区、商业区和轻工业区环境发射通用标准 EN50081-2:工业环境的发射通用标准

表1 -2 欧洲通用标准的分类

使用环境 民用、商用、轻工业区 工业区 通用发射标准 EN50081-1 EN50081-2 通用抗扰度标准 EN50082-1 EN50082-2

1.2.4

产品的电磁兼容标准遵循原则

产品依照标准的原则依照如此的顺序:专用产品类标准→产品类标准→ 通用标准

即一个产品如果有专用产品类标准,则他的 EMC 性能应该满足专用产品类标准的要求;如 果没有,则应该采用产品类标准进行 EMC 试验,如果没有产品类标准,则用通用标准进行 EMC 试验,以此类推。

1.1 电磁兼容测试技术简介

1.1.1

概述

电磁兼容测试是根据有关电磁兼容标准规定的方法对设备进行测试,评 估其是否达到标准要求。 产品在定型和进入市场之前 EMC 性能必须达到 标准要求。

1.1.2

EMC 测试项目

EMC 测量主要分两大类: 电磁干扰 EMI(Electromagnetic Intreference) 测试和电磁抗扰性 EMS (Electromagnetic Susceptibility)测试。

1.1.3

电磁发射

1. 辐射发射 RE(Radiated Emission) ( )

测试通过空间传播的电磁能量。

2. 传导发射 CE( Condu

cted Emission) ( )

测试沿电源线、控制线或信号线传播的电磁能量。

1.1.4

抗扰性 EMS

1. 辐射敏感度试验 RS(Radiated Susceptibility) ( ) :

测试被试设备对空间电磁骚扰的抗扰性。

2. 工频 磁场辐射敏感度试验 PMS (Power ncy magnetic susceptibility) )

检验电子电气产品对工频磁场的抗扰性。

freque

3. 射频场感应的传导敏感度 CS (Conducted susc eptibility) )

测试被试设备对沿电源线、控制线或信号线传输的电磁能量的敏感度。

4. 电快速瞬态脉冲群抗扰度 EFT /B(Electrical fast ( transient burst) )

模拟对电感性负载的切换(如继电器、接触器) ;对高压开关的切换(如 真空开关、六氟化硫)设备的干扰。放电波形为 5ns/50ns(上升沿 5ns, 半波时间 50ns)的脉冲串,脉冲串持续时间 15ms,脉冲周期为 300ms。 特点是上升时间快、持续时间短、能量低,但有较高的重复频率。

5. 浪涌抗扰度 SURGE

模拟电网中的故障;雷击(直接或间接)对设备的干扰,,电网中的开关 操作。放电波形为开路电压 1.2us/50us、短路电流 8us/20us 的脉冲。 特 点是上升时间慢(相对 EFT/B) 、持续时间较长、能量大。

6. 电压跌落与中断抗扰度 DIP/interruption

模拟由低压、中压或高压网络中的故障所造成(短路或接地故障)的电 压瞬时跌落和中断;以及由连接到电网的负荷连续变化引起的电压变化。

7. 电力线感应 接触(Power induction/contact) 电力线感应/接触( 接触 )

模拟室外信号线与电力线距离过近或接触故障。

8. 静电放电抗扰度 ESD(Electrostatic discharge) ( )

模拟操作人员或物体在接触设备时的放电以及人或物体对邻近物体的放 电。

1.2 EMC 测试结果的评价

对 EMI 测试结果以是否达到某个限制要求为准则; 对于 EMS 试验, 其性 能判据可分为四个等级: A 级:试验中性能指标正常; B 级:试验中性能暂时降低,功能不丧失,试验后能自行恢复; C 级:功能允许丧失,但能自恢复,或操作者干预后能恢复; R 级:除保护元件外,不允许出现因设备(元件)或软件损坏或数据丢失 而造成不能恢复的功能丧失或性能降低。

1.3 产品 EMC 设计的重要性

产品的 EMC 设计是保证产品的 EMC 性能,而产品的 EMC 性能的好坏 直接涉及到电子产品的市场准入;随着电子设备的大量运用,各国都感 觉到产品 EMC 性能的重要性, 纷纷从法规上提出对进入本国市场的电子 产品的 EMC 要求,如:

欧共体--89/336/EEC DIRECTIVE------明确要求产品 必须符合欧共体有关 EMC 标准要求,否则不得在欧共体市 场销售。违者将可能受到罚金及市场禁入的惩罚。 美国则要求进入本国的通信产品必须符合 FCC PART 15 与 68

的要求; 韩国则要求通信产品必须符合 EMC 要求,否则不发给 入网证。 中国家电产品已强制执行 EMC 标准;通信电源产品 2 001 年 10 月已开始执行 EMC 标准, 而公司部分产品开发受 此影响,进度推迟。

另外产品的 EMC 性能好坏,还关系到产品的稳定性,影响客户满意度; 主要表现在:

产品 EMC 设计考虑不周易引起内部串扰,影响产品稳 定性; 抗外部干扰能力差,工作难稳定; 产生干扰会引起客户投诉。

最后产品的 EMC 性能好坏还与产品的竞争力密切相关。 相同的产品有还 是没有通过 CE 认证在市场竞争中常常可以起到决定性的作用。

所以我们为了参与国际竞争, 成为国际化的大公司就必须进行产品的 EM C 设计,解决产品的 EMC 问题。

1.4 产品的认证

产品通过特定的测试流程,表明产品符合相应政策、法令、法规的过程, 称产品认证。以 CE 认证为例,简述产品认证的基本流程如下:

产品 EMC、安规性能达到标准要求; 提出认证要求,联系认证公司(Competent Body)进 行认证测试(自我宣称方式不需要该步骤); 认证公司给出认证证书(COC)、报告; 签署符合性声明(Declaration of Conformity,由专业 实验室负责); 在产品上贴上 CE 标志;

任何产品都要经过测试,发表 DOC 声明,加贴 CE 标记才能最后进入欧 洲市场。其他国家的产品认证过程也与此相似。CE 标记如下图所示,可 按比例缩放。

图 1-1 CE 标记图

范文六:汽车电磁兼容技术论文 投稿:黎根栺

汽车电磁兼容技术论文

摘要:在电路板设计中,根据电路在汽车上发挥的功能及位置的不同,将执行器电路、传感器电路、系统控制电路分开设计,形成不同的电路模块,使不同模块的电源,搭铁(金属车体)线分开,减少不应有的耦合,提高绝缘阻抗。为避免干扰,应先将电源传输到各个模块,而后分别进行滤波、稳压、供电。模块中的数字地与模拟地分开,工作地与安全地一点连接。

汽车电子产品正朝着日益增多的趋势发展,电子技术在解决汽车的经济性、安全性、舒适性等方面起着非常重要的作用。越来越多汽车电子产品的开发与应用,带来了一个不容忽视的课题——电磁兼容性的研究。电磁兼容性是指电气装置或电气系统不产生干扰或不受环境干扰,工作在指定环境中的能力。汽车电子设备所产生的电磁波会对周围的环境带来电磁污染,同时,外界的无线电干扰也会给汽车上的电子产品的正常工作带来不利影响。因此,如何解决汽车电子设备的电磁兼容问题,提高汽车的可靠性和安全性,保证行驶的汽车不干扰周围设备的正常工作,已成为一个非常重要和迫切的研究课题。 1汽车的电磁环境

汽车的电磁环境是指汽车在行驶过程中,车上的电子电气设备承受来自车内,车外各种各样的电磁干扰,以及汽车电子设备向外界辐射的电磁干扰。

1.1车载干扰源

车载干扰源主要是指车上各种电子电器系统产生的电磁干扰。汽车中的电子电气设产

生的电磁干扰是由于汽车上使用的电子产品中有许多导线、线圈和带有触电的电器,都具有不同的电容和电感,而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡回路。当电器设备工作产生火花时,就会产生高频振荡并以电磁波形式发射到空中,对汽车上机周围数百米范围内德收音机,电视机和其他无线电装置的正常工作,产生不同程度的干扰。汽车产生的干扰不但会影响外界电子电器设备的正常工作,而且会影响自身电子电器设备的正常工作。

汽车的电磁干扰源主要是发动机的点火系统,其干扰波来自点火系统次级电压的高频振荡。其次,在发电机负载电流突变和整流时也会产生电磁波。起动机、发电机、闪光器、触点式电磁振动电喇叭、雨刮器、仪表系统等也都会产生较小的传导干扰和辐射干扰的电磁波。

汽车电器产生的干扰电磁波具有脉冲特性且频带较宽,其频率一般在0.15—1000MHz之间。汽车电器产生的干扰电磁波,分传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰电磁波,是通过汽车导线直接输入无线电设备和电子设备内部的,而辐射干扰电磁波则是在空间传播,通过天线(如点火系高压线就相当于天线)输入无线电设备内部。

1.2外部环境对汽车的电磁干扰

由自然想象,社会环境等引起的外部电磁干扰对汽车电子电器系统的影响也较为严重,外部电磁干扰是指认为的各种电器设备,如:高压输电线、电车、广播电视设备及无线电通讯设备等所辐射出来的对汽车起干扰的电磁辐射及由雷电等自然现象引起的电磁干扰。研究表明,静电放电和雷电会产生很大的瞬变电压和场强,如图1和图2 所示。

有实验表明:在500Kv输电线下离地高2m的电磁干扰为60Hz,在各种通讯设备附近的电磁干扰则更为突出。

所有这些电磁干扰会通过线束,车身或由空中传递过来,干扰汽车的传感器、ECU、执行器等电子器件,从而使它们的工作性能难以发挥,由此影响汽车行驶的安全性,可靠性及稳定性等等。 2汽车电磁兼容性标准简介

汽车电磁兼容性标准是汽车电磁兼容设计,仿真和测试的基础,它就整车和零部件的抗干扰水平、干扰限值、测试方法、测试环境等做了规定。

我国在吸收发达国家经验的基础上,制定了汽车电磁兼容性标准,明确了测量方法及最大干扰的允许值。国家标准GB18655-2002《用于保护车载接受机的无线电骚扰特性的限值及测量方法》是汽车及其零部件的电磁兼容性技术标准之一,该标准于2002年2月22日批准发

布,2003年3月1日开始实施,属于国家强制性标准,主要用于考察汽车及其零部件产生的各种电磁干扰对车内无线电接收机的干扰程度,并以干扰限值形式加以限制。该标准规定了0.15—1000MHz频率范围内的无线电干扰限值和测量方法,适用于任何车辆及其电子或电器零部件,其限值用于保护车载接收机免受车内的零部件或电子模块产生的电磁干扰。

3汽车防止电磁干扰的措施

无论是汽车内部还是外部的电磁干扰对车用电子设备尤其是ECU(电控单元)影响都很大,电磁干扰会严重影响汽车电子设备的工作性能。众所周知,半导体元件对脉冲电压非常敏感,当瞬变电压值超过其电压值时,半导体元件会被击穿而损坏,而脉冲信号一旦被ECU误认为输入信号便会使电子设备做出错误的判断,以致产生故障。因此,为了防止异常现象发生且允许汽车电子设备在这种环境下正常工作,要求在汽车上采用一些防干扰措施,以保证车用电子设备的正常工作。

抗干扰的基本技术一是消除干扰源,二是防止干扰信号的串入。下面介绍几种提高汽车抗干扰性能和抑制其产生电磁干扰的基本技术。

1)电路设计模块化。在电路板设计中,根据电路在汽车上发挥的功能及位置的不同,将执行器电路、传感器电路、系统控制电路分开设计,形成不同的电路模块,使不同模块的电源,搭铁(金属车体)

线分开,减少不应有的耦合,提高绝缘阻抗。为避免干扰,应先将电源传输到各个模块,而后分别进行滤波、稳压、供电。模块中的数字地与模拟地分开,工作地与安全地一点连接。

2)加阻尼电阻。在点火装置的高压电路中,串入阻尼电阻,削弱火花产生的干扰电磁波。阻尼电阻值越大,抑制效果越好。但阻尼电阻太大,又会减少火花塞电极间的能量。阻尼电阻一般用碳质材料制成,电阻值约为10—20K。阻尼电阻加在点火线圈端和火花塞接头端。

3)加并联电容。在有可能产生火花出并联电容,如在发电机调节器的输出端与接地端之间并联0.2—0.8uF的电容,在闪光继电器的线圈并联0.5uF电容。

4)金属屏蔽。为了防止外部的电磁波对车上一些传感器信号的干扰,在设计的过程中,传感器线一般会采用屏蔽线或双绞线。一般情况下,车上的轮速传感器线,喷油嘴线和CAN通讯线都采用双绞线,而点火线圈线,曲轴位置传感器线和凸轮轴位置传感器线一般都使用屏蔽线。

5)优化布线。合理布线,合理规划线束,使大功率干扰电路应尽可能紧靠负载,小功率敏感电路紧靠信号源,尽量分开大功率电路和小功率电路,减小线束间感应干扰和辐射干扰。

范文七:浅析电磁兼容性 投稿:贺檕檖

中图分类号:TN 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2013)09-0157-01

  当今,各种各样的电子设备被人们在各种场合中使用,这给人们的日常工作和生活带来了一定的帮助,但在某种情况下由于多种多样电子设备的运用难免会产生电磁干扰,所以应该对电子设备的电磁兼容性和抗干扰能力进行一定的研究。

  1、电磁兼容和电磁干扰的相关知识

  1.1 电磁兼容的概念

  国际相关组织对电磁兼容给予了以下的定义:电磁兼容是指电子系统或电子设备在自身所处的电磁环境中可以正常工作,但它们对其他电子系统或设备不造成干扰。所以电磁兼容性包括两个方面:第一个是电磁干扰,第二个是抗电磁干扰。所谓的电磁的干扰是指电子类的产品自身工作后产生的电磁波对产品自身周围的其他电子设备所造成的干扰,抗电磁干扰是指电子类产品自身对外来的电磁波的干扰防御能力。

  1.2 电磁兼容设计的目的

  电磁兼容设计指的是电子产品设计人员在对电子设备或电子系统进行预期的电磁环境中能够实现电磁兼容的目的。所以说,电磁兼容就是指电子产品设计人员在对电子设备或系统进行设计时能够满足电磁兼容标准所规定的两种能力,第一种是在预期的电磁环境中电子产品性能没有降低,第二种是所设计的产品对自身所在的电磁环境中对其他电子设备不会造成电磁干扰。

  1.3 电磁兼容领域的发展概况阐述

  世界上所有的国家对电磁干扰都表现出了一定的重视,并且各个国家也早已着手发展电磁干扰技术,对于有关的检测和认证标准也做出了相关的规定。各个国家所规定的标准有所不同,并且一些国家按照自身所规定的标准对电气类产品的引进和流通也做了相关的规定,对于不符合标准的产品,这些国家要么限制对这些产品的引进要么限制对该类产品的销售和流通。世界上一些发达的国家和组织对该标准都十分重视,例如美国制订了FCC标准、欧盟制定了EEC法规、其他发达国家像日本、韩国、新加坡、加拿大等国家都有自己国家的与电磁干扰相关的法律和法规出台。对与电磁干扰的技术标准,国际电工委员会也做了相关的规定并下发了相关的文件。所以我国也应该掌握一定的电磁兼容和电磁干扰的相关知识,这对于我国电子产品的设计、发展和出口都有一定的有利方面。

  2、电磁干扰的原理和对电磁兼容性进行改善的相关措施

  2.1 电磁干扰产生的原因分析

  在多种影响电磁兼容性的原因当中,电磁干扰是对其产生影响的主要原因。所以我们对电磁干扰产生的原因进行分析之后,我们才能采取相应的方法和技术来对电子产品的电磁兼容性进行提高。电磁干扰共分为内部干扰和外部干扰两个方面。内部干扰主要是指电子产品中的各个电子元件之间的相互干扰,它主要分为四个方面:第一是因电源线路和接地不良。第二是导线或信号线之间因互相耦合或互感。第三是因设备内部元件的散热或稳定性。第四是大功率或高压元件所产生的磁场和电场。外部干扰是指电子设备和系统外所产生的干扰。它也包括四个方面:第一是外部高压或电源漏电。第二是外部大功率设备磁场互感耦合。第三是空间电磁。第四是因产品工作环境的温度不稳或系统设备内部元件参数改变。

  2.2 电磁干扰的传播途径

  电磁干扰的传播途径有三种:第一种是干扰源频率较高的时候干扰信号以平面电磁波的方式向外辐射电磁能量。第二种是干扰信号通过绝缘电介质,以漏电或耦合形式经公共阻抗的耦合进入系统。第三种是通过直接传导方式进入系统。

  2.3 对电磁兼容性进行改善的措施

  电磁兼容性改善的措施主要有三种:第一种是接地,接地是为电子设备提供安全和为设备提供信号参考地的必经路径,理想的接地平面并不存在,但我们可以对其进行研究和设计从而为接地找出合适的电位。第二种是屏蔽,屏蔽就是利用电磁体的封闭面对电子设备内外两侧的空间进行电磁隔离,在设计的时候可以对干扰源和被干扰体进行屏蔽,一般屏蔽能达到40dB的隔离效果。第三种是滤波,在滤波的时候我们经常使用的是滤波器和电容,这种方式是在各种干扰信号和噪声中提取有用信号的一种技术,该技术能够降低干扰提高系统工作的稳定性。

  3、结语

  电磁兼容和电磁干扰技术是一种新兴的技术,这当中包含了电子学和电磁学等方面的综合知识。我们在日常生活和工作中经常通过各种手段去减少减小电磁的干扰,但是不能完全避免电磁干扰,只能把它控制在一个合理的范围内,使其不对其他电子设备造成影响。另一方则是面要提高电子设备的抗干扰能力,使其不会被控制在合理范围内的电磁干扰所影响。

  

  参考文献:

  [1]张玉怀,电子产品的电磁干扰和控制策略论述。上海:电子技术,2008。

  [2]范峰岩,电磁兼容与电子设备设计的屏蔽技术。山西:山西电子技术,2008。

  [3]张峰,电磁兼容的分析与可靠性设计。电子质量,2004。

  [4]王权利,电磁兼容和电磁干扰探析。武汉:信息通信,2012。

范文八:电磁兼容指令2014-108-EC 投稿:卢腿膀

电磁兼容指令2014/108/EC

根据2014年2约16日EMC指令最新协调标准目录修改EMC协调标准内容

在欧盟,音视频产品除了应满足LVD要求,还应满足电磁兼容(EMC)指令的要求。旧EMC指令89/336/EEC始定于1989 年,后经过了三次修订。2004年12月31日,欧盟公布了新EMC指令2004/108/EC,旧EMC指令89/336/EEC 也于2007年7月20日作废。到2009年7月20日,符合旧指令的设备将不能在市场上销售。

与旧指令相比,新EMC指令2004/108/EC对“设备”和“固定成套设备”进行了准确的定义;取消了要求第三方机构强制性参与的合格评定程序,只保留了基于模式A(内部生产控制)的合格评定程序;增强了设备的可追溯性。

电磁兼容指令(2004/108/EC)指南 Guide for the EMC Directive 2004/108/EC(2007-05-21)

2014年3月29日,在新立法框架(NLF)下,欧盟对EMC指令进行改写,重新编号为2014/30/EU。改写指令的目的在于与欧盟新立法框架相一致,主要就供应链的可追溯性、改进市场监督规定、严格合格评定和检测机构要求、以及严格控制CE标志的使用进行了规定。

1. 基本要求

欧盟EMC指令包含了电磁干扰(EMI)和抗干扰(EMS)两方面。在保护要求方面,指令要求设备应依据现状进行设计和制造,以确保设备产生的电磁骚扰不超过无线电通讯设备或其他设备不能按预期用途正常运行的水平;并且设备对预期使用中遇到的电磁骚扰应有抗扰性,预期性能没有无法接受的降低。

2. 协调标准

对应于音视频产品的电磁兼容协调标准为EN 55013(无线电骚扰)、EN 55020(抗扰度)、EN 61000-3-2(谐波电流)和EN 61000-3-3(电压波动)。具体要求见下表[注1]:

第3栏的“推断符合性中止期”(DoC)的全称为“被替代标准的符合推断性的中止期”(Date of cessation of presumption of conformity of superseded standard)。对于某一版本的标准,如EN 55013:2013,超过DoC(2016年4月22日),被替代标准EN 55013:2001及其修订A1:2003和A2:2006不再具有推断符合性。对于标准的修订件,如EN

61000-3-2:2006/A1:2009和A2:2009,超过其对应的DoC(2012年7月1日),被修订的标准EN 61000-3-2:2006必须与此修订件A1:2009和A2:2009一起使用才具有推断符合性。这个“DoC”与新标准发布日期的间隔相当于新旧版本标准替换的过渡期,一般为3~5年。 另一个查询特定协调标准情况的方法,是进入CENELEC网站,SEARCH该标准。SEARCH的结果将显示该标准的详细信息,包括相关指令、制定的阶段过程、标准的发布日期(Date of Publication,Dop)和撤销日期(Date of Withdraw,Dow)等。Dow与上述的DoC相当。最新协调标准目录如下:

EMC指令(2004/108/EC)最新协调标准清单(OJ C 53, 25.2.2014, p. 4–25) (2014-02-25)

3. 合格评定程序

在EMC指令中,采用模式A的合格评定方式。制造商必须拟制技术文件来证明符合保护要求,这包括设备符合相关协调标准的证据,或者如果不使用或部分使用协调标准时一份详细的技术理由。制造商必须采取一切必要的措施保证设备依据技术文件进行生产。制造商也需要完成EC合格声明并加贴CE标志。制造商还可以自愿选择公告机构参与合格评定过程。对于设备的合格评定程序见下图:

首先,制造商需要根据相关EMC现象对设备进行EMC评定,以确保设备满足保护要求。EMC评定需要考虑设备所有正常预期工作条件。如果设备有不同的配置,EMC评定要确保在制造商确定的预期用途的所有典型配置下,设备满足保护要求。EMC评定有三种方式:① 使用EMC协调标准;② 不使用协调标准,而是制造商使用自己的方法;③ 两者的混合。制造商可以请第三方为其进行EMC评定,或协助其进行部分评定,但责任仍在制造商。

(1) “最坏情况”方法

如果设备有不同的配置,可以只对最可能造成最大骚扰和最容易受到骚扰影响的配置进行EMC评定,这种方法被称作“最坏情况”方法,旨在减少评定的成本。

(2) 使用EMC协调标准

正确使用涵盖EMC指令所有基本要求的相关协调标准,相当于进行详细的EMC技术评定。这是证明EMC符合性的最常用和优选的方式。当投入市场的单个设备符合在欧盟官方公报(OJEU)上公布的最新整合版本的相关协调标准的EMC要求,可推断其符合EMC指令的保护要求。

当新协调标准实施时,需要对新版标准进行EMC评定,主要是针对那些直接影响设备EMC特性的变更,有时可能需要重新检测;如果希望继续使用旧版标准,则需要增加其他技术解决方案。选择适当的协调标准是制造商的责任。

(3) 没有使用协调标准的EMC评定如果不使用协调标准进行EMC评定,制造商须提供符合性的明确的证据。这种情况特别适用于那些新的却没有相关标准的产品。

对于特定设

备的评定依赖于:设备的自然属性(设备特性);预期用途;使用场所、EMC环境;产生的或影响设备的骚扰类型;环境条件;抗干扰的性能标准。

4. 技术文件

技术文件应使设备对于基本要求的符合性得到评定,它包括了如下所有必须的实际(技术)细节:

技术文件涵盖的产品识别;

设备的一般描述;

如果使用协调标准,则需要符合性证据,至少需要一份使用的协调标准的清单及其测试结果;

如果没有或部分采用协调标准,应提供满足指令基本要求所采取措施的描述,包括有关EMC评定的描述、测试报告、设计计算结果、实施的检查等;

如果制造商使用EMC指令附录III的评定程序,应包含公告机构的声明。

5. EC合格声明

EC合格声明必须至少包括以下内容(最低要求):

对于指令2004/108/EC的引用;

对设备的识别(型号、批号和系列号等);

制造商或其欧盟授权代理的名称和地址;

确保设备符合指令规定的合格声明所依据的标有日期的规范(即OJEU公布的协调标准); 合格声明的日期;

制造商或其授权代理的授权签字人的身份和签名。

如果遗漏了最低要求的任何内容,合格声明就被认为不完整而无效,并可能导致成员国的公告机构采取适当的措施。另外,当几个指令同时适用于同一设备时,制造商或其欧盟授权代理可自行决定是否将所有的合格声明合为一个声明。

6. 信息要求

设备识别信息:型号、批号、系列号或其他鉴别设备的信息,设备的识别信息必须清楚地与合格声明和技术文件相关联;

可追溯性信息:制造商、欧盟授权代理或产品投放市场责任人的名称和地址应在设备随附文件中,或在设备或包装上标出;

安装、使用和维修的信息:提供为符合指令保护要求而正确组装和安装所必需的信息,以及在用户手册上提供与预期用途相一致的设备的使用信息;

限制使用的信息:当不能确保设备在住宅区使用时符合保护要求,如居住环境下超过标准限值,设备随附文件和包装应指出限制在住宅区使用,如加注“在住宅区使用可能会造成干扰”的警告。

7. 公告机构

EMC指令中公告机构的参与是自愿性的,其目的在于帮助制造商(或其欧盟授权代理)审查制造商拟制的技术文件。公告机构是成员国主管当局指定的有能力审查技术文件的机构,应满足EMC指令附录VI规定的标准。

公告机构可以是EEA境内的机构,也可以是与欧盟在EMC指令领域有互认协议(MRA)的国家境内的机构。在EMC领域,与欧盟有互认协议(MRA)的国家有美国、加拿大、澳大利亚和新西兰、日本和瑞士。

EMC指令下的公告机构清单

8. EMC指令的实施

市场监督旨在保证产品在整个单一市场具有同等的保护水平。成员国有必要采取所有适当的措施,确保投入市场和投入使用的设备在正确安装、维修和按预期用途使用的情况下,符合EMC指令的要求。EMC指令使得市场监督机构可以获得制造商、欧盟授权代理、进口商、或将产品投入市场的负责人所提供的设备信息、EC合格声明和技术文件。

一般市场监督只发生在制造商对产品负有正式责任后。对于在贸易展销会、展览会或类似活动中陈列或演示的产品,如果展示设备旁有明显的标牌显示设备在符合EMC指令前不会投放市场和/或投入使用,并且在展示时已采取足够的措施来避免电磁骚扰,允许不符合设备在这些展会中进行展示。如未满足上述条件,成员国的主管机构将采取适当的措施,如停止演示、从活动中撤出产品、给予警告等。

各成员国负责EMC指令实施以及市场监督的政府部门

EMCD在各成员国的转化情况

范文九:EMC电磁兼容性 投稿:叶伐休

Iemc -电磁兼容性

EMC,Electro Magnetic Compatibility,电磁兼容性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。

1 主要包含

电磁兼容性electromagnetic compatibility(EMC)设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中

的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

电磁兼容性包括两方面:EMI(电磁干扰),EMS(电磁耐受)两方面。其中EMI包括:CE(传导干扰),RE(辐射干扰),

PT(干扰功率测试)等等;EMS包括:ESD(静电放电),RS(辐射耐受),EFT/B(快速脉冲耐受),surge(雷击),

CS(传导耐受)等等。

以上的各种试验都要由专门的实验室进行测试。是电子类商品进入市场前要取得认证的必要条件。中国这样的实验室很多,

大部分集中在深圳等地。

电磁兼容性试验与检测的试验室有环境可靠性与电磁兼容试验服务中心、航天环境可靠性试验中心等机构。

电磁干扰(Electromagnetic Interference),简称EMI,有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰主要是电子设备产生的干

扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰;辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给

另一个电网络或电子设备。为了防止一些电子产品产生的电磁干扰影响或破坏其它电子设备的正常工作,各国政府或一

些国际组织都相继提出或制定了一些对电子产品产生电磁干扰有关规章或标准,符合这些规章或标准的产品就可称为具

有电磁兼容性EMC(Electromagnetic Compatibility)。电磁兼容性EMC标准不是恒定不变的,而是天天都在改变,这也是

各国政府或经济组织,保护自己利益经常采取的手段。

2 硬件架构

控制器是锂电池卷绕恒张力控制器,采用符合PC/104总线规范的单板计算机(以下简称PC104)与基于FPGA的专用主机板相

结合的方法构建系统硬件。PC104中运行实时Linux,ClassicLadder及HAL作为实时模块加载到Linux系统中。

系统硬件框图如图1所示。其中ADS8361为12位模/数转换器,用于采集张力值等模拟量;AD5624为数/模转换器,用于控制

直流电机转速及气压阀压力值;FPGA控制所有外围芯片,并产生电机脉冲方向信号,同时对电机编码器信号进行计数;

CPLD控制I/O输入/输出点,并与FPGA交换信息。利用EMC2中HAL的实现原理,可编写组件将硬件系统所有设备抽象成引脚

和函数的形式,供软PLC在需要时加载。

3 相关历史

各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响,在一定的条件下会对运行的

设备和人员造成干扰、影响和危害。

20世纪80年代兴起的

电磁兼容EMC学科以研究和解决这一问题为宗旨,主要是研究和解决干扰的产生、传播、接收、抑制

机理及其相应的测量和计量技术,并在此基础上根据技术经济最合理的原则,对产生的干扰水平、抗干扰水平和抑制措施

做出明确的规定,使处于同一电磁环境的设备都是兼容的,同时又不向该环境中的任何实体引入不能允许的电磁扰动。

4 相关事件

6月7日消息,EMC今日宣布与京东商城签署战略合作备忘录,EMC将基于旗下多想技术与京东商城开展技术合作,

在开源云平台、云商业智能和大数据分析方面进行共同研发。据了解,EMC将与京东设立联合研发项目,EMC评估在京东

云平台和开放数据平台上利用Pivotal技术测试和开发面向终端用户的云商业智能解决方案,对京东大数据环境进行分析,

EMC将把一些云应用产品托管在京东云平台上,作为Saas和PaaS服务提供给终端用户,此外京东还将与EMC写作研发开源

Cloud Foundry项目。叶成辉介绍,EMC中国已经成为美国以外的最大基地,EMC在中国的研发团队已经超过了1600人,

分公司数量超过了21个,近五年在华收入增长了近5倍。未来将加速云落地,推进大数据业务,主导企业级的数据中心市场。

范文十:电磁兼容实验室 投稿:吕軂軃

实验室认可/资质认定对电磁兼容实验室的要求

国网南京自动化研究院 国家电网公司自动化设备电磁兼容实验室

汤效军

摘要:在电力行业各质检中心/电力试验研究院纷纷建立电磁兼容实验室并获得实验室认可/资质认定资质的情况下,本文就电磁兼容实验室在管理和技术方面如何满足实验室认可/资质认定的要求问题进行了讨论,并逐一列举了具体的要求条款和解释。本文提出的总结性论点对我国电力行业电磁兼容实验室在持续维护相关资质目标下的运行和管理具有一定的参考价值。

关键词:电磁兼容 实验室认可 资质认定 计量认证

0 引言

目前我国电力行业的实验室包括国网/南网直属的质检中心/实验室、各电力集团公司和省电力公司直属的电力试验研究院、有些地调实验室和各工程局实验室。随着我国社会的进步和电力行业发展对质量要求的提高,这种要求已归纳到对检测和校准实验室的规范和能力的要求上来。在当前情况下,上述实验室已经大部分通过了实验室认可和资质认定(有部份是国家级资质认定,有部份是地方级资质认定),这说明此类实验室在管理和技术两个方面均已能够按照实验室认可和资质认定的要求开展活动。

大家知道,电磁兼容技术是近年来刚刚开始迅速发展的设计和检测技术,它在产品性能和环境监测上具有举足轻重的地位,并在电力自动化技术领域扮演了越来越重要的角色。现在各个实验室基本上已经设立了电磁兼容检测试验项目,有的还专门成立了电磁兼容实验室。在实验室的运行中,有许多实验室人员虽然经过了质量管理体系培训,虽然学习过了《检测和校准实验室能力认可准则》和《实验室资质认定评审准则》(以下简称:认可准则和评审准则),但是对电磁兼容实验室在满足资质要求的前提下如何运行,有哪些具体要求条款,如何活学活用要求条款还是不太清楚,甚至感到比较茫然。因此,进一步说明实验室认可/资质认定对电磁兼容实验室的要求,逐项列出并解释要求条款的实际含义就显得十分必要了。

1 依据

电磁兼容实验室的管理和技术要求的评定应当以如下文件为依据:

z

z

z

z

z

z CNAS-CL01 2006 检测和校准实验室能力认可准则 CNAS-CL11 2006 检测和校准实验室能力认可准则在电气检测领域的应用说明 CNAS-CL16 2006 检测和校准实验室能力认可准则在电磁兼容检测领域的应用说明 CNAS-GL07:2006 EMC检测领域不确定度的评估指南 CNAS-WI14-01 2006 实验室认可评审工作指导书 国认实函[2006]141号 实验室资质认定评审准则

一般地,电磁兼容实验室需要满足《认可准则》和《评审准则》的要求。对于实验室认可,还需要满足认可准则在电气及电磁兼容领域的应用说明的要求。对于资质认定,还需要满足《十九条特殊要求》的规定。

下面在认为读者已经对《认可准则》和《评审准则》具有一定程度的理解的基础上,就电磁兼容实验室较为特殊的专门要求进行一些归纳总结和说明(未特别注明的代表实验室认可要求)。

2 人员要求

对电磁兼容实验室检验人员的要求:

(1) 实验室人员应具有相应的电磁兼容基础理论和专业知识,其中从事该领域的高中级技术人员的比例不低于技术人员总数的60%。注:由于电磁兼容测试设备和仪表多为贵重的、操作复杂的设备,所以实验室应经过评审对某些设备的操作人员进行授权。

(2) 检测人员应经过必要的培训和考核。什么样的培训算是达到要求的培训?实验室购买了仪表,自行培训是不是符合本要求?我们认为,应在测试标准的要求指导下,进行符合行业测试特点的培训才是必要的培训。外部培训可以达到不同实验室间进行标准理解、设备操作和检验过程的交流,不至于发生在一个实验室使用错误的方法的差错,因此是一个值得推荐的培训方式。

(3) 如果需要进行现场检测,应该委派具备专业知识和经验的人员进行监督现场检测。注:在进行现场检测之前,需要制定现场检测的方案,内容包括现场的场地环境、使用的仪表、被测设备的外部测试环境、客户对检测的方法要求、是否需要监督、安全考虑,以及现场的其它实际要求(如工作期限、食宿、交通,以及是否存在外部限制因素等)。资质认定要求:实验室应由熟悉各项检测和/或校准方法、程序、目的和结果评价的人员对检测和/或校准的关键环节进行监督。

(4) 资质认定要求:实验室应使用正式人员或合同制人员。不得使用临时雇佣的人员参加检验。

(5) 资质认定要求:实验室技术主管、授权签字人应具有工程师以上(含工程师)技术职称, 熟悉业务,经考核合格。对于依法设置和依法授权的质量监督检验机构,其授权签字人应具有工程师以上(含工程师)技术职称,熟悉业务,在本专业领域从业3年以上。

3 设施和环境条件要求

(1) 根据所申请认可的业务范围和相应标准,实验室应具备满足相应指标要求的试验场所:

z

z

z

z 辐射骚扰检测应具备开阔试验场和(或)电波暗室; 传导骚扰、骚扰功率检测应具备屏蔽室; 辐射抗扰度检测应具备开阔试验场或电波暗室或横电磁波室; 传导抗扰度检测应具备屏蔽室或保证环境引入的传导干扰比相应标准规定的抗扰度限值低20dB的试验场地。

(2) 实验室的检测仪器设备和辅助设备应满足GB 6113.-1995《无线电干扰和抗扰度测量设备规范》(采用CISPR 16-1)和所申请认可的业务范围及相应标准的要求。

(3) 开阔试验场

z 开阔试验场应满足GB/T 6113.104(等同CISPR 16-1-4:2004)《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第1-4 部分 无线电骚扰和抗扰度测量设备 辅助设备 辐射骚扰》中有关开阔试验场地物理特性、电特性和场地有效性的要求;

z 开阔试验场每年应按GB 9254(等同采用国际无线电干扰特别委员会CISPR 22《信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法》附录测量一次归一化场地衰减,并保证归一化场地衰减满足±4dB场地可接受原则;

z 开阔试验场的最小尺寸应满足3米法测试要求。对大型设备,测量场地应满足有关标准对场

开阔试验场应具备气候保护罩、转台和天线升降塔并符合GB/T 6113.104(等同

地的要求; z

CISPR16-1-4:2004)《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第1-4 部分 无线电骚扰和抗扰度测量设备 辅助设备 辐射骚扰 》的要求。

z 开阔试验场周围的电磁环境电平与相应限值相比应足够低,试验场地的质量按下述四级给予

a) 第一级周围环境电平比相应限值低6dB;

b) 第二级周围环境电平中有些发射比相应的限值低,但其差值小于6dB;

c) 第三级周围环境电平中有些发射在相应的限值之上,这些干扰可能是非周期的(即相对测试来说这些发射之间的间隔是足够长),也可能是连续的,但只在有限的可识别频率上;

d) 第四级周围的环境电平在大部分测试频率范围内都在相应限值之上,且连续出现;

其中,第四级场地不符合要求。

评审报告中应注明场地级别。 评估:

(4) 电波暗室

z

z 电波暗室的最小尺寸应满足3米法测试的要求; 进行辐射骚扰测试时,电波暗室的场地有效性应满足标准要求(如GB 9254-1998《信息技术

电波暗室的屏蔽效能应满足屏蔽室屏蔽效能的要求;

进行辐射抗扰度测试时,电波暗室内的测试空间场分布均匀性应满足GB/T 17626.3-2006(等设备的无线电骚扰限值和测量方法》); z z

同采用国际电工委员会IEC 61000-4-3:2002《射频电磁场抗扰度试验》

(5) 屏蔽室:

z 屏蔽室的屏蔽效能应能达到:

频率范围 屏蔽效能

0.014-1MHz >60dB

1-1000MHz >90dB

z

z

z

z 屏蔽室供电系统对屏蔽室金属壁应能承受基本绝缘耐压试验; 电源进线对屏蔽室金属壁的绝缘电阻及导线与导线之间的绝缘电阻应大于2MΩ; 屏蔽室的接地电阻应小于4Ω; 屏蔽室的主要谐振频率点应记录备查。

所用横电磁波室的类型应是符合国家/国际标准规定的;

横电磁波室应给出其工作频率的上限,其工作频率范围应满足所申请认可的业务和相应标准横电磁波室内场分布均匀性的大小应与受试设备的尺寸相适应,受试设备高度<空间高度的横电磁波室的输入电压驻波比应≤1.5;

横电磁波室的特性阻抗应为50Ω或者150±6Ω(3dB均匀区)。 (6) 横电磁波室: z z 的要求; z 2/3时, 在此区域内的分布不均匀度应小于±3dB; z z

(7) 应具备各种适当的接地措施并予以维护,如果需要,应提供到每个电气仪器或设备的地。需要对实验室的接地系统进行测试,并留下记录。

(8) 如果检测项目和/或所用的检测设备对背景电磁辐射敏感,应安装适当的电磁屏蔽、吸收、接地、隔离或滤波之类设施并予以监控和维护。

(9) 如果检测项目和/或所用的检测设备对静电敏感,应安装适当防静电工作台面、防静电地板、接地设施以及其他防静电用品。

(10) 实验室应配备的足够的电源容量,并确保试验电源特性,如电压额定值、频率额定值、电压稳定度、频率稳定度、谐波畸变等,符合检测规范要求或保证检测结果的不确定度在预计的范围内。

如检测标准和检测规范中没有明确,则电压应保持在额定电压的+/-3%,频率应保持在额定频率的+/-2%,总谐波畸变不大于5%。

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

求。

(16)

资质认定要求:未经定型的专用检测仪器设备需提供相关技术单位的验证证明。 实验室的检测工作电源应独立于空调、照明电源的单独回路供电。 实验室的面积应满足检测工作的需要,应为工作设备和所有必要的辅助设备和仪器保留存储实验室的检测操作区域应提供充分照明,一般实验室照明度应不低于250lux(一般阅览室为高压下检测设备,应按电压等级提供有充分的安全保护的房间或封闭区域和安全距离,在进资质认定要求:如果要使用实验室永久控制范围以外的仪器设备(租用、借用、使用客户的空间,应有足够的空间给需要数目的测试人员和管理人员。 300lux,起居室为150lux)。 行升压操作时应有2人操作。 设备),限于某些使用频次低、价格昂贵或特定的检测设施设备,且应保证符合《评审准则》的相关要

4 测试方法及结果要求

(1) 检测证书和报告中还应包括:

z

z

z

z

z

z

z 测量设备名称、型号、校准状态; 辅助设备名称、型号、校准状态; 与被测设备有关的辅助设备名称、型号、连接方式; 被测设备的连接图; 检测布置图; 检测数据; 计量单位应符合SI国际单位制要求(国际单位制是国际上公认的以7种基本单位加上其导出单位以及其倍数和分数组成的一种科学的单位制度)。资质认定要求:报告应使用国家法定计量单位(国家法定计量单位是国际单位制加上国家选定的其它计量单位)。例如:dB是电磁兼容测试中的常用单位,但是它不是SI单位,而是国家法定计量单位。虽然dB不是SI单位,但是它是与SI单位并用的单位,在国际标准中得到广泛采用,因此,在实验室认可检测报告中仍可使用。

(2) 资质认定要求:实验室应优先选择国家标准、行业标准、地方标准;需要时,实验室可以采用国际标准,但仅限特定委托方的委托检测。什么是特定的委托方呢?特定的委托方为:涉外检测、仲裁检验、司法鉴定和涉及对科研、生产有重大影响的项目的委托方。实验室自行制订的非标方法,经确认后,可以作为资质认定项目,但仅限特定委托方的检测。 但这里是指除委托性检测或具有试验性质的测试项目,可以采用非标准方法或委托方提供的方法。而法定检测、评定性检测和仲裁检测等需要出具证明作用的数据和结果的检测均应选择国家标准、行业标准和地方标准。

(3) 资质认定要求:检测和校准方法的偏离须有相关技术单位验证其可靠性或经有关主管部门核准。

5 其它要求

(1) 不确定度:检测实验室对定量检测结果应有测量不确定度应用程序,并应有能力评定测量不确定度。当检测产生数值结果,或者报告的结果是建立在数值结果基础之上,则需要评估这些数值结果的不确定度。对每个适用的典型试验均应进行不确定度评估。因检测方法的原因无法用计量学或统计学方法进行测量不确定度的评估时,实验室至少应尝试识别不确定度分量,并作出合理评估。若检测结果不是用数值表示的或者不建立在数值数据基础之上的(如合格/不合格,阴性/阳性,或基于视觉或

触觉以及其他定性检测),则不需要对不确定度进行评定。

电磁兼容试验项目的不确定度计算参考CNAS-GL07:2006 《EMC检测领域不确定度的评估指南》和JJF 1059-1999《测量不确定度的评定与表示》。

(2) 校准结果的确认:实验室应确认校准结果满足检测方法的要求。对于校准产生的校准因子,应通过评审,并加以采用。

(3) 特殊情况下的溯源:当溯源至国家计量基(标)准或国际计量基(标)准不可能或不适用时,则应溯源至公认实物标准,或通过比对试验、参加能力验证等途径,证明其测量结果与同类实验室的一致性。

(4) 分包:实验室检测标准规定的主要项目不应分包。资质认定要求:分包比例必须予以控制(限仪器设备使用频次低、价格昂贵及特种项目)。

(5) 采购及服务:对电气检测质量有影响的服务包括但不限于校准服务、标准服务、样品运输服务、检测设施设备维护服务等。

(6) 指令性计划:资质认定要求对政府下达的指令性检验任务,应编制计划并保质保量按时完成(适用于授权/验收的实验室)。例如:生产许可证的检验指令。

(7) 安全措施:资质认定要求实验室应建立并保持安全作业管理程序,确保化学危险品、毒品、有害生物、电离辐射、高温、高电压、撞击、以及水、气、火、电等危及安全的因素和环境得以有效控制,并有相应的应急处理措施。对于电磁兼容实验室,要防止辐射泄漏,防止人员在暗室的功率放大器工作时进入工作区域等。

(8) 环保措施:实验室应建立并保持环境保护程序,具备相应的设施设备,确保检测/校准产生的废气、废液、粉尘、噪声、固废物等的处理符合环境和健康的要求,并有相应的应急处理措施。对于电磁兼容实验室要防止辐射泄漏。

6 结 束 语

电磁兼容实验室是一个特殊的实验室,它的特殊性表现在电磁兼容参数的测试受到的影响量的来源较多,量值关系复杂。对于一项测试结果,重复性试验的一致性容易受到干扰。在分析一项测试结果时,可能的因素比较复杂,并且分析原因艰难。因此,电磁兼容实验室的质量管理体系更是比其它实验室要求高。本文所提出的一系列要求是在保证电磁兼容实验室满足《认可准则》和《评审准则》要求的基础之上附加的要求,有些比较具体,但是必须努力达到。

参 考 文 献

[1] CNAS-CL01:2006检测和校准实验室能力认可准则 (资料下载:http://www.cnas.org.cn/extra/col23/1153719823.pdf )

[2] 国认实函[2006]141号 实验室资质认定评审准则(资料下载:http://www.chinaitc.net/forum/dispbbs.asp?BoardID=73&ID=6668&replyID=&skin=1 )

[3] JJF 1059-1999 测量不确定度评定与表示(资料下载: )

[4] CNAS-GL07:2006 EMC检测领域不确定度的评估指南(资料下载: )

The Requirement of National Laboratory Accreditation &

Qualification Confirmation for EMC Laboratory

Tang Xiaojun

(Nanjing Automation Research Institute, 210003, Nanjing China)

Abstract: In this paper, several problems concerning how to satisfy the requirement of national laboratory accreditation (CNAS) and qualification confirmation (CMA) for EMC laboratory considering both aspects of management and technology are discussed. Also, each items of requirement are listed and explained one by one. The viewpoint suggested and summarized in this paper may have certain reference and guidance value for keeping the qualification of CNAS & CMA.

Keywords: EMC, CNAS, CMA, Requirement

收稿日期:2008-3-10

作者简介:汤效军(1957-),男,江苏南京市人,研究员级高级工程师,工学硕士,华北电力大学电子系电力系统通信专业。主要从事电力系统通信技术、检测技术的研究和认证认可评审工作。

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