电磁干扰PPT课件.ppt

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1、4/20/20221第十一章第十一章 检测系统的抗干扰技术检测系统的抗干扰技术 4/20/20222第一节第一节 干扰源及防护干扰源及防护 在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的在非电量测量过程中，往往会发现总是有一些无用的背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采背景信号与被测信号叠加在一起，这称为干扰，有时也采用噪声这一习惯用语。用噪声这一习惯用语。 噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有噪声对检测装置的影响必须与有用信号共同分析才有意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（意义。衡量噪声对有用信号的影响常用信噪比（S/N）来表）来表示，它是指在信号通道中，有用信号

2、功率示，它是指在信号通道中，有用信号功率PS与噪声功率与噪声功率PN 之比，或有用信号电压之比，或有用信号电压US与噪声电压与噪声电压UN 之比。信噪比常用之比。信噪比常用对数形式来表示，单位为对数形式来表示，单位为dB，即，即 S/N=10lg（ PS / PN ）=20lg（ US / UN ）（）（dB） 在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量在测量过程中应尽量提高信噪比，以减少噪声对测量结果的影响。结果的影响。 干扰与噪声干扰与噪声4/20/20223信噪比信噪比（S/N）的）的计算举例计算举例 在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声在扩音机输入端测得：话筒输出的做报告者声音

3、的平均电压为音的平均电压为50mV， 50Hz干扰干扰“嗡嗡嗡嗡”声的电声的电压为压为0.5mV，求信噪比。，求信噪比。 解解 S/N=20lg（50/0.5） dB =40 dB 4/20/20224噪声源及干扰源噪声源及干扰源 一、机械干扰一、机械干扰 机械干扰是指机械振动机械干扰是指机械振动或冲击使电子检测装置中的元或冲击使电子检测装置中的元件发生振动，改变了系统的电件发生振动，改变了系统的电气参数，造成可逆或不可逆的气参数，造成可逆或不可逆的影响。对机械干扰，可选用专影响。对机械干扰，可选用专用减振弹簧用减振弹簧- -橡胶垫脚或吸振橡胶垫脚或吸振橡胶海绵垫来降低系统的谐振橡胶海绵垫来降

4、低系统的谐振频率，吸收振动的能量，频率，吸收振动的能量， 从从而减小系统的振幅。而减小系统的振幅。 橡胶橡胶 海绵软垫海绵软垫橡胶垫脚及弹簧橡胶垫脚及弹簧4/20/20225振动试验台振动试验台 频率、振幅均可调节频率、振幅均可调节 将被测仪器（如图中的电子天平）固定在将被测仪器（如图中的电子天平）固定在振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的振动台上，逐渐增大振幅，测试在不同频率的规定振幅下，产品指标是否变化。规定振幅下，产品指标是否变化。固定固定4/20/20226跌落试验跌落试验 产品在运输产品在运输过程中常因为遭受过程中常因为遭受剧烈震动或跌落而剧烈震动或跌落而损坏或性能变差，损坏或性

5、能变差，因此需要做抗跌落因此需要做抗跌落试验和测试。试验和测试。跌落试验机跌落试验机4/20/20227二、湿度及化学干扰二、湿度及化学干扰 当环境相对湿度增加时，物体表面当环境相对湿度增加时，物体表面就会附着一层水膜，并渗入材料内部，降就会附着一层水膜，并渗入材料内部，降低了绝缘强度，造成漏电、击穿和短路现低了绝缘强度，造成漏电、击穿和短路现象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀，并产象；潮湿还会加速金属材料的腐蚀，并产生原电池电化学干扰电压；在较高的温度生原电池电化学干扰电压；在较高的温度下，潮湿还会促使霉菌的生长，并引起有下，潮湿还会促使霉菌的生长，并引起有机材料的霉烂。机材料的霉烂。 某些化学

6、物品如酸、碱、盐、各种腐某些化学物品如酸、碱、盐、各种腐蚀性气体以及沿海地区由海风带到岸上的蚀性气体以及沿海地区由海风带到岸上的盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象，盐雾也会造成与潮湿类似的漏电腐蚀现象，必须采取以下措施来加以保护：必须采取以下措施来加以保护：浸漆、密浸漆、密封、定期通电加热驱潮等。封、定期通电加热驱潮等。用绝缘漆浸用绝缘漆浸渍过的控制渍过的控制变压器变压器浸漆可防止水分浸漆可防止水分进入线圈内部进入线圈内部4/20/20228仪器设备的防潮试验仪器设备的防潮试验喷淋试验喷淋试验4/20/20229仪器设备的防潮试验仪器设备的防潮试验“步入式步入式”恒温恒湿房恒温恒湿房体积：体

7、积：25m3 3 ，温度调节范围：（，温度调节范围：（-40+80）， 湿度调节湿度调节范围：（范围：（3090）%RH 可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、交变湿热可用于进行大型仪器设备的高低温、恒定湿热、交变湿热试验。试验。4/20/202210三、热干扰三、热干扰 热量，特别是温度波动以及不均匀的温度场对检测装置的热量，特别是温度波动以及不均匀的温度场对检测装置的干扰主要体现在以下几个方面：干扰主要体现在以下几个方面： 元件参数的变化（元件参数的变化（温漂温漂）、元器件长期在高温下工作时，引）、元器件长期在高温下工作时，引起起寿命寿命和和耐压耐压等级降低等。等级降低等。 克服热干扰

8、的防护措施有：克服热干扰的防护措施有： 选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿措施，选用低功耗、选用低温漂元件，采取软、硬件温度补偿措施，选用低功耗、低发热元件，提高元器件规格余量，仪器的前置输入级远离发热低发热元件，提高元器件规格余量，仪器的前置输入级远离发热元件，加强散热、采用热屏蔽等。元件，加强散热、采用热屏蔽等。 4/20/202211散热实例散热实例 散热风扇散热风扇4/20/202212四、电、磁噪声干扰四、电、磁噪声干扰 电磁波可以通过电网以及直接辐射的形式传播电磁波可以通过电网以及直接辐射的形式传播到离这些噪声源很远的检测装置中。在工频输电线附近到离这些噪声源很远的检测装置中。在

9、工频输电线附近也存在强大的交变电场，在强电流输电线附近存在干扰也存在强大的交变电场，在强电流输电线附近存在干扰磁场，他们将对十分灵敏的检测装置造成干扰。由于这磁场，他们将对十分灵敏的检测装置造成干扰。由于这些干扰源功率强大，要消除他们的影响较为困难，必须些干扰源功率强大，要消除他们的影响较为困难，必须采取多种措施来防护。采取多种措施来防护。 4/20/202213第二节第二节 检测技术中的电磁兼容原理检测技术中的电磁兼容原理 一、电磁兼容（一、电磁兼容（EMCEMC）概念）概念n 我国从世纪我国从世纪8080年代至今已制定了上百个电磁兼年代至今已制定了上百个电磁兼容的国家标准，强制要求多数电气

10、设备必须通过相关电磁容的国家标准，强制要求多数电气设备必须通过相关电磁兼容标准的性能测试，否则为不合格产品。通俗地说，兼容标准的性能测试，否则为不合格产品。通俗地说，电电磁兼容磁兼容是是系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，n同时不对其他系统和设备造成干扰。同时不对其他系统和设备造成干扰。 4/20/202214二、电磁干扰的来源二、电磁干扰的来源 电磁干扰源分为两大类：电磁干扰源分为两大类：自然界干扰源自然界干扰源和和人为干扰源人为干扰源，后者是检测系统的主要干扰源。后者是检测系统的主要干扰源。 1.1.自然界干扰源包括地球外层空间的宇宙射电噪声、自

11、然界干扰源包括地球外层空间的宇宙射电噪声、太阳耀斑辐射噪声以及大气层的天电噪声。太阳耀斑辐射噪声以及大气层的天电噪声。 2.2.人为干扰源又可分为有意发射干扰源和无意发射干人为干扰源又可分为有意发射干扰源和无意发射干扰源。扰源。 4/20/202215自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源和人为干扰源X光机产生大功率光机产生大功率 高频干扰高频干扰 闪电产生电磁场干扰闪电产生电磁场干扰4/20/202216自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源和人为干扰源雷达会产生大功率高频干扰雷达会产生大功率高频干扰 变电站会产生变电站会产生50Hz的高次的高次 谐波干扰以谐波干扰以及电晕放电干扰及电晕放电干扰

12、由于局部电场强度超过气体的电离场强，使气体发生电离和激励 ，因而出现电晕放电。 4/20/202217电吹风机干扰电视机电吹风机干扰电视机 电吹风机产电吹风机产生的电磁波干扰生的电磁波干扰以两种途径到达以两种途径到达电视机：一是通电视机：一是通过共用的电源插过共用的电源插座，二是以空间座，二是以空间电磁场传输的方电磁场传输的方式由电视机的天式由电视机的天线接收。应设法线接收。应设法切断这些干扰途切断这些干扰途径。径。 4/20/202218路和场的干扰路和场的干扰 路的干扰路的干扰必须在必须在干扰源和被干扰对象之干扰源和被干扰对象之间有完整的电路连接间有完整的电路连接，干扰沿着这个通路到，干扰

13、沿着这个通路到达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引达被干扰对象。例如通过电源线、变压器引入的干扰入的干扰 ；场的干扰场的干扰不需要沿着电路传输，不需要沿着电路传输，而是而是以电磁场辐射的方式进行以电磁场辐射的方式进行。例如，电源。例如，电源线对传感器的信号线的电场耦合干扰；又如线对传感器的信号线的电场耦合干扰；又如电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合电焊机电缆上的强电流对信号线的磁场耦合干扰。干扰。 4/20/202219电磁兼容实验室及电磁兼容实验室及新产品的电磁兼容试验新产品的电磁兼容试验4/20/202220空调的电磁兼容试验空调的电磁兼容试验 4/20/202221电磁兼容实验室及

14、电磁兼容实验室及新产品的电磁兼容试验新产品的电磁兼容试验 4/20/202222电磁兼容实电磁兼容实验室及角锥验室及角锥形吸波材料形吸波材料 4/20/202223各种吸波材料各种吸波材料 吸波角锥吸波角锥 角锥型吸波材料角锥型吸波材料是由软质聚氨酯泡沫是由软质聚氨酯泡沫经过浸炭及阻燃处理经过浸炭及阻燃处理等工序加工制成，使等工序加工制成，使用频带宽，是建造无用频带宽，是建造无回波暗室的最常用材回波暗室的最常用材料。料。4/20/202224各种吸波材料各种吸波材料 劈形吸波材料劈形吸波材料大形角锥大形角锥4/20/202225电磁兼容实验室电磁兼容实验室 平板型吸波材料平板型吸波材料由橡胶和

15、磁性吸波填由橡胶和磁性吸波填料膜压成形，可弯曲料膜压成形，可弯曲和切割。和切割。 4/20/202226电磁兼容实验室的天线电磁兼容实验室的天线 “三米法三米法” 和和 “十十米法米法”暗室天线的高度暗室天线的高度分别为分别为1.8m 和和3m ，与，与被测物的距离分别为被测物的距离分别为3m和和10m。4/20/202227EMC辐射干扰测试室辐射干扰测试室被测试仪器被测试仪器干扰辐射天线干扰辐射天线干扰源干扰源4/20/202228用于传导测量的屏蔽室用于传导测量的屏蔽室 4/20/202229EMC传导干扰测试室传导干扰测试室 干扰源将高压电火花信号迭加到被测仪器干扰源将高压电火花信号迭

16、加到被测仪器的电源线上，再测试此时仪器性能的变化。的电源线上，再测试此时仪器性能的变化。4/20/202230电磁兼容试验及电磁兼容试验及试验报告试验报告 4/20/202231EMI（电磁干扰）（电磁干扰）测试仪表测试仪表交直流电场、磁场检测仪表交直流电场、磁场检测仪表4/20/202232EMI测试仪器（仪表）测试仪器（仪表）4/20/202233第三节第三节 几种电磁兼容控制技术几种电磁兼容控制技术 抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼抗电磁干扰技术有时又称为电磁兼容控制技术。可采用破坏干扰途径和削容控制技术。可采用破坏干扰途径和削弱检测系统电路对干扰的敏感性等方法，弱检测系统电路对干扰的敏感

17、性等方法，常用的抗干扰措施有屏蔽、接地、浮置、常用的抗干扰措施有屏蔽、接地、浮置、滤波、光电隔离等技术。滤波、光电隔离等技术。 4/20/202234一、屏蔽技术一、屏蔽技术 利用金属材料制成容器，利用金属材料制成容器，将需要防护的电路包围在其将需要防护的电路包围在其中，可以防止电场或磁场耦中，可以防止电场或磁场耦合干扰的方法称为屏蔽。屏合干扰的方法称为屏蔽。屏蔽可分为静电屏蔽、低频磁蔽可分为静电屏蔽、低频磁屏蔽和电磁屏蔽等几种。根屏蔽和电磁屏蔽等几种。根据不同的对象，使用不同的据不同的对象，使用不同的屏蔽方式。屏蔽方式。 未加屏蔽罩时，中频变未加屏蔽罩时，中频变压器线圈易受外界干扰。压器线圈

18、易受外界干扰。加屏蔽罩后的中频变压器加屏蔽罩后的中频变压器4/20/2022351.静电屏蔽静电屏蔽 静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金属为材料制作静电屏蔽是用铜或铝等导电性良好的金属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于成封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不影响其内部的电路，反之，其中，使外部干扰电场的电力场不影响其内部的电路，反之，内部电路产生的电力线也无法影响外电路。内部电路产生的电力线也无法影响外电路。静电屏蔽的容器静电屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔洞器壁上允许有较小的孔洞它对屏蔽的影响不大。它对屏蔽的影响不大。 4/

19、20/202236仪器设备的屏蔽仪器设备的屏蔽外壳必须接地外壳必须接地带孔屏蔽板带孔屏蔽板4/20/202237开关电源采用带孔的屏开关电源采用带孔的屏蔽外壳，既可散热，又蔽外壳，既可散热，又可防止电磁干扰外泄可防止电磁干扰外泄4/20/202238带调试孔的屏蔽盒带调试孔的屏蔽盒4/20/202239屏蔽线屏蔽线 三绞扭屏蔽线三绞扭屏蔽线铜芯铜芯4对双绞扭屏蔽线对双绞扭屏蔽线（屏蔽层接地）（屏蔽层接地）聚氟乙烯聚氟乙烯绝缘层绝缘层铜线编织网铜线编织网（接地）（接地）4/20/2022402.低频磁屏蔽低频磁屏蔽 低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指50Hz）磁场和

20、）磁场和固定磁场（也称静磁场，其幅度、方向不随时间变化，如固定磁场（也称静磁场，其幅度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的磁场）耦合干扰的有效措施。永久磁铁产生的磁场）耦合干扰的有效措施。静电屏蔽线静电屏蔽线或静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须采用高导磁或静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须采用高导磁材料作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线只从磁阻很小的磁材料作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线只从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场屏蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。耦合干扰的影响。有时还将屏蔽线穿在接地的铁质蛇皮管有时还将屏蔽线穿在接地的铁

21、质蛇皮管或普通铁管内，同时达到静电屏蔽和低频屏蔽的目的。或普通铁管内，同时达到静电屏蔽和低频屏蔽的目的。 4/20/202241低频磁屏蔽举例低频磁屏蔽举例 多数仪器的外壳采用导磁材料（例多数仪器的外壳采用导磁材料（例如：铁质机壳）作屏蔽层，让低频干扰如：铁质机壳）作屏蔽层，让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使受外壳保护的内部电路免受低频磁场使受外壳保护的内部电路免受低频磁场耦合干扰的影响。如果将外壳接地，则耦合干扰的影响。如果将外壳接地，则同时达到静电屏蔽和低频磁屏蔽的目的。同时达到静电屏蔽和低频磁屏蔽的目的。 4/20/2022423.电磁屏蔽电

22、磁屏蔽 电磁屏蔽是采用导电良好的电磁屏蔽是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，将被保护的电路包不同的外形，将被保护的电路包围在其中。围在其中。它屏蔽的干扰对象是它屏蔽的干扰对象是高频（高频（40kHz以上）磁场。以上）磁场。 干扰干扰源产生的高频磁场遇到导电良好源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表面的电磁屏蔽层时，就在其外表面感应出同频率的电涡流，从而消感应出同频率的电涡流，从而消耗了高频干扰源磁场的能量。其耗了高频干扰源磁场的能量。其次，电涡流也将产生一个新的磁次，电涡流也将产生一个新的磁场，抵消了一部分干扰磁场的能场，抵消了一

23、部分干扰磁场的能量，从而使电磁屏蔽层内部的量，从而使电磁屏蔽层内部的电电路免受高频干扰磁场的影响。路免受高频干扰磁场的影响。镀铜镀铜电磁屏蔽盒电磁屏蔽盒4/20/202243军用屏蔽帐篷军用屏蔽帐篷几种用导电纤维材导电纤维材料编织而成的军用料编织而成的军用电磁屏蔽器材电磁屏蔽器材 军用军用 电子方舱电子方舱屏蔽通信车屏蔽通信车4/20/202244防电磁波屏蔽围裙防电磁波屏蔽围裙电磁屏蔽服电磁屏蔽服辐射源辐射源防电磁波防电磁波屏蔽服装屏蔽服装防电磁波屏蔽防电磁波屏蔽围裙的使用围裙的使用4/20/202245屏蔽室屏蔽室 导电导电PVC地板地板 用于防静电及用于防静电及 底部底部屏蔽屏蔽干扰信号

24、无法穿透干扰信号无法穿透钢板屏蔽室钢板屏蔽室4/20/202246二、接地技术二、接地技术 （一）地线的种类（一）地线的种类 接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主接地起源于强电技术，它的本意是接大地，主要着眼于安全。这种地线也称为要着眼于安全。这种地线也称为“保安地线保安地线” ” 。它的接地电阻值必须小于规定的数值。它的接地电阻值必须小于规定的数值。 对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，对于仪器、通讯、计算机等电子技术来说，“地线地线”多是指电信号的基准电位，也称为多是指电信号的基准电位，也称为“公共公共参考端参考端”，它除了作为各级电路的电流通道之外，它除了作为各级电路的电流通道之外

25、，还是保证电路工作稳定、抑制干扰的重要环节。它还是保证电路工作稳定、抑制干扰的重要环节。它可以接大地，也可以与大地隔绝。可以接大地，也可以与大地隔绝。 4/20/202247保安地线保安地线 电烙铁的外壳电烙铁的外壳必须良好地接大地，必须良好地接大地，以保证人身安全以以保证人身安全以及焊接对象不致被及焊接对象不致被静电击穿。静电击穿。4/20/202248接大地与防静电的关系接大地与防静电的关系 人在工频电场中工作人在工频电场中工作时，身体可能感应出几十时，身体可能感应出几十伏以上的电压；当人在地伏以上的电压；当人在地板上行走时，也可能因摩板上行走时，也可能因摩擦而带上几百伏以上的静擦而带上几

26、百伏以上的静电。因此在焊接集成电路电。因此在焊接集成电路时，人体必须良好地接大时，人体必须良好地接大地，以保证集成电路的地，以保证集成电路的CMOS输入端不致被静电输入端不致被静电击穿。人体接地的方法击穿。人体接地的方法之之一是带上接地的一是带上接地的防静电手防静电手腕带。腕带。防静电手腕带防静电手腕带4/20/202249防静电手腕带防静电手腕带的使用的使用接地接地4/20/202250三、滤波技术三、滤波技术 滤波器是抑制交流差模干扰的有效手段之一。滤波器是抑制交流差模干扰的有效手段之一。有有RCRC滤波器和滤波器和LCLC滤波器等几种。滤波器等几种。 1. RC滤波器：当信号源为热电偶、

27、应变片等信滤波器：当信号源为热电偶、应变片等信号变化缓慢的传感器时，利用小体积、低成本的无号变化缓慢的传感器时，利用小体积、低成本的无源源RCRC低通滤波器将对干扰有较好的抑制效果。低通滤波器将对干扰有较好的抑制效果。 4/20/202251 电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常电源网络吸收了各种高、低频噪声，对此常用用LC滤波器滤波器来抑制混入电源的噪声。来抑制混入电源的噪声。 4/20/202252交流电源滤波器外形交流电源滤波器外形 4/20/202253交流电源滤波器外形交流电源滤波器外形 用户可根据用户可根据需要，选择内部需要，选择内部包含一级包含一级LC或两或两级甚至三级级甚至三

28、级LC的的电源滤波器。使电源滤波器。使用时外壳需要良用时外壳需要良好接大地。好接大地。 4/20/202254带带交流电源交流电源 滤波器的插座滤波器的插座4/20/202255开关电源内部的电源滤波器开关电源内部的电源滤波器 4/20/202256交流电源滤波器的使用效果交流电源滤波器的使用效果使用电源滤波器前观察到的干扰使用电源滤波器前观察到的干扰使用电源滤波器使用电源滤波器后干扰消失后干扰消失4/20/202257三、光电耦合技术三、光电耦合技术 目前检测系统越来越多地采用光耦合器目前检测系统越来越多地采用光耦合器，也称光电耦合器或光耦，它可较大地提高系也称光电耦合器或光耦，它可较大地提

29、高系统的抗共模干扰能力。统的抗共模干扰能力。 光耦合器是一种光耦合器是一种电电光光电电耦合器件，它耦合器件，它的输入量是电流，输出量也是电流，可是两的输入量是电流，输出量也是电流，可是两者之间从电气上看却是绝缘的，输入、输出者之间从电气上看却是绝缘的，输入、输出回路的绝缘电阻可高达回路的绝缘电阻可高达1010 、耐压超过、耐压超过1kV。光耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光耦中的发光二极管一般采用砷化镓红外发光二极管，而光敏元件可以是光敏二极管、光二极管，而光敏元件可以是光敏二极管、三极管、达林顿管，甚至可以是光敏三极管、达林顿管，甚至可以是光敏双向晶双向晶闸管、光敏集成电路等。闸管、光敏集成电路等。 p 经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量p Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be写在最后谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日