电子仪器仪表抗电磁干扰策略探究

2020-12-07张宁王尼王平

魅力中国 2020年3期

关键词：干扰源仪器仪表屏蔽

张宁王尼王平

（1.海装驻上海地区第八军事代表室，上海 200011；2.山东省海洋仪器仪表科技中心，山东青岛 266061；3.山东省科学院海洋仪器仪表研究所，山东青岛 266061）

基于电子仪器仪表的本质属性，因此在受到磁场干扰之后，所展现出来的数据或者使用的性能就会偏离常规，甚至出现失灵的状况。因此电子仪器仪表的应用，首先就要解决其抗电磁干扰的问题，这是当前环境下重要的研究内容，也是人类面临的一个巨大难题。

一、电子仪器仪表干扰源及危害分析

在探究抗干扰措施的过程中，首先要分析其受到干扰的来源、途径及危害，然后才能根据这些内容的性质和特征，寻找杜绝干扰的方式，比如是清除干扰源、阻断干扰途径或者降低干扰危害等等，最后通过实践选取直接有效易操作的方式，来解决这一大难题。

（一）外部干扰。所谓外部干扰，就是指在电子仪器仪表外部所产生的干扰源，通过一定的传播途径作用于仪器仪表内部，在外部磁场与内部电磁的双重干扰下，就会造成极为严重的破坏后果，影响了仪器设备的正常使用。

电子仪器仪表常常会受到来自于周围的磁场干扰，比如导航系统、广播电视系统等，就比较容易受到来自于外界的影响，尤其对于一些功率较大的电器设备，在使用的过程中就会在周围形成一个较为强大的磁场，通过耦合就会产生比较强烈的电磁干扰，影响了附近仪器仪表的使用。

（二）内部干扰。对于内部干扰而言，主要指仪器仪表内部在工作时会产生电流，进而就会形成相应的磁场，虽然其磁场强度有限，但是由于距离近，且同为一体，因而也会造成一定程度的影响和干扰。

比如电源与地线之间，在传输信号时就会形成通电，而这两者之间就会出现阻抗耦合干扰；又或者在传输信号的导线之间，也会由于距离过近，形成一定的电磁场，对其它元器件造成相应的干扰；此外，在电子仪器仪表或控制系统的内部，如果发生电压电流的即时改变，元器件也会由于电路的互联而产生程度不一的干扰，影响其正常使用。

（三）传播途径。电磁干扰可以根据其干扰信号的波长长度，分为两种不同的干扰类别。其一为似稳场，当干扰源的波长大于被干扰对象所产生的信号波长，那么就会形成似稳场，这种干扰会通过感应的形式产生，也可以通过直线传导的方式，对电子仪器仪表的线路或设备之间发生作用，使其产生电磁感应，造成干扰影响。

其二则为辐射场，当干扰源的波长小于被干扰对象时，形成的就叫做辐射场，这种干扰的电磁能量较强，会直接进入电子仪器仪表的信号传输路径之中，产生信号干扰。

（四）电磁危害。电磁干扰带来的危害十分普及，尤其在现代化进程中，人们对于各方面设备使用的精细度达到了极致，但是由于电磁干扰的存在，就会影响所有仪器和设备的精确度，极大程度上限制了电子仪器仪表的发展。

电磁干扰的表现一般为记录偏差或者设备损坏，生活和工作中有非常普遍的案例。比如医疗设备，电磁干扰会造成人体检测数据的不精确，就会影响病人的诊断结果；在车辆导航中的仪表受到干扰，可能就会影响驾驶体验，耽误事情；又如在电视、广播中的电磁干扰，会造成声音沙响、画面出现雪花等。

二、电子仪器仪表抗电磁干扰的措施

由于电磁干扰会造成电子仪器仪表难以正常工作，因此在仪器仪表的制造过程中，就应该加入抗干扰设计，以避免这些设备在使用过程中由于受到干扰而造成难以挽回的后果。

（一）屏蔽磁场抗干扰。屏蔽磁场是电子仪器仪表用于抗电磁干扰的最常见方法，一般需要通过屏蔽仪器来削弱或者彻底隔离干扰磁场，从干扰的传播途径中进行阻断和拦截，以实现抗干扰的效果。

对于电磁干扰，屏蔽的方法通常有三种，其一为电子屏蔽，其采用金属材料制作，通过较低电阻的特性，将干扰磁场进行阻挡或者吸收，能够显著降低高频磁场的干扰。其二为静电屏蔽，同样采用金属材料，通过接地的方式，降低或导出电路内部所形成的电磁干扰。其三为磁屏蔽，选取高饱和、高导磁的磁性材料，能够将低频磁场的干扰进行损耗和吸收。

（二）接地体抗干扰。通过接地体完成电子仪器仪表的抗地磁干扰，也是比较常见的一种方式，能够通过大地的导电性质，将电子元件中通电后产生的磁场电流进行分解和弱化，以此降低了周围磁场对其的干扰。

在仪器或者设备中，接地体主要用于抑制具有传导性质的电流型干扰，在对接地点的选择中，一般会选取一个没有电位与电阻的实体之中，由此便可以作为全部电路开关信号的参考点。但是在设计的过程中，必须要考虑到交流电源与直流电源、模拟电路与数字电路的电源地和功率，并且能够将信号、噪声和设备的地线区分开。

（三）滤波器抑制抗干扰。在仪器仪表设备中增装滤波器，是有效抑制电磁传导干扰的方法。一般来说，传导性质的干扰大多来自于电源线、电话线以及控制线等，通过滤波器则可以有效过滤这些干扰信号。

在具体设计的过程中，需要根据实际状况研究滤波器的电压、阻抗、频率以及电流等。而在工作性质上，又可以区分为两种，一种为无源集中参数元件滤波器，主要以感应线圈加上不同的电容组成，包括电容式、电感式、T型、L型等，能够有效过滤低中频的电磁干扰；另一种则为同轴吸收滤波器，通过在电源线中填充铁氧体材料，或者在其上穿磁珠衣等方式，在铁氧体材料消耗的过程中，将干扰电磁转化为热能释放，这样就达到了抑制干扰的作用。