電磁兼容教材

1、李永明 2006課程名稱(chēng)電磁兼容與電磁環(huán)境保護(hù)聯(lián)系方式：電話 65112230 電子郵件 電氣工程學(xué)院 李永明教材和參考資料n教材工程電磁兼容路宏敏 西安電子科大n參考資料電磁兼容原理與設(shè)計(jì)王定華 趙家升 電子科技大學(xué) 電磁干擾與電磁兼容技術(shù)王慶斌 劉萍 尤利文 林嘯天 機(jī)械工業(yè)出版社電磁兼容原理、設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)技術(shù) 蔡仁鋼 北京航空航天大學(xué)電磁兼容干擾與電磁污染危害案例為什么要學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)(1)土星-阿波羅12事件1969年11月14日上午，土星V-阿波羅12宇宙飛船進(jìn)行第二次載人登月飛行。當(dāng)時(shí)的天氣情況無(wú)論是低云高度和地面風(fēng)速均在允許范圍之內(nèi)，距發(fā)射場(chǎng)32千米范圍內(nèi)無(wú)雷電。阿波羅12按預(yù)定

2、程序點(diǎn)火起飛后，一切正常。當(dāng)飛到1920米高度時(shí)，突然在云層經(jīng)火箭到地面之間出現(xiàn)兩道平行的藍(lán)色閃光。與此同時(shí)，指令艙中警鈴響了，駕駛長(zhǎng)當(dāng)即向地面指揮中心報(bào)告：有三個(gè)燃料電池與母線自動(dòng)切斷。當(dāng)飛行高度達(dá)4300米時(shí)，又發(fā)生了第二次閃電。由于宇航員及時(shí)啟用了備用設(shè)備，保證了火箭按預(yù)定程序飛行，順利登月。事故發(fā)生后進(jìn)行的調(diào)查表明，當(dāng)時(shí)，在那個(gè)空域沒(méi)有產(chǎn)生自然雷電的條件，但是，由于長(zhǎng)達(dá)110 米的火箭箭身，以及它排出的長(zhǎng)約500 米的煙羽均是導(dǎo)電體，從而改變了大氣電場(chǎng)的分布，終于在云中觸發(fā)了閃電。電磁兼容干擾與電磁污染危害案例為什么要學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)(1)土星-阿波羅12事件英國(guó)謝菲爾德號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦慘

3、劇電磁兼容干擾與電磁污染危害案例為什么要學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)(1)土星-阿波羅12事件英國(guó)謝菲爾德號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦慘劇可變速感應(yīng)電動(dòng)泵抽油站的干擾事件為了處理不斷增長(zhǎng)的北海石油礦藏，蘇格蘭建立了兩個(gè)6MW可變速感應(yīng)電動(dòng)泵抽油站。這兩臺(tái)設(shè)備一投入運(yùn)行，本地電站和電話局收到的控訴便如洪水般的涌來(lái)，從區(qū)域看，投訴集中在距離這兩臺(tái)設(shè)備的高空供電線（33kV）12英里以?xún)?nèi)的范圍。距離供電線4英里的付費(fèi)電話非常嘈雜，幾乎不能使用，然而僅隔一條街道，一住戶(hù)的電話卻不受影響，其他征兆還有：電視幀同步丟失（屏幕滾動(dòng)），輝光放電電路的振鈴。盡管這兩臺(tái)裝置的設(shè)計(jì)符合電力工業(yè)的G5/3諧波標(biāo)準(zhǔn)，這些現(xiàn)象證實(shí)它包含的更高次諧波

4、，事實(shí)上可達(dá)100次（即5kHz），這個(gè)問(wèn)題成為所有些行業(yè)工作人員的一個(gè)共同頭痛的問(wèn)題。最終，這些問(wèn)題引起政府部門(mén)的注意，因此迫切需要做些EMC補(bǔ)救工作。盡管這樣極度困難，因?yàn)槭捅谜就C(jī)的代價(jià)非常高，但最終還是完成了。 電磁兼容干擾與電磁污染危害案例為什么要學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)(1)土星-阿波羅12事件英國(guó)謝菲爾德號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦慘劇醫(yī)療設(shè)備失靈事件可變速感應(yīng)電動(dòng)泵抽油站的干擾事件n1992年，醫(yī)務(wù)工作者在將一心臟病人送往醫(yī)院的途中，救護(hù)車(chē)上的監(jiān)視器/電震發(fā)生器始終對(duì)她進(jìn)行觀察。不幸的是，當(dāng)醫(yī)務(wù)人員一打開(kāi)無(wú)線通話機(jī)請(qǐng)求幫助時(shí)，心機(jī)就會(huì)關(guān)閉。結(jié)果這位病人死了。分析表明：因?yàn)榫茸o(hù)車(chē)頂已由金屬材料改為玻璃

5、鋼，使得監(jiān)視器單元暴露在特別高的場(chǎng)內(nèi)，同時(shí)車(chē)內(nèi)又安裝有遠(yuǎn)程無(wú)線天線。因此這證明：汽車(chē)屏蔽效能的降低與強(qiáng)輻射信號(hào)的結(jié)合對(duì)此設(shè)備干擾極大。n在一些醫(yī)院，由于水管中的地電流產(chǎn)生了磁場(chǎng)，因此這些醫(yī)院中不能使用高靈敏度的電子儀器。曾經(jīng)有個(gè)醫(yī)院中病人的導(dǎo)管泵被靜電放電損壞，但萬(wàn)幸的是報(bào)警系統(tǒng)沒(méi)有受到影響，護(hù)士聽(tīng)到了報(bào)警。n某醫(yī)院在一次手術(shù)中，一臺(tái)一塑料焊接機(jī)對(duì)病人的監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生了干擾，致使沒(méi)有探測(cè)到病人手臂中的血液循環(huán)停止，后來(lái)這位病人的手臂只得切除掉。 電磁兼容干擾與電磁污染危害案例為什么要學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)(1)土星-阿波羅12事件英國(guó)謝菲爾德號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦慘劇醫(yī)療設(shè)備失靈事件可變速感應(yīng)電動(dòng)泵抽油站的干擾

6、事件雷擊造成的悲?。?） 2000年9月2021日，北京大范圍遭雷擊，擊壞首都機(jī)場(chǎng)、延慶等多個(gè)單位的計(jì)算機(jī)、通信等設(shè)備。 （2） 2000年8月8日，重慶人和鎮(zhèn)重慶華新國(guó)際城市發(fā)展有限公司遭雷擊，擊壞兩個(gè)衛(wèi)星天線，直接經(jīng)濟(jì)損失102萬(wàn)元。 （3） 2000年7月17日 天津大港區(qū)浮板玻璃有限公司遭雷擊，自動(dòng)化生產(chǎn)線因雷擊發(fā)生故障，稱(chēng)重傳感器被損壞，直接、間接經(jīng)濟(jì)損失約90萬(wàn)元。 （4） 2000年7月11日 韶關(guān)市西郊收費(fèi)站遭雷擊擊壞收費(fèi)監(jiān)控系統(tǒng)。 （5） 2000年6月16日 襄汾市老東關(guān)街遭雷電，原料庫(kù)的棉垛和尼龍垛被雷擊并引起大火，直接經(jīng)濟(jì)損失51萬(wàn)元。 （6） 2000年5月25日 內(nèi)

7、蒙古包頭鋁業(yè)集團(tuán)電解一、二分公司電解自控系統(tǒng)遭雷擊損失100萬(wàn)元。 （7）2005年4月21晚10：30左右，重慶綦江縣一化工廠遭雷擊發(fā)生爆炸事故，三層樓高的廠房完全跨塌，造成十九名工人失蹤，十人受輕傷。發(fā)生爆炸事故的綦江縣古南鎮(zhèn)東溪化工廠距離縣城約十公里，該生產(chǎn)民用爆炸物的企業(yè)的乳化車(chē)間因雷擊發(fā)生了爆炸。電磁兼容干擾與電磁污染危害案例為什么要學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)(1)土星-阿波羅12事件英國(guó)謝菲爾德號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦慘劇醫(yī)療設(shè)備失靈事件可變速感應(yīng)電動(dòng)泵抽油站的干擾事件雷擊造成的悲劇強(qiáng)電磁輻射對(duì)電引爆軍械的危害1967年7月，在美國(guó)航空母艦“福菜斯特”號(hào)上，為執(zhí)行戰(zhàn)斗任務(wù)而懸掛于飛機(jī)下方的一枚火箭彈，受

8、雷達(dá)掃描波束照射而突然被引爆，并引發(fā)了一系列爆炸，造成該艦上134人喪生、27架飛機(jī)被毀。電磁兼容干擾與電磁污染危害案例為什么要學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)(1)土星-阿波羅12事件英國(guó)謝菲爾德號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦慘劇醫(yī)療設(shè)備失靈事件可變速感應(yīng)電動(dòng)泵抽油站的干擾事件雷擊造成的悲劇強(qiáng)電磁輻射對(duì)電引爆軍械的危害電磁輻射影響的其他實(shí)例n美國(guó)Langley空軍基地救援調(diào)度中心報(bào)告稱(chēng)，他們用于偵探和營(yíng)救的衛(wèi)星在頻率121.5MHz和243MHz處受到干擾。其波及范圍大約在8英里左右。最后終于弄清此問(wèn)題是由于高空輸電線的連接不好所致。 計(jì)算機(jī)室里，在靠近門(mén)邊裝有高科技貓門(mén)（磁感應(yīng)觸發(fā)），每當(dāng)Windows加載或Windows

9、應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，貓門(mén)上的插銷(xiāo)便不停地嗒嗒作響。 在倫敦地區(qū)，電源線上有過(guò)多的諧波成分，結(jié)果導(dǎo)致交流電源電纜（包括泰晤士河下的部分電纜）過(guò)熱。造成這種后果的主要原因是個(gè)人計(jì)算機(jī)的迅速普及。在有計(jì)算機(jī)的辦公用房里，與熒光燈配合使用的功率補(bǔ)償電容破裂越來(lái)越常見(jiàn)。電源線諧波污染的另一個(gè)后果是，零線過(guò)熱甚至損壞的現(xiàn)象，電子開(kāi)關(guān)設(shè)備損壞的現(xiàn)象越來(lái)越普遍。 一公司購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái) 8000安培的特大功率直流驅(qū)動(dòng)裝置，安裝在一個(gè)工廠里。廠商宣稱(chēng)這臺(tái)裝置滿(mǎn)足EMC指令要求。由于需要一間控制室（里面裝滿(mǎn)了計(jì)算機(jī)和CRT顯示器），生產(chǎn)廠商聲明，控制室可以位于該裝置機(jī)柜的附近。當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)時(shí)，視頻顯示器上的圖像被擠成

10、屏幕寬度的50%以下。從視頻顯示器屏幕的變化情況可以直接知道裝置的運(yùn)動(dòng)方向和負(fù)載狀態(tài)，但是根本無(wú)法讀出上面的信息。這個(gè)裝置產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度在235mT量級(jí)，大多數(shù)基于CRT顯示器的圖象當(dāng)周?chē)拇艌?chǎng)強(qiáng)度超過(guò)1mT（10毫高斯）時(shí)就開(kāi)始抖動(dòng)。廠商一再聲明，盡管這臺(tái)裝置會(huì)干擾控制室內(nèi)的視頻顯示器，但是它確實(shí)是滿(mǎn)足EMC指令的。實(shí)際上，廠商的意思是該裝置滿(mǎn)足一般工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但不包括任何低頻磁場(chǎng)發(fā)射限制。但是如果你宣稱(chēng)滿(mǎn)足了電磁兼容指令，就應(yīng)該對(duì)任何干擾負(fù)責(zé)。這個(gè)問(wèn)題最后通過(guò)采用LCD液晶顯示屏獲得了解決。雖然也考慮過(guò)采用磁屏蔽和有源場(chǎng)取消裝置，但這會(huì)使控制室的投入使用延后幾個(gè)月，這會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成較大的影響。

11、 為什么要學(xué)習(xí)電磁兼容技術(shù)(2)另外：另外：n電子電路日益復(fù)雜，調(diào)試越來(lái)越難電子電路日益復(fù)雜，調(diào)試越來(lái)越難電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制實(shí)施電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制實(shí)施市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，開(kāi)發(fā)周期越來(lái)越短市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，開(kāi)發(fā)周期越來(lái)越短關(guān)于本課程課程特點(diǎn)：課程特點(diǎn)：n電磁場(chǎng)理論為基礎(chǔ)電磁場(chǎng)理論為基礎(chǔ)n新興的綜合性交叉學(xué)科新興的綜合性交叉學(xué)科n計(jì)量單位的特殊性計(jì)量單位的特殊性n大量引用無(wú)線電技術(shù)的大量引用無(wú)線電技術(shù)的概念和術(shù)語(yǔ)概念和術(shù)語(yǔ)n極強(qiáng)的實(shí)用性極強(qiáng)的實(shí)用性n強(qiáng)烈地依賴(lài)測(cè)量強(qiáng)烈地依賴(lài)測(cè)量課程內(nèi)容課程內(nèi)容n電磁兼容基本概念電磁兼容基本概念n電磁兼容的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)n電磁干擾傳播與耦合理電磁干擾傳播與耦合

12、理論論n電磁兼容技術(shù)電磁兼容技術(shù)n電磁輻射對(duì)生物的影響電磁輻射對(duì)生物的影響 通過(guò)學(xué)習(xí)本課程要達(dá)到： 對(duì)電磁兼容性和電磁環(huán)境保護(hù)有一定的了解對(duì)電磁兼容性和電磁環(huán)境保護(hù)有一定的了解 了解常見(jiàn)干擾問(wèn)題的診斷和解決方法了解常見(jiàn)干擾問(wèn)題的診斷和解決方法 初步掌握接地、濾波、屏蔽等關(guān)鍵技術(shù)初步掌握接地、濾波、屏蔽等關(guān)鍵技術(shù) 在產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計(jì)方面有明確的思路在產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計(jì)方面有明確的思路 具備進(jìn)一步學(xué)習(xí)的能力具備進(jìn)一步學(xué)習(xí)的能力電磁兼容性是必須的電路圖電路圖產(chǎn)品產(chǎn)品EMCSI為什么要“調(diào)”電路信號(hào)畸變信號(hào)畸變不能達(dá)到預(yù)期的功能不能達(dá)到預(yù)期的功能信號(hào)本身失真信號(hào)本身失真 反射反射 損耗損耗串?dāng)_串?dāng)_地線、

13、電源地線、電源噪聲噪聲外界干擾外界干擾（輻射、傳導(dǎo)）（輻射、傳導(dǎo)）電磁兼容設(shè)計(jì)電磁兼容設(shè)計(jì)信號(hào)完整性信號(hào)完整性電磁干擾現(xiàn)象220AC數(shù)字脈沖電路數(shù)字視頻設(shè)備開(kāi)關(guān)電源常見(jiàn)干擾源雷電雷電NEMP脈沖電路脈沖電路ESD無(wú)線通信無(wú)線通信感性負(fù)載通斷感性負(fù)載通斷直流電機(jī)、變頻調(diào)速器直流電機(jī)、變頻調(diào)速器電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)分析環(huán)境中的各分析環(huán)境中的各種電磁干擾種電磁干擾分析設(shè)備受電磁分析設(shè)備受電磁干擾的機(jī)理干擾的機(jī)理編成電磁兼編成電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)容標(biāo)準(zhǔn)保證各類(lèi)保證各類(lèi)電子設(shè)備電子設(shè)備正常工作正常工作及良好的及良好的電磁環(huán)境電磁環(huán)境 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)GJB151A 干擾發(fā)射干擾發(fā)射 E 敏敏 感感 度度 S 傳

14、導(dǎo)傳導(dǎo) CE 輻射輻射 RE 傳導(dǎo)傳導(dǎo) CS 輻射輻射 RS電源線天線端口 電 場(chǎng) 磁 場(chǎng) 電源線/信號(hào)線 射頻 瞬態(tài)天線端口 電 場(chǎng) 磁 場(chǎng)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容典型電磁兼容試驗(yàn)項(xiàng)目輻射發(fā)射（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）輻射發(fā)射（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）輻射抗擾度（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）輻射抗擾度（電場(chǎng)、磁場(chǎng)）傳導(dǎo)發(fā)射（射頻發(fā)射、電源諧波）傳導(dǎo)發(fā)射（射頻發(fā)射、電源諧波）傳導(dǎo)抗擾度（射頻、電快速脈沖、浪涌）傳導(dǎo)抗擾度（射頻、電快速脈沖、浪涌）靜電放電（直接、感應(yīng)）靜電放電（直接、感應(yīng)）電磁兼容試驗(yàn)的基本原則與實(shí)際使用條與實(shí)際使用條件、狀態(tài)相同件、狀態(tài)相同連接狀態(tài)、電纜種類(lèi)、長(zhǎng)度連接狀態(tài)、電纜種類(lèi)、長(zhǎng)度安裝平臺(tái)、基座安裝平臺(tái)、基座接地狀

15、態(tài)接地狀態(tài)工作狀態(tài)、負(fù)載情況工作狀態(tài)、負(fù)載情況EUT處于最大發(fā)射狀態(tài)處于最大發(fā)射狀態(tài)EUT處于最敏感狀態(tài)處于最敏感狀態(tài)EUT的方向的方向用最壞結(jié)果作用最壞結(jié)果作為測(cè)試結(jié)果為測(cè)試結(jié)果電磁兼容試驗(yàn)場(chǎng)地電磁發(fā)射試驗(yàn)電磁發(fā)射試驗(yàn)開(kāi)闊場(chǎng)（民用標(biāo)準(zhǔn)）開(kāi)闊場(chǎng)（民用標(biāo)準(zhǔn)）屏蔽暗室屏蔽暗室(半無(wú)反射室半無(wú)反射室)敏感度或抗擾度試驗(yàn)：敏感度或抗擾度試驗(yàn)：可在普通環(huán)境中，但可在普通環(huán)境中，但是注意對(duì)周?chē)O(shè)備的是注意對(duì)周?chē)O(shè)備的影響影響電磁屏蔽室電源濾波器通風(fēng)板電纜接線板通風(fēng)板電磁兼容試驗(yàn)室的結(jié)構(gòu)帶風(fēng)扇的通風(fēng)板 主室輔助室2輔助室1可拆卸的濾波板或觀察窗射頻測(cè)試儀器柜電源濾波器屏蔽門(mén)刀口結(jié)構(gòu)測(cè)量的基本設(shè)備頻譜分析儀頻

16、譜分析儀天線（接收和發(fā)射）天線（接收和發(fā)射）線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)(LISN) 電流卡鉗電流卡鉗信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器功率放大器功率放大器單位：分貝(dB) 的概念分貝的定義：分貝數(shù)分貝的定義：分貝數(shù) 10lgP2P1P1、P2 是兩個(gè)功率數(shù)值，對(duì)于電流或電壓，定義如下：是兩個(gè)功率數(shù)值，對(duì)于電流或電壓，定義如下：電壓增益的分貝數(shù)電壓增益的分貝數(shù) 20lgV2V1電流增益的分貝數(shù)電流增益的分貝數(shù) 20lgI2I1用分貝表示的物理量電壓：電壓：用用1V、1mV、1 V 為參考（例如：為參考（例如：1 V = 0dB V） 則單位為：則單位為：dBV、dBmV、dB V 等，等，電流：電流：

17、用用1A、1mA、1 A 為參考，則：為參考，則：dBA、dBmA、dB A場(chǎng)強(qiáng)：場(chǎng)強(qiáng)：用用1V/m、1 V/m 為參考，則：為參考，則：dBV/m、dB V/m 等，等，功率：功率：用用1W、1mW 為參考，則：為參考，則：dBW、dBmW等，等，“分貝分貝”僅表示相對(duì)概念僅表示相對(duì)概念 概念 設(shè)計(jì) 產(chǎn)品 市場(chǎng)階段電磁兼容的工程方法電磁兼容的工程方法費(fèi)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)法系統(tǒng)設(shè)計(jì)法測(cè)試修改法測(cè)試修改法頻譜分析儀是使用不同方法在頻域內(nèi)對(duì)信號(hào)的電壓、功率、頻率等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量并顯示的儀器。頻譜儀有多種分類(lèi)方法，按照分析處理方法的不同，可分為模擬式頻譜儀、數(shù)字式頻譜儀和模擬/數(shù)字混合式頻譜儀；按照基本工作原理，可分為掃描式頻譜儀