隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,在國民經(jīng)濟的各個(gè)領(lǐng)域,各種電氣電子設備的使用數量和種類(lèi)日益增加,必然會(huì )引起周?chē)姶怒h(huán)境日趨復雜化,惡劣的電磁環(huán)境會(huì )影響各種設備的正常運轉,特別對測控系統影響更為嚴重,對測控系統的穩定性、精確度產(chǎn)生直接影響,甚至使測控系統不能正常工作為了有效的抑制電磁干擾的影響,在測控系統設備過(guò)程中必須考慮到
EMC電磁兼容設計技術(shù)。
一、屏蔽技術(shù)
在設計電子設備時(shí)既要使該設備產(chǎn)生的電磁干擾限定在某個(gè)范圍之內,以免影響其他應用系統,同時(shí)又要使自己設計的系統在某個(gè)給定的空間內防止或減小外部干擾的影響。一種有效的辦法是使用銅或銀等低阻材料或者使用磁性材料制成的容器,將需要隔離的部分包圍起來(lái),以防止電磁的相互作用,這種方式稱(chēng)為屏蔽,屏蔽一般分為電磁屏蔽和靜電屏蔽。
1、電磁屏蔽
所謂屏蔽,一般大多是指電磁屏蔽,主要用來(lái)防止交變電場(chǎng)的影響,電磁屏蔽一般指高頻交變電磁屏蔽。對待低頻近場(chǎng)磁場(chǎng),可采用電工純鐵、硅鋼片、坡莫合金等高磁導率材料實(shí)現磁屏蔽或提供磁旁路,增加屏蔽體厚度或者采用多層屏蔽,屏蔽體無(wú)需接地。
2、靜電屏蔽
靜電屏蔽是防止靜電場(chǎng)的影響,其作用是消除兩個(gè)電路之間由于分布電容的耦合而產(chǎn)生的干擾。靜電感應對在高壓電場(chǎng)中的高輸入阻抗電路是一種主要干擾。靜電屏蔽和電磁屏蔽導體必須接地,如果是電磁屏蔽,即使不接地,對防止漏磁也是有效的。但是由于導體并未接地,便增加了靜電耦合,即增加了對干擾電壓的感應,所以盡管是電磁屏蔽,還是接地為好。
二、濾波技術(shù)
濾波技術(shù)是抑制電氣、電子設備的傳導電磁干擾,提高電氣、電子設備抗干擾水平的主要手段。濾波的實(shí)質(zhì)是壓縮信號回路騷擾頻譜的一種方法,當干擾噪聲頻譜成分不同于有用信號的頻帶時(shí),可以用濾波器將無(wú)用的干擾噪聲濾除。濾波器將有用信號和干擾噪聲的頻譜隔離的越完善,它對減小有用信號回路內的干擾效果就越好。
濾波的目的是將干擾噪聲減小到一定程度,使傳輸到設備的干擾噪聲不至于超過(guò)標準給定的規范,不至于引起設備的誤動(dòng)作。為了滿(mǎn)足EMC標準規定的傳導發(fā)射和傳導敏感度極限值要求,使用EMI濾波器是一種好方法。在抑制EMI噪聲的傳導干擾方面,EMI濾波器是很有效的手段,當然還應配合良好的接地措施。
三、接地技術(shù)
接地技術(shù)在現代工業(yè)測控領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應用,工業(yè)電子設備的干擾與系統的接地方式關(guān)系很大。所謂接地是指將一個(gè)點(diǎn)與某個(gè)電位基準面用導體連接起來(lái)建立低電阻的導電通道。
1、安全接地
將
高壓沖擊試驗設備的外殼與大地連接,可有效防止設備外殼上由于電荷累積、電壓上升或者設備本身絕緣損壞而造成人身傷害。另外還有一種防雷接地也屬于安全接地,對于測控系統而言,一旦遭遇雷電襲擊后果不堪設想。除雷電直擊以外,最具破壞作用的是二次效應。由于雷電的高電位、大電流、瞬時(shí)性等特點(diǎn),強烈的閃電、交變電磁場(chǎng)、電磁輻射、雷電波侵入、地電位反擊等,并且雷電流變化梯度大,能產(chǎn)生強大的變化磁場(chǎng),使其覆蓋的金屬導體產(chǎn)生感應電勢,既而產(chǎn)生感應電流,一旦侵入微電子系統的信號入口,將會(huì )導致電子器件擊穿、燒壞,使系統癱瘓,因此必須采取措施加以防護。最常用的防護措施是在高處設置避雷針與大地相連,從而避免雷擊時(shí)危及設備和人身安全。
2、抑制干擾接地
在工業(yè)測控系統的環(huán)境中存在著(zhù)大量的電磁干擾,這些干擾可能會(huì )使智能化系統產(chǎn)生誤碼、錯碼,甚至產(chǎn)生誤動(dòng)作,使系統受到污染,工作不正常,強大的脈沖干擾還可能導致電子元器件、設備的損壞,所以將設備機殼或導線(xiàn)屏蔽層接地,雙絞線(xiàn)一根作信號線(xiàn),另一根接地,給高頻干擾電壓形成低阻通路,以防止其對測控系統的干擾。
3、工作接地
在系統中為電路正常工作提供一個(gè)基準導體或基準電位點(diǎn),該基準可以設定為系統中的某一點(diǎn)、某一段或某一塊等,基準電位一般設定為零,比如直流電源的基準等。
4、屏蔽接地
屏蔽與接地配合使用,才能起到良好的屏蔽效果,考慮電磁兼容的需要,典型的屏蔽是變電磁場(chǎng)屏蔽和靜電屏蔽。
四、電氣布線(xiàn)技術(shù)
工業(yè)測控系統的工作環(huán)境一般不可預知,不可避免的會(huì )存在這樣或那樣的干擾源(信號發(fā)生器),電磁輻射則涉及布線(xiàn)系統在正常運行下的電磁污染問(wèn)題,電纜既是電纜干擾的主要發(fā)生器,也是主要的接收器。作為信號發(fā)生器,它向空間輻射電磁噪聲場(chǎng),作為接收器,電纜也能敏感地接收從其他臨近干擾源發(fā)射的電磁干擾噪聲。在系統布線(xiàn)中,為了抑制干擾噪聲,必須采取一定的措施加以控制。
五、靜電防護
靜電在人們的日常生活中并不陌生。兩種不同材料的物體通過(guò)摩擦、碰撞、剝離等方式,相互接觸再分離,在一種物體上積聚正電荷,另一種物體上積聚負電荷,則產(chǎn)生了靜電。導體的靜電感應、壓電效應、電磁輻射感應等也能產(chǎn)生很強的靜電。隨著(zhù)材料科學(xué)的發(fā)展,各種新型合成材料、絕緣材料的使用日趨普遍,人們在使用這些材料做成的物件時(shí),不可避免的產(chǎn)生靜電荷,聚集起來(lái)可能會(huì )達到很高的靜電電位差。該電位差一旦通過(guò)回路放電,則形成嚴重的火花干擾。在電子行業(yè)中,造成危害的原因主要是靜電放電(
靜電放電發(fā)生器)引起的。