电磁兼容认证检测工程师的五项修炼大全

第一篇：电磁兼容认证检测工程师的五项修炼大全

电磁兼容认证检测工程师的五项修炼

电磁兼容应用学者：毛洪涛

随着中国3C认证的不断深入，电磁兼容标准被列入强制执行的电子产品几乎覆盖了所有的电子消费产品，2008年金融危机却推动了中国电磁兼容实验室建设的高潮，各省级的质量监督检验机构，计量站等纷纷获得政府的投资建起了现代化的电磁兼容实验室，使得中国现在拥有的电磁兼容实验室比世界上其他国家的总和还多，设备只要花钱买来就可以，但是电磁兼容检验工程师可不是短期内能够培养出来的，所有实验室的服务宗旨基本上都是“科学、公正、准确、诚信”，这一切都需要有一只职业素质过硬的检测工程师队伍才能做到，否则就不过是空喊口号自欺欺人！为了准备中国的3C认证，我在2000年调到信息产业部电子第五研究所电磁兼容实验室，专门从事电磁兼容检测和对策研究工作。电磁兼容检测工程师要面对的问题，就是针对被检测的产品按照相应标准规定的实验方法进行实验，获得准确的实验数据，根据实验数据和相应的判定规则，对被检测的产品做出是否合格的结论。这是个严谨细致的科学任务，由于其技术含量比较高，因此电磁兼容在国际贸易中常被用于限制对方进入市场的技术壁垒。电磁兼容检验工程师必须要眼明心细，公正不阿。我总结了多年的工作经验，认为电磁兼容检验工程师应该长期进行下列五项修炼。

一、知和曰常，知常曰明

所有的电子产品都是想办法把公用电源的能量转换成实现其功能的能量，在这个能量转换过程中和者电磁兼容，不和者变成了电磁干扰，危害人类的身体健康和其它电子产品使用的功能。电磁兼容检测工程师在工作中接触到大量同类型的电子产品，经过长期认真的积累，对电子产品为实现其功能的能量转换过程中的和与不和就会有直观的感觉。实验室检测的依据是标准，各类标准随着国际、国内经济形势经常变动，要检测的科学、准确，首先就要保证实验室的检测标准跟随标准化组织协调一致。是电磁兼容标准支撑着这个行业，也是由电磁兼容标准构筑起一道技术壁垒，检测认证工程师就是这个壁垒的守门员。电磁兼容的标准门类繁多，没有哪个人能够精通所有的标准，对于电磁兼容检测工程师，却必须精通他所承担检测任务的产品相应的电磁兼容标准，通过电磁兼容检测设备观察到产品的电磁幅频特性，既可以明确地判断出产品的电磁兼容设计状况，就像高明的医生看到病人的心电图、血压等指标就能判断病人的身体状况一样。

二、知己知彼，换位思考

电磁兼容检测最大的问题就是不确定性，检测机构质量控制的核心就是保证其检测结果不确定性尽可能小，如果不能将不确定性控制在有效的范围内，不能够清楚明白自己检测能力的确定范围，检测机构就没有判定检测产品合格或不合格的权威。知道自己的检测能力，还要熟悉电子产品设计的功能，使用过程中可能产生最大辐射骚扰的状态，检测到产品在正常使用过程中可能出现的电磁兼容问题。换一个角度想，如果我送产品到实验室检测当然希望一次就能通过，没有什么电磁兼容问题，当实验室告诉我什么项目被检测不合格时，首先会对这些我在没有专门设备很难直观感觉到的内容产生怀疑，也想知道产品能够达到的限度，尽早发现产品发布后可能存在的电磁兼容风险。发现一个不合格的项目，既可判定整个产品不合格，优秀的电磁兼容工程师绝不会这样，一定是全部项目评估完毕以后，考虑到系统不确定程度才会慎重地判定不合格，同时还会从产品设计工程师怀疑的角度来反观检测的细节，这也是电磁兼容检测工程师走向更高职业生涯的途径。

三、知进知退，坚守规则

设置这个技术壁垒的作用是为了建立一个公正的产品竞争秩序，保护消费者使用个人无法识别的合格产品的权利，因此检测认证工程师肩负着保护消费者不受非法电磁骚扰的责任，公平地行使竞争性电子产品市场准入的裁判权。电磁兼容检测是基于相关产品电磁兼容标准给定的实验条件下的一次电路实验，其测试的数据只有在标准规定的相同的实验条件下才有与标准限值的可比性和可重复性。如果没有严格的操作规则，实验室产生的实验数据将不符合标准，也就失去了权威性，因此认证实验室每年都有严格的资格审查和整改。电磁兼容检测以小时计算其成本，不断地提高检测的效率也是电磁兼容检测工程师追求的目标，在标准许可的范围内尽量简化EUT的实验布置，如EUT配置了连接线可以按实际使用情况检测，而非坚持国际化标准中操作性不强的标准配置，教条化地执行标准，而忘了执行标准的宗旨。

四、精益求精，一丝不苟

电磁兼容检测核心的问题还是精确性，由于现代电子产品中晶体管非线性工作状态产生的电磁辐射也是量子态的，尤其现在的检测频率扩展到1GHz以上后，根据量子力学的不确定性原理，又称“测不准原理”、“不确定关系”，该原理表明：以共轭量为自变量的概率幅函数（波函数）构成傅立叶变换对；比如位置和速度，时间和能量就是一对共轭量，人们能对一对共轭量之一进行测量，但不能同时测得另一个与之共轭的量，比如对频率进行准确测量的同时，破坏了对幅度进行准确测量的可能性。其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。电子产品的电磁兼容性总是在它们与其他体系，特别是电磁兼容检测仪器系统的相互作用中表现出来。电磁兼容检测工程师作为这个检测系统中最关键的一环，必须要有精益求精，一丝不苟的工作态度，否则就不可能保证检测结果的准确可靠。影响电磁兼容检测一致性的因素复杂多变，找到一个成熟的实验室系统配置方案往往要经历很多次筛选，每一个接头、每一根信号电缆、每一根电缆走线的布置，都要经过选择和定置管理，要用目前先进的系统校验方法校准电磁兼容设备。保持这个检测系统稳定运行也要不厌其烦的日常校验，这也有赖于电磁兼容检测工程师长期细致的工作积累。

五、上善若水，善解自在如果你的电磁兼容实验室有两个以上电波暗室，你就会发现要保持自己实验室两个暗室的实验数据偏差在3dB以内都不是很容易，更不要说与其他实验室的实验数据偏差了，经验数据表明，不同的电磁兼容实验室之间数据偏差4～6dB都不是太离谱，但是电子产品生产厂家要为这几个dB的偏差进行整改和重新设计麻烦可就大了，尤其是产品到了境外以后。这可能也是欧洲除了把电磁兼容作为贸易技术壁垒之外，并没有在内部进行强制认证的原因，CE认证80年代末就在准备，到了96年才开始执行如能力实验室出具检测报告，电子产品生产厂家自我宣告的认证模式，电磁兼容检测不确定的风险主要由生产厂家自己承担，十年之内都可以追偿生产厂家的法律责任。理解了这一切，电磁兼容检测工程师应该学习水性之利万物而不争，现在的电磁兼容标准已经要求实验室在检测报告中标明检测的不确定度，电子产品的生产厂家只是选择一个电磁兼容检测系统，来配合它显示其产品的电磁兼容性能，他有充分的理由选择最准确，不确定度最小的实验室进行认证检测，因此电磁兼容检测工程师必须想尽一切办法，做最大的努力保证电磁兼容检测的准确性和一致性。

结语：

以上所列五项修炼其实也是电磁兼容认证检测工程师在所面对复杂严谨的工作中不断提升的职业素质，电磁兼容认证检测工程师的队伍在我们国家来说快速扩张而又比较年轻，相对于现在经过了十年建设的3C认证体系和集中投资的现代化实验设备来说，检测工程师的人员素质是最薄弱的环节，就我所了解的情况，由于目前大量采用电脑自动化测试，检测工程师对仪器操作的步骤就生疏了，同时缺乏系统性分析和解决电磁兼容检测的准确性和一致性的能力。希望通过本文的分享引起年轻的电磁兼容检测工程师们重视，加强内功修炼。

作者：毛洪涛；技术交流信箱：2264130870@qq.com

第二篇：电磁兼容工程师的五项修炼

电磁兼容工程师的五项修炼

电磁兼容应用学者：毛洪涛

自从有了电磁兼容标准，欧洲带头，各国都把电磁兼容标准作为贸易技术壁垒使用。为了获得电子产品的市场准入证，担负起攻克技术壁垒任务的电磁兼容工程师就应运而生了。我成为电磁兼容工程师的经历就是这样，为了应对1996年欧洲的CE认证，中山嘉华科研中心在1995自主建立了电磁兼容实验室，我也就从做技术规格测试的工程师，转成了电磁兼容测试的工程师，慢慢介入到电磁兼容设计、出口认证、生产过程中电磁兼容质量保证等全部的电磁兼容技术和管理工作。电磁兼容工程师要面对的问题，就是在规定的时间，以最低的成本攻克这个技术壁垒。这是个攻战性非常强的任务，电磁兼容工程师必须有勇有谋，有胆有识。我总结了多年的工作经验，认为电磁兼容工程师应该长期进行下列五项修炼。

一、知和曰常，知常曰明

电磁兼容工程师知和、知常方可诊断出电磁兼容问题，如中医看病诊脉，以正常人、正常时令做比较一样。电磁兼容工程师就是医电子产品电磁失调问题的医生，是电子产品工程师中的医者！必须常常观察电磁兼容、和谐的产品的工作状态，已经符合电磁兼容标准的产品是什么样子，电磁兼容的三要素是电磁兼容工程师念念不忘的心经，电磁兼容的那三个要素干扰源、传输路径、敏感源的相对位置，脑子里时常印刻着好的，合格的样子，看到不好的就感到不正常、可能会有问题发生似的，这样就能培养出敏锐的感觉。

二、知己知彼，换位思考

熟知自己产品的电磁兼容特性，干扰源是什么？关键的元件是什么？频谱特性？在什么位置？向外传播的路径有哪些？自己的产品最敏感最容易被干扰的部分是什么？关键的元件是什么？阻抗特性？在什么位置？通过哪些路径可以干扰到它？熟知认证机构如何检测我的产品的电磁兼容性能，电磁兼容标准对自己的产品的要求有哪些项目，标准的限值是多少？测试工作状态要求是什么？测试方法，主要设备等。尽自己现有设备所能，模拟认证机构预测一下自己产品的电磁兼容性能，应该明白薄弱环节在什么地方，攻克这个技术壁垒的主要矛盾是什么？就像去医院看病，自己得决定看内科还是外科一样，电磁兼容工程师也得决定先测试那个项目，发现问题及时解决，主要矛盾解决了就势如破竹。

三、知进知退，坚守规则

电磁兼容问题必须在产品的设计之初预先考虑和解决，才能在认证阶段顺利通过，并取得最好的经济效益。电磁兼容工程师必须坚持电磁兼容的设计规则，必须在结构布局时与结构工程师沟通，让他接受电磁兼容布局的要求，因为他主要考虑的是外观要求。必须在电路选择、元器件选择、PCB排版时与产品设计工程师沟通，让他接受电磁兼容对滤波电路、关键元器件、PCB布局的要求，因为他主要考虑的是客户对性能指标的要求和老板对低成本的要求。必须在整改措施实施时与生产工程师沟通，让他接受工艺并不是很好的电磁兼容整改方案，因为他主要考虑的是省工省时。在大家都还没有看到这些措施有什么用处之前据理力争，确实是吃力不讨好，有时为了不影响性能指标或者开发进度也不得不退让一步另辟蹊径，只要老板能明白这一切都是为公司着想，毕竟谁都不愿看到最后因为认证受阻而影响到整个市场计划。只要老板能理解电磁兼容工程师的一片苦心，毕竟攻克这个技术壁垒关键要靠电磁兼容工程师从产品开发一直到市场销售全过程的认真负责。

四、精益求精，百折不饶

影响电磁兼容问题的因素复杂多变，找到一个成功的解决方案往往要经历很多次失败，确定一个整机的电磁兼容设计方案往往也要经过多次的实验，反复考虑整机的性能要求，安全和电磁兼容标准要求，可靠性要求，成本要求等各种因素，精益求精永无止境。而整改的阶段更像是一个试错的过程，因此电磁兼容工程师必须有百折不饶、自强不息的精神，他就是为解决问题而生，他必须不断实验，寻找更好的解决方案。不断地学习，敏锐地发现和使用新技术，提高实现电磁兼容的效率，降低完成电磁兼容目标的成本。

五、上善若水，善解自在

无论做多少预测，最后产品送到检测机构认证检测时，都还有可能出现意想不到的问题，某项目测试不合格需要整改的情况时有发生。自己预检测的结果和检测机构的不一样是很正常的，只要在送检时也准备了相应的整改预案，电路板上留有可操作的空间也可在现场快速完成整改，甚至可以准备几套不同方案的样机，发现不合格的立即更换上另一套样机，准备充分，就能应对自如。已经通过了认证生产销售了的产品，在外地质量抽查或者年检抽查中被发现电磁兼容还有不合格的项目也有可能发生，无论发生了哪种情况，电磁兼容工程师都必须直面解决已经发生的问题。善于理解这些情况发生的原因，才能自在地采取措施，而不致手忙脚乱。如果产品本身发生了一些变化而没有重新验证，则应该自查控制流程的疏漏，立即纠正和整改，如果产品本身没有变化，而测试结果在两地不同，则根据电磁兼容不确定度要求的相应规则，与检测实验室方面展开合理的沟通，希望他们理解轻率地更改设计也会造成不必要的损失！面对复杂的问题，电磁兼容工程师应如水之形柔实坚，灵活机动地应对所发生的问题。结语：

以上所列五项修炼其实也是电磁兼容工程师在所面对的复杂工作中不断提升的职业素质，电磁兼容工程师的队伍在我们国家来说还是比较年轻和弱小，相对于现在经过了十年建设的3C认证体系来说力量很不均衡。我们应该明白要从根本上提高和保障产品的电磁兼容设计和生产质量，必须要依靠电磁兼容工程师从始至终的努力，目前很多企业还没有配置专门的电磁兼容工程师，跟踪产品设计、认证、生产、销售的全过程，因此培养一支成熟强大的电磁兼容工程师队伍就是当下迫切需要完成的任务。

第三篇：电磁兼容测试

一、前言

自从麦克斯韦建立电磁理论、赫芝发现电磁波百余年来，电磁能得到了充分的利用。尤其在科学发达的今天，广播、电视、通信、导航、雷达、遥测遥控及计算机等领域得到了迅速的发展，给人类创造了巨大的物质财富，特别是信息、网络技术的爆炸性发展，使世界的对话距离和时间骤然缩短，世界的面貌焕然一新，地球村的梦想将成为现实。然而，伴随电磁能的利用，也带来了电磁干扰的产生。元用的电磁场，通过辐射和传导的途径，以场和电流(电压)的形式，侵人工作着的敏感的电子设备，使其无法正常工作。而且，如同生态环境污染一样，随着科学技术的发展.电磁环境的污染也越来越严重。它不仅对电子产品的安全与可靠性产生危害，还会对人类及生态产生不良影响。当然，这种污染不会滞留和积累电磁能量，一旦电磁骚扰源停止工作，干扰也即消失。

电磁环境的不断恶化，引起了世界各工业发达国家的重视，特别是二十世纪七十年代以来，进行了大量的理论研究及实验工作。进而提出了如何使电子设备或系统在其所处的电磁环境中，能够正常的运衍，而对在该环境中工作的其它设备或系统也不引人不能承受的电磁干扰的新课题。这就是所谓的电磁兼容。

电磁兼容学是一门新兴的跨学科的综合性应用学科。作为边缘技术，它以电气和元线电技术的基本理论为基础，并涉及许多新的技术领域，如微波技术、微电子技术、计算机技术、通信和网络技术、以及新材料等等。电磁兼容技术研究的范围很广，儿乎所有现代化工业领域，如电力、通信、交通、航天、军工、计算机和医疗等都必须解决电磁兼容问题。研究的热点内容主要有：

电磁干扰源的特性及其传输特性；

电磁干扰的危害效应；

电磁干扰的抑制技术；

电磁频谱的利用和管理；

电磁兼容性标准与规范；

电磁兼容性的测量与试验技术；

电磁泄漏与静电放电等。

电磁兼容学又是技术与管理并重的实用工程学。开展这样的工程，需要投入大量的人力和财力。国际标准化组织已经和正在制定EMC的有关标准和规范。我国在这方面的起步虽然较晚，但发展很快。随着市场经济的发展，我国要参与世界技术市场的竞争，进出口的电子产品都必须通过EMC检验。因此，我国政府和相关部门越来越关注EMC问题，不断制定了有关的强制性贯彻标准。各部门和军兵种也都开始研究并建立了不同规模的EMC实验室和检测中心。各种形式的技术研讨和交流，促进了EMC技术的普及、推广和应用。我国98年已立法强制对六类进口电子产品(计算机、显示器、打印机、开关电源、电视机和音响)及通信终端产品施行EMC检测。99年国家质量监督局发布了《EMC认证管理办法》。我国电子技术标准化研究所EMC测试实验室被美国联邦通信委员会通过了FCC认可。从2000年2月16日起，出口美国的信息技术设备和发射及接收设备，由该实验室出具的数据将被美国直接接受。目前，国内也正在审定和验收正式的EMC认证机构和实验室。

产品的EMC检测是实现电磁兼容不可缺少的技术手段，强制贯彻电磁兼容标准，则是保证产品质量和提高市场竞争力的先决条件。

二、电磁兼容基本概念

关于EMC的有关概念、定义和术语，在1995年颁布的国家标准GB/T4365“电磁兼容术语”中有详细的阐述。这里仅就几个主要概念作一些辅助说明。

1.电磁环境(Electromagnetic Environment)

指存在于给定场所的所有电磁现象的总和。

给定场所即空间。所有电磁现象包括全部时间与全部频谱。

2.电磁兼容性(Electmmagnetic Compatibiiity-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任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。

对于EMC这一概念，作为一门学科，可译为“电磁兼容”，而作为一个设备或系统的电磁兼容能力，可称为“电磁兼容性”。

由定义可以看出，EMC包括两个方面的含义，即设备或系统产生的电磁发射，不致影响其它设备或系统的功能；而本设备或系统的抗干扰能力，又足以使本设备或系统的功能不受其它干扰的影响。这就又引出了另外两个概念——电磁干扰和电磁敏感度。

3.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。

所谓电磁骚扰(Electmmagnetic Disturbance)是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或元生命物质产生损害作用的电磁现象。它可能是电磁噪声、无用信号或传播媒介自身的变化，它可能引起设备或系统降级或损害，但不一定会形成后果。而电磁干扰则是由电磁骚扰引起的后果。电磁干扰是由干扰源、藕合通道和接收器三部分构成的。通常称作干扰的三要素。

根据干扰传播的途径，电磁干扰可分为辐射干扰和传导干扰。

辐射干扰(Radiated Interference)是通过空间并以电磁波的特性和规律传播的。但不是任何装置都能辐射电磁波的。

传导干扰(Conducted Interference)是沿着导体传播的干扰。所以传导干扰的传播要求在干扰源和接收器之间有一完整的电路连接。

4.电磁敏感度(Electmmagnetic SuseeptibilkrEMS)

在存在电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。敏感度高，抗扰度低。其实二者是一个问题的两个方面，即从不同角度反映装置、设备或系统的抗干扰能力。以电平来表示，敏感度电平(刚刚开始出现性能降低时的电平)越小，说明敏感度越高，抗扰度就越低；而抗扰度电平越高，说明抗扰度也越高，敏感度就越低。

电磁敏感度也分为辐射敏感度和传导敏感度。

三、电磁干扰的危害

人们常说的射频干扰(Radio Frequency Interference-RFI)是指元线电广播范围的干扰。1934年在巴黎举行的国际无线电干扰特别委员会(CISPR)，就是第一次开始对电磁干扰及其控制技术的世界性有组织的研究。在人类进入信息化社会的今天，电磁波作为一种资源已在OHz~400GHz宽频范围内，广泛地用于信息技术产品中，如汽车、通信、计算机、家电等产品，大量地拥人社会和家庭。伴之而来的电磁干扰也就从甚低频到微波波段，无孔不入地辐射或传导至运行中的子设备或系统以及周围的环境。给设备或系统以及生态带来各种各样的危害。现就几个领域的电磁骚扰现象作简要介绍。

(一)信息技术设备的电磁干扰不容忽视

信息技术设备(Informatbn Technohgy Equipmem-ITE)是指用于以下目的的设备：

接收来自外部源的数据(如通过键盘、数据线输入)；

对接收到的数据进行某些处理；

提供数据输出。

过去，人们往往认为，计算机是以逻辑为特征的数字系统，受自身和外来电磁干扰影响不会很大。尽管在系统设计和工程实现中，也自觉或不自觉地进行着防止和消除各种干扰的工作，然而，提到掌握和运用EMC技术上来认识和研究，其意识性还欠缺。然而，随着微电子技术的发展，计算机己朝高速度、高灵敏度、高集成和多功能方向发展，系统已是含有多种元器件和许多分系统的低压传输信息的复杂设备。高速和高密，会使系统的辐射加重，低压、高灵敏度会使系统的抗扰度降低。因此，由于电磁环境的干扰和系统内部的相互窜扰，严重地威胁着计算机和数字系统工作的稳定性、可靠性和安全性。如兼容机经常出现死机的现象就是典型一例。

(二)信息技术设备的电磁泄揭威胁着信息安全

计算机的键盘、显示屏等都会使信息辐射泄漏出去。如果泄漏的是有用信息，一旦被敌方截获，将会造成巨大损失。美国是最早利用电磁辐射泄漏获取情报和重视防信息泄漏的国家。美国曾有人在纽约做过试验，将辐射信号截获设备“数据扫描器”装在汽车上，从曼哈顿南端的贝特利公园，沿华尔街缓行，对沿途的海关大楼、联邦储备银行、世界贸易中心、市政厅、警察总局、纽约电话局以及联合国总部等单位正在工作的计算机进行辐射信号监测。惊奇地发现，纽约是一个巨大的信息库。如果截获者，对其有兴趣，便可通过放大、特征提取、解密、解码等技术或信息处理等，获得有用的情报。据资料介绍，当今的截获技术相当先进，可在1公里之内，获取清晰的屏幕图像。在通信方面，则往往是以传导波的方式泄漏和截获。因为，通信领域的信号传播方式主要是电缆、光缆和无线电波。所以，网络时代，传导形式的泄密更加严重。美国曾在20世纪70年代，一个潜水员在前苏联领海纵深内部的鄂霍次克海120米深的海底军事通信电缆上安装了一个6米长的窃听设备，它大量记录了所有经过电缆的通信信号。由于没有采取任何加密措施，而使大量军事通信情报轻易地落在了美国人手中。美国在信息泄漏的制技术方面也很高明。美国国家安全局和美国国防部从二十世纪六十年代就开始研究制定和逐步完善的防电磁泄漏标准，就是用于计算机及信息设备防信息泄漏的研究被称作Tempest技术。IBM开发的Tempest个人计算机、打印机、显示器等产品.就有明显的市场竞争力。在网络时代，信息泄漏被认为是对网络安全的最大威胁。所以，防信息泄漏已不再只是对军事领域才有意义，而在经济领域及各行各业都应引起足够的重视了。

(三)机载系统的EMI现象

我们都知道，在飞机上不允许使用笔记本电脑、手机和听CD片等。其原因就在于避免这些设备产生电磁骚扰。一旦电磁骚扰通过飞机上的电缆线藕合到机上的敏感设备，就可能形成干扰，使设备工作不稳，甚至失控。如果这些骚扰通过机舱的窗户向外辐射，使空间的电磁环境更加复杂，而机身上有大量的传感器和数十付天线，就会因干扰而增加飞机偏离航线或造成其它事故的可能性。本来飞机设计对电磁兼容性，尤其是抗扰性的要求就是非常高的。

现代交通工具越来越多的依赖于电子系统。对车载接收、监控和定位等电子控制系统来说，如果电磁抗扰度不够，就很容易受空间电磁环境干扰而不能正常工作，甚至失控造成事故。如气囊的保护失灵、定位错误等。铁路道岔的信号自动控制，如果因电磁干扰造成误控，将会给列车的行驶带来不堪设想的灾难。

(四)微波领域的电磁干扰

卫星地面站和雷达装置都会受到诸如：特高频波段的电视信号、核电信号等干扰。如美国正在研制的新一代大功率徽波武器，其频率在l~100GHz范围，可想，强的微波辐射将会给电子设备或系统以及生物带来多么严重的破坏和杀伤。

移动电话正在我国蓬勃发展，可是它所产生的电磁干扰给持手机的人们带来许多困扰和惊恐。目前，国家尚无关于移动电话的电磁辐射卫生标准，也无手机电磁辐射测试方法的标准.但据有关部门的初步检测和分析，认为手机的电磁辐射为点频微波辐波。手机在使用过程中，其电磁辐射以手机与基站(网)取得联系时最大，第一声铃响后，辐射逐渐减小。所以，在手机接通后的最初几秒之内，最好不要马上将手机贴耳接听。因为人的大脑和眼睛对辐射是比较敏感的，以免造成伤害。当然，在通话过程中，声调的高低、声音的大小和快慢也会使辐射有所不同。另外，手机的类型不同，天线的内置或外置，其辐射都会有些差别。

(五)EMI对医疗卫生设备或系统的危害

当今，许多医疗设备都采用了先进的电子和信息技术。这些设备的抗扰度如何，直接关系到人们的生命安危。如心脏起膊器，往往就会受到来自计算机、手机等的电磁干扰，使其功能发生变化。据说，一付由生物电控制的假肢，在高压线下受到电磁干扰后人仰车翻。所以医疗设备的电磁兼容性设计尤为重要，医疗单位的电磁环境值得关注。

另外，雷电和静电放电的危害，也属电磁危害范畴，其危害的严重性是人们多有体会和认识的。

四、坚持电磁兼容设计，确保产品质量

EMC学科的建立和一系列电磁兼容标准的制定，为我们从理论与实践的结合上实现产品或系统的电磁兼容提供了指导。

EMC设计的目标是通过EMC测试和认证。

EMC设计的最终目的是为了使我们的设备或系统能在预定的电磁环境中正常、稳定的工作，并对该电磁环境中的任何事物不构成电磁骚扰，即实现电磁兼容。

EMC设计涉及的内容很多。从原理上讲，要研究 干扰的三要素(干扰源、干扰的藕合通道和接收器)和 抑制干扰措施等。从技术来说，主要是如何运用滤波、接地和屏蔽三大技术。

电磁兼容设计的基本原则和方法，首先是根据产品设计对EMC提出的要求和相应的指标，然后，依据电磁兼容的有关标准和规范，将设计产品的电磁兼容性指标要求分解成元器件级、电路级、模块级和产品级的指标要求，再按照各级要实现的功能要求，逐级分层次的进行设计。

电磁兼容性设计应考虑的问题很多，但从根据上讲，就是如何提高设备的抗扰度和防止电磁泄漏。通常采取的措施，一方面设备或系统本身应选用互相干扰最小的设备、电路和部件，并进行合理的布局。再就是通过接地、屏蔽及滤波技术，抑制与隔离电磁骚扰。对不同的设备或系统有不同的设计方法和措施。下面具体谈点粗浅认识。

(一)元器件的选择和电路的分析是EMC设计的基础

以计算机为例.它是以数字电路为主，以低电平传输信号的设备。所用的数字集成电路既是干扰源，又是干扰的敏感器件，以存储器为代表的MOS器件就是一个典型例子。存储器瞬间工作时能产生很大电流，加之工作频率可达百兆以上，因而易产生窜扰，造成误动作或通过公共阻抗干扰其它电路。但另一方面，MOS器件本身的抗扰性又很差。数字电路传送脉冲信号，产生的辐射频率范围很宽，如时钟产生器、高速逻辑电路等都会产生高频干扰和电磁泄漏，同时也会受通信、电视等频段的电磁骚扰。因此，在设计时要考虑选用抗干扰器件，合理确定指标和运用接地、屏蔽等技术。

(二)电珠系统的电磁兼容性设计

无论是信息技术设备还是无线电电子、电气产品都要有电源供电。电源有外电源和内电源，电源是典型的也是危害严重的电磁干扰源。如电网的冲击，尖峰电压可高达千伏以上，会给设备或系统带来毁灭性的破坏。另外，电源干线是多种干扰信号侵人设备的途径。因此，电源系统，特别是开关电源的EMC设计是部件级设计的重要环节。其措施多种多样，诸如供电电缆直接从电网总闸引出，电网引出的交流经稳压、低通滤波、电源变压器绕组间的隔离、屏蔽以及浪涌抑制和过压过流保护等。

(三)接地系统的抗干扰设计

良好的接地可以保护设备或系统的正常操作以及人身安全。可以消除各种电磁干扰和雷击等。所以接地设计是非常重要的，但也是难度较大的课题。地线的种类很多，有逻辑地、信号地、屏蔽地、保护地等。接地的方式也可分单点接地、多点接地、混合接地和悬浮地等。理想的接地面应为零电位，各接地点之间无电位差。但实际上，任何“地”或接地线都有电阻。当有电流通过时，就会产生压降，使地线上的电位不为零，两个接地点之间就会存在地电压。当电路多点接地，井有信号联系时，就将构成地环路干扰电压。因此，接地技术十分讲究，如信号接地与电源接地要分开，复杂电路采用多点接地和公共地等。

(四)印制电路板的EMC设计

元器件、电路和地线引起的骚扰都会在印制电路板上反映出来。因此，印制电路板的EMC工程设计非常关键。印制电路板的布线要合理，如采用多层板，电源线与地线靠近，时钟线、信号线与地线的臣离要近等，以减少电路工作时引起内部噪声。严格执行印制电路板的工艺标准和规范，模拟和数字电路分层布局，以达到板上各电路之间的相互兼容。

另外，值得注意的是在进行EMC设计时，一定不能忽略对静电放电(ESD)的防护。ESD防护的关键，一是防止静电核的产生和积累，再就是阻隔ESD效应的发生。阻止披电的方法和措施很多，这里不做赘述。

五、掌握并运用EMC测试技术

EMC设计与EMC测试是相辅相成的。EMC设计的好坏是要通过EMC测试来衡量的。只有在产品的EMC设计和研制的全过程中，进行EMC的相容性预测和评估，才能及早发现可能存在的电磁干扰，并采取必要的抑制和防护措施，从而确保系统的电磁兼容性。否则，当产品定型或系统建成后再发现不兼容的题，则需在人力、物力上花很大的代价去修改设计或采用补救的措施。然而，往往难以彻底的解决问题，而给系统的使用带来许多麻烦。

EMC测试包括测试方法、测量仪器和试验场所，测试方法以各类标准为依据，测量仪器以频域为基础，试验场地是进行EMC测试的先决条件，也是衡量EMC工作水平的重要因素。EMC检测受场地的影响很大，尤其以电磁辐射发射、辐射接收与辐射敏感度的测试对场地的要求最为严格。目前，国内外常用的试验场地有：开阔场、半电波暗室、屏蔽室和横电磁波小室等。

作为EMC测试的实验室大体有两种类型：一种是经过EMC权威机构审定和质量体系认证而且具有法定测试资格的综合性设计与测试实验室。或称检测中心。它包括有进行传导干扰、传导敏感度及静电放电敏感度测试的屏蔽室，有进行辐射敏感度测试的消声屏蔽室，有用来进行辐射发射测试的开阔场地和配备齐全的测试与控制仪器设备。要建立这样一套完善的实验室需投入几百万甚至数千万元人民币。目前，国内已有数家已建成或正在投资兴建。

另一种类型就是根据本单位的实际需要和经费情况而建立的具有一定测试功能的EMC实验室。比起大型的综合实验室，这类测试实验室规模小，造价低。主要适用于预相容测试和EMC评估。也就是为了使产品在最后进行EMC认证之前，具有自测试和评估的手段。如有不足，还可充分利用社会成果，内外合作，相互比对和交流，以达节约开支，改进设计，不断提高产品的电磁兼容性之目的。

在测试仪器方面，以频谱分析仪为核心的自动检测系统，可以快捷、准确地提供EMC有关参数。新型的EMC扫描仪与频谱仪相结合，实现了电磁辐射的可视化。可对系统的单个元器件，PCB板、整机与电缆等进行全方位的三维测试，显示真实的电磁辐射状况。

EMC测试必须依据EMC标准和规范给出的测试方法进行，并以标准规定的极限值作为判据。对于预相容测试，尽管不可能保证产品通过所有项目的标准测试，但至少可以消除绝大部分的电磁干扰，从而提高产品的可信度。而且能够指出你如何改进设计、抑制EMI发射。

六、结束语

EMC作为一门多学科的高新技术，以其在质量保证体系中的重要作用而逐渐被人们所认识。坚持电磁兼容性设计，提高贯彻EMC标准的意识性。消除电磁干扰，实现电磁兼容，从根本上提高产品的质量与可靠性。

第四篇：电磁兼容作业

题目：电源电磁兼容原理及抑制方法电磁兼容原理作业

姓名：赵军

学号：S20060151

电源电磁兼容原理及抑制方法

随着电子设备的大量应用，电源在这些设备中的地位越来越重要，而开关变换器由于体积小、重量轻、效率高等特点，在电源中占的比重越来越大。开关电源大多工作在高频情况下，在开关器件的开关过程中，寄生元件（如寄生电容、寄生电感等）中能量的高频变化产生了大量的电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI）。

EMI信号占有很宽的频率范围，又有一定的幅度，经过在电路、空间中的传导和辐射，污染了周围的电磁环境，影响了与其它电子设备的电磁兼容（Electromagnetic Compatibility）性。随着近年来各国对电子设备的电磁干扰和电磁兼容性能要求的不断提高，对电磁干扰以及新的抑制方法的研究已成为开关电源研究中的热点。

本文对电磁干扰产生、传播的机理进行了简要的介绍，重点总结了几种近年来提出的抑制开关电源电磁干扰产生及传播的新方法。1 电磁干扰的产生和传播方式

开关电源中的电磁干扰分为传导干扰和辐射干扰两种。通常传导干扰比较好分析，可以将电路理论和数学知识结合起来，对电磁干扰中各种元器件的特性进行研究；但对辐射干扰而言，由于电路中存在不同干扰源的综合作用，又涉及到电磁场理论，分析起来比较困难。下面将对这两种干扰的机理作一简要的介绍。1.1 传导干扰的产生和传播

传导干扰可分为共模（Common Mode-CM）干扰和差模（Differential Mode-DM）干扰。由于寄生参数的存在以及开关电源中开关器件的高频开通与关断，使得开关电源在其输入端（即交流电网侧）产生较大的共模干扰和差模干扰。1.1.1 共模（CM）干扰

变换器工作在高频情况时，由于dv/dt很高，激发变压器线圈间、以及开关管与散热片间的寄生电容，从而产生了共模干扰。如图1所示，共模干扰电流从具有高dv/dt的开关管出发流经接地散热片和地线，再由高频LISN网络（由两个50Ω电阻等效）流回输入线路。

图1 典型开关变换器中共模、差模干扰的传播路径

根据共模干扰产生的原理，实际应用时常采用以下几种抑制方法： 1）优化电路器件布置，尽量减少寄生、耦合电容。

2）延缓开关的开通、关断时间。但是这与开关电源高频化的趋势不符。3）应用缓冲电路，减缓dv/dt的变化率。1.2.2 差模（DM）干扰

开关变换器中的电流在高频情况下作开关变化，从而在输入、输出的滤波电容上产生很高的di/dt，即在滤波电容的等效电感或阻抗上感应了干扰电压。这时就会产生差模干扰。故选用高质量的滤波电容（等效电感或阻抗很低）可以降低差模干扰。

1.2 辐射干扰的产生和传播

辐射干扰又可分为近场干扰〔测量点与场源距离<λ/6（λ为干扰电磁波波长）〕和远场干扰（测量点与场源距离>λ/6）。由麦克斯韦电磁场理论可知，导体中变化的电流会在其周围空间中产生变化的磁场，而变化的磁场又产生变化的电场，两者都遵循麦克斯韦方程式。而这一变化电流的幅值和频率决定了产生的电磁场的大小以及其作用范围。在辐射研究中天线是电磁辐射源，在开关电源电路中，主电路中的元器件、连线等都可认为是天线，可以应用电偶极子和磁偶极子理论来分析。分析时，二极管、开关管、电容等可看成电偶极子；电感线圈可以认为是磁偶极子，再以相关的电磁场理论进行综合分析就可以了。

图2是一个Boost电路的空间分布图，把元器件看成电偶极子或磁偶极子，应用相关电磁场理论进行分析，可以得出各元器件在空间的辐射电磁干扰，将这些干扰量迭加，就可以得到整个电路在空间产生的辐射干扰。关于电偶极子、磁偶极子，可参考相关的电磁场书籍，此处不再论述。

图2 Bosst电路在三维空间的分布

需要注意的是，不同支路的电流相位不一定相同，在磁场计算时这一点尤其重要。相位不同一是因为干扰从干扰源传播到测量点存在时延作用（也称迟滞效应）；再一个原因是元器件本身的特性导致相位不同。如电感中电流相位比其它元器件要滞后。迟滞效应引起的相位滞后是信号频率作用的结果，仅在频率很高时作用才较明显（如GHz级或更高）；对于功率电子器件而言，频率相对较低，故迟滞效应作用不是很大。2 几种新的电磁干扰抑制方法

在开关电源产生的两类干扰中，传导干扰由于经电网传播，会对其它电子设备产生严重的干扰，往往引起更严重的问题。常用的抑制方法有：缓冲器法，减少耦合路径法，减少寄生元件法等。近年来，随着对电子设备电磁干扰的限制越来越严格，又出现了一些新的抑制方法，主要集中在新的控制方法与新的无源缓冲电路的设计等几个方面。下面分别予以介绍。2.1 新的控制方法—调制频率控制

干扰是根据开关频率变化的，干扰的能量集中在这些离散的开关频率点上，所以很难满足抑制EMI的要求。通过将开关信号的能量调制分布在一个很宽的频带上，产生一系列的分立边频带，则干扰频谱可以展开，干扰能量被分成小份分布在这些分立频段上，从而更容易达到EMI的标准。调制频率（Modulated Frequency）控制就是根据这种原理实现对开关电源电磁干扰的抑制。最初人们采用随机频率（Randomized Frequency）控制[1]，其主要思想是，在控制电路中加入一个随机扰动分量，使开关间隔进行不规则变化，则开关噪声频谱由原来离散的尖峰脉冲噪声变成连续分布噪声，其峰值大大下降。具体办法 是，由脉冲发生器产生两种不同占空比的脉冲，再与电压误差放大器产生的误差 信号进行采样选择产生最终的控制信号。其具体的控制波形如图3(a)所示。

(a)随机频率控制原理波形图

(b)调制频率控制原理波形图 图3 两种不同的频率调制波形

但是，随机频率控制在开通时基本上采用PWM控制的方法，在关断时才采用随机频率，因而其调制干扰能量的效果不是很好，抑制干扰的效果不是很理想。而最新出现的调制频率控制则很好地解决了这些问题。其原理是，将主开关频率进行调制，在主频带周围产生一系列的边频带，从而将噪声能量分布在很宽的频带上，降低了干扰。这种控制方法的关键是对频率进行调制，使开关能量分布在边频带的范围，且幅值受调制系数β的影响（调制系数β=Δf/fm，Δf为相邻边频带间隔，fm为调制频率），一般β越大调制效果越好[2][3]，其控制波形如图3(b)所示。

图4即为一个根据调制频率原理设计的控制电路。各种控制方法可以在不影响变换器工作特性的情况下，很好地抑制开通、关断时的干扰。

图4 一个典型的调制频率控制电路

2.2 新的无源缓冲电路设计

开关变换器中电磁干扰是在开关管开关时刻产生的。以整流二极管为例，在开通时，其导通电流不仅引起大量的开通损耗，还产生很大的di/dt，导致电磁干扰；而在关断时，其两端的电压快速升高，有很大的dv/dt，从而产生电磁干扰。缓冲电路不仅可以抑制开通时的di/dt、限制关断时的dv/dt，还具有电路简单、成本较低的特点，因而得到了广泛应用。但是传统的缓冲电路中往往采用有源辅助开关，电路复杂不易控制，并有可能导致更高的电压或电流应力，降低了可靠性。因此许多新的无源缓冲器应运而生，以下分别予以总结介绍。2.2.1 二极管反向恢复电流抑制电路

对于图5(a)的Boost电路，Q1开通后，D1将关断。但由于此前D1上的电流为工作电流，要降为零，其dv/dt将很高。D1的关断只能靠反向恢复电流尖峰，而现有的抑制二极管反向恢复电流的方法大多只适用于特定的变换器电路，而且只对应某一种的输入输出模式，适用性很差。国外有人提出了图5(b)的电路[6]，可以较好地解决这一缺陷。

图5(b)的关键在于把一个辅助二极管（D2）、一个小的辅助电感（L2）与主功率电感（L1）的部分线圈串联，然后与主二极管（D1）并联。其工作原理是，在Q1开通时，利用辅助电感及辅助二极管构成的辅助电路进行分流，使主二极管D1上的电流降为零，并维持到Q1关断。由于电感L2的作用，辅助二极管D2上的反向恢复电流是很小的，可以忽略。

(a)Boost电路

(b)二极管反向恢复电路

图5 Boost电路及其二极管反向恢复电路

这种方法除了可用于一般的变换器电路，以限制主二极管的反向恢复电流，还可以用在输入输出整流二极管的恢复电流抑制上。图6是这种应用的举例。这种技术应用在一般的电源电路里，都可以获得有效抑制反向恢复尖峰电流、降低EMI、减少损耗提高效率的效果。

(a)输入整流电路

(b)输出整流电路 图6 输入输出整流二极管反向恢复电流抑制电路

2.2.2 无损缓冲电路

在变换器电路中，主二极管反向恢复时，会对开关管造成很大的电流、电压应力，引起很大的功耗，极易造成器件的损坏。为了抑制这种反向恢复电流，减少损耗，而提出了一种无损缓冲电路[5]，如图7所示。

图7 无损缓冲电路

其主要工作原理是，主开关Q开通时的di/dt应力、关断时的dv/dt应力分别受L1、C1所限制，利用L1、C1、C2之间相互的谐振及能量转换，实现对主二极管D反向恢复电流的抑制，使开关损耗、EMI大大减少。不仅如此，由于开通时C1上的能量转移到C2，关断时C2和L1上的能量转移到负载，这种缓冲电路的损耗很低，效率很高。2.2.3 无源补偿技术

传统的共模干扰抑制电路如图8所示。为了使通过滤波电容Cy流入地的漏电流维持在安全范围，Cy的值都较小，相应的扼流线圈LCM就变大，特别是由于LCM要传输全部的功率，其损耗、体积和重量都会变大。应用无源补偿技术，则可以在不影响主电路工作的情况下，较好地抑制电路的共模干扰，并可减少LCM、节省成本。

图8 共模干扰滤波器 由于共模干扰是由开关器件的寄生电容在高频时的dv/dt产生的，因此，用一个额外的变压器绕组在补偿电容上产生一个180°的反向电压，产生的补偿电流再与寄生电容上的干扰电流迭加，从而消除干扰。这就是无源补偿的原理。

图9(a)为加入补偿电路的隔离式半桥电路。由于半桥、全桥电路常用于大功率场合，滤波电感LCM较大，所以补偿的效果会更明显。该电路在变压器上加了一个补偿线圈Nc，匝数与原边绕组一样；补偿电容CCOMP的大小则与寄生电容CPARA一样。这样一来，工作时的Nc使CCOMP产生一个与CPARA上干扰电流大小相同、方向相反的补偿电流，迭加后消除了干扰电流。补偿线圈不流过全部的功率，仅传输干扰电流，补偿电路十分简单。

同样，对于图9(b)中的正激式电路，利用其自身的磁复位线圈，可以更加方便地实现补偿。无源补偿技术还可以应用于非隔离式的变换器电路中，如图10所示，原理是一样的。

(b)带补偿电路的正激电路

(a)带补偿电路的隔离式半桥电路

图9 两种无源补偿电路

(a)Boost电路

(b)Buck电路

图10 带补偿电路的非隔离式Boost、Buck电路

需要注意的是，无源补偿技术有一定的应用条件，它受开关电流、电压的上升、下降时间，以及变压器结构等因素的影响，特别当变压器的线间耦合电容远大于寄生电容时，干扰电流不经补偿线圈而直接进入大地，此时抑制效果就不很理想。3 结语

产生噪声的来源很多，如外来干扰、机械振动、电路设计不当、元器件选择不当以及结构布局或布线不合理等。在开关变换器中，功率三极管和二极管在开－关过程中所产生的射频能量是干扰的主要来源之一。由于频率较高，或以电磁能的形式直接向空间辐射（辐射干扰），或以干扰电流的形式沿着输入、输出导线传送（传导干扰），其中后者的危害更为严重。

开关电源技术是一项综合性技术，可以利用先进的半导体电路设计技术、磁性材料、电感元件技术以及开关器件技术等来有效地减少和抑制EMI。目前，开关电源已日益广泛地应用到各种控制设备、通信设备以及家用电器中，其电磁干扰问题、及与其它电子设备的电磁兼容问题已日益成为人们关注的热点，未来电磁干扰及其相关问题必将得到更多的研究。

第五篇：电磁兼容作业

电磁兼容学习报告

姓名：时新淦 学号 ： 201230210800 专业：电工理论及技术

1.前言

这学期开设了电磁场理论这门课程，这门课程是一个基础，当上完这么课后感觉学得还不够，因此当老师在上第一堂电磁兼容课时，心情是非常喜悦的，一方面是电磁理论知识的又一次温习和深化，而且电磁兼容是具体的电磁场理论知识的一个实际运用。课程结束之前，最后一堂课给我留下了深刻的印象，一方面是电磁兼容重要性，另一方面是对自己以后学习的一个启迪。

下面就从电磁兼容的概述，电磁兼容与课题联系两方面展开讨论。

2.电磁兼容概述

在课程的最后一节课中，老师给我们详细的介绍了电磁兼容。一个系统应该满足三个EMC原则：

（一）不对其他系统产生干扰；

（二）对其他系统的辐射不敏感；

（三）不对自身产生干扰。老师还给我们举了一些例子如：美国的航母曾因电磁兼容问题引发爆炸，手机辐射影响音响设备等，让我们更好地理解了电磁干扰的危害性和电磁兼容技术的重要性。

后面查了一些相关的资料更加了解电磁兼容，如一些基本术语，电磁干扰三要素（电磁干扰源、干扰传播途径和敏感设备），电磁兼容的组织认证等等（如老师上课讲的中国的强制性认证“CCC”，还有如美国的强制性“FCC”等等）。

下面将就电磁兼容作下整体的概述。2.1.电磁骚扰

电磁干扰是指电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。这里，电磁骚扰是指任何可能引起装置、设备或系统性能降低，或者队友生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象；而电磁干扰是指由电磁骚扰产生的具有危害性的电磁能量或者引起的后果。

依据骚扰的来源分类，电磁骚扰源分为两大类：自然骚扰源和人为骚扰源。其中，人为骚扰源包括功能性骚扰源和非功能性骚扰源。功能性骚扰源指设备、系统在实现自身功能的过程中所产生的有用电磁能量对其他设备、系统造成干扰的用电装置。非功能性骚扰源指设备、系统在实现自身功能的过程中所产生的无用电磁能量对其他设备、系统造成干扰的用电装置。描述电磁骚扰源产生的干扰效应，通常电磁骚扰的性质可以由以下参数描述：1.频谱宽度 2.幅度或电平3.波形 4.出现率 5.辐射骚扰的极化特性 6.辐射骚扰的方向特性 7.天线有效面积。

关于电磁骚扰的耦合与传输理论是电磁兼容理论的另一个重要知识，一般而言，从各种电磁骚扰源传输电磁骚扰至敏感设备的通路或媒介，即耦合途径，有两种方式：一种是传导耦合方式；另一种是辐射耦合方式。其中辐射耦合可以划分为三种：1.天线与天线的耦合 2.场与线的耦合 3.线与线的感应耦合。传导耦合按其耦合方式可以划分为电路性耦合、电容性耦合、电感性耦合三种基本方式。2.2.电磁屏蔽

屏蔽理论及其应用这一部分是这门课程的另一个一个重点。

屏蔽就是由导电或导磁材料制成的金属屏蔽体将电磁骚扰源限制在一定 的范围内，使骚扰源从屏蔽体的一面耦合或辐射到另一面时受到抑制或衰减。电磁屏蔽按其屏蔽原理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电场屏蔽包含静电屏蔽和交变电场屏蔽，磁场屏蔽包含静磁屏蔽（恒定磁场屏蔽）和交变磁场屏蔽。

静电屏蔽必须具有讲个基本要点：完整的屏蔽导体和良好的接地。交变电场屏蔽的基本原理是采用接地良好的金属屏蔽体将骚扰源产生的交变电场限制在一定的空间内，从而阻断了骚扰源至接收器的传输途径。

低频磁场的屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对骚扰磁场进行分路。高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体材料。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在导体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽目的。金属屏蔽体对电磁波的屏蔽效果包括反射损耗、吸收损耗和多次反射损耗。如何描述屏蔽体的屏蔽效果及如何定量分析和表示屏蔽效果，这里我们主要是引入了屏蔽效能的概念。屏蔽效能是指不存在屏蔽体时某处的电场强度E0与存在屏蔽体时同一处的电场强度Es之比，常用分贝（dB）表示。总而言之电磁兼容问题是一个不可回避的问题，好的电磁兼容工作可以使得系统性能有着完全不一样的效果。2.3.接地技术

接地技术是任何电子、电气设备或系统正常工作时必须采用的重要技术，它不仅是保护设施和人身安全的必要手段，也是抑制电磁干扰、保障设备或系统电磁兼容性、提高设备或系统可靠性的重要技术措施。接地的分类，按作用可分为安全接地和信号接地，其中安全接地又有设备安全接地、接零保护接地和防雷接地，信号接地又分为单点接地、多点接地、混合接地和悬浮接地。还有一个是搭接技术，搭接是指两个金属物体之间通过机械、化学或物理方法实现结构连接，以建立一条稳定的低阻抗电气通路的工艺过程。搭接的目的在于为电流的流动提供一个均匀的结构面和低阻抗通路，以避免在相互连接的两金属件间形成电位差，因为这种电位差对所有频率都可能引起电磁干扰。搭接方法可分为永久性搭接和半永久性搭接。搭接类型为两种基本类型：直接搭接和间接搭接。

3.电磁兼容与课题的联系

在实际的课题研究中电磁兼容的问题是不可忽略的，在本人所研究的基于FPGA的探伤系统研究中，传感器如何降低外界干扰源的问题是一个关键，这涉及到所采集数据的有效性和准确性。通常情况下在传感器的外层都有一层屏蔽层，如图一所示，图一（1）没有屏蔽层，图一（2）有屏蔽层。

图一（1）图一（2）屏蔽层的主要作用是将磁场约束在传感器内部，从而减小外部电磁场的干扰，同时它也可以使得各线圈之间的电位接近，从而减小线圈之间的容性耦合。屏蔽层的的引入使得激励和接收线圈的磁场发生变化，从而改变了传感器的灵敏度场。因此，屏蔽层的设计参数（厚度，电导率和线圈之间的距离）对于传 感器的特性有很大的影响[1]。

实际中传感器光有屏蔽装置还不够，例如当用金属导体靠近传感器或者外界有较强的噪声干扰时都会干扰到传感器的测量结果，这也说明了当传感器的灵敏度非常高的时候除了在硬件方面提高抗干扰性，还需要在传感器的激励方式，软件方面还需要下些功夫。

由于选取的被测对象一般是高电导率的金属，因此具有很强的涡流效应，一般低中频的激励信号（<1MHz）就足够了,然而在检测低电导率物体时，需要施加高频率的激励信号，高频信号很容易受来至接收线圈小的感应信号的噪声的干扰，与此同时，由于驱动电路和激励线圈的连接只有几米远，因此激励信号会衰减。为了更好的解决这个问题，设计了前端电路并且将其放置在每个线圈前面[2][3]。图二是前端电路的示意图。

图二

如图所示：电路有两个通道，一个通道作为能量和激励信号的放大，另一个作为接收线圈中所产生的小的感应信号的放大。当FPGA选择相应的线圈作为接收线圈时，带有门控功能的合理集成电路使得该线圈的激励信号能够很好的关断。反之当线圈作为激励时可以在合适的时间施加激励信号。

由于感应信号非常的小，所以信号必须经过放大达到一个可以检测的水平，因此前段电路必须离线圈的距离要足够的近，在一些信号衰减的非常严重的运用中，在信号的放大模块中我们选择了高增益（大于50倍）的运放。

此外，为了更好的保护FPGA芯片，需要将FPGA的主板放在绝缘带上，在人体每次接触主板之前需要接触一些金属物，将人体的静电给放掉达到保护芯片的作用。

通常在各种实验中谈及到的滤波技术是一个重要的课题，EMI滤波的工作原理和普通滤波器一样，它允许有用信号的频率分量通过，同时又阻止其他干扰分量的通过

在课题中在电路中由FPGA内部的DDS产生的激励信号源经过AD9754的数模转换后，输出信号中耦合系统时钟干扰与大量的谐波分量。在系统中采用低通滤波器能较好的去除输出信号中的杂波影响，平滑输出信号。

我们采用的是二阶Butterworth有源滤波器如图二:

图三

它由两节RC滤波电路和同相比例放大电路组成，在集成运放输出到集成运放同相输入之间引入一个负反馈，在不同的频段，反馈的极性不相同，当信号频率f＞＞f0时（f0 为截止频率），电路的每级RC 电路的相移趋于-90º，两级RC 电路的移相到-180º，电路的输出电压与输入电压的相位相反，故此时通过电容c 引到集成运放同相端的反馈是负反馈，反馈信号将起着削弱输入信号的作用，使电压放大倍数减小，所以该反馈将使二阶有源低通滤波器的幅频特性高频端迅速衰减，只允许低频端信号通过。

除了硬件上的滤波，我们在软件上也实现数字滤波。系统设计采用的是具有一定数据处理位宽的数字信号处理器FPGA，故在完成滤波器的设计之后，还要对滤波器的系数进行量化，并将量化的系数文件导入设计的滤波器模块中，滤波模块和滤波效果图四所示。

图四

（一）滤波器模块

图四

（二）simulink仿真滤波效果图 滤波技术是抑制电气、电子设备传导电磁干扰，提高电气、电子设备传导抗扰度水平的主要手段，也是保证设备整体或局部屏蔽效能的重要辅助措施。描述滤波器特性的技术指标包括插入损耗、频率特性、阻抗特性、额定电压、U1表示信号源额定电流等。其中插入损耗Il20log(U1*U2)，（或者干扰源）与负载阻抗（或者干扰对象）之间没有接入滤波器时，信号源在负载阻抗上产生的电压；U2表示信号源与负载阻抗之间接入滤波器时，信号源通过滤波器在同一负载阻抗上产生的电压。反射式滤波器的工作原理是把不需要的频率成分的能量反射回信号源或者骚扰源，而让需要的频率成分的能量通过滤波器施加于负载，以达到选择和抑制信号的目的。吸收式滤波器将信号中不需要的频率分量的能量消耗在滤波器中（或称被滤波器吸收），而允许需要的频率分量通过，以达到抑制干扰的目的。

4.小结

虽然这个学期的电磁兼容课程学习时间有限，但我收获颇丰。一是国外的一些经典的英文教材是非常好参考书，在学习的过程中发现国外的英文教材浅显易懂但却不乏深度。

二是就电磁干扰本身而言，电磁干扰往往会给你意想不到的结果，正如老师说的一个系统当你无意间多根接线就可能是整个系统无法工作，这也说明了电磁兼容这门课的重要性。很显然当我们做实验时，有些时候达不到预期的结果我们排除一些因素的后应该要往这方面思考，如果在大型的工程中没有考虑电磁兼容问题，往往会造成不可挽回的损失。

三是作为电磁兼容的基础知识电磁场理论的掌握是一个逐步的过程，在以前的学习中很少用所学的知识去解释和解决一些实际遇到的问题，借此机会给自己提个醒，希望以后腾出时间去更深的了解电磁方面的知识。

参考文献：

[1]尹武良.低频电磁传感检测技术[M].北京:科学出版社:2010:17－154.[2] W.L.Yin，A.J.Peyton.A Planar EMT System for the Detection of Faults on Thin Metallic Plates.Measurement Science and Technology,2006,17(8),2130-2135.[3] Yin W, Peyton A J.Thickness measurement of non-magnetic plates using multi-frequency eddy current sensors[J].NTD&E International, 2007, 40: 43-48.