抗干擾培訓(xùn)教材課件

1、抗干擾培訓(xùn)教材1控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)概述Technical outline for protection againstdisturbance of control system抗干擾培訓(xùn)教材1控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)概述抗干擾培訓(xùn)教材21 抗干擾問(wèn)題提出的背景 電子管的工作電壓：250Vac 晶體管的工作電壓：24Vdc 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和系統(tǒng)集成化程度的提高，大規(guī)模集成芯片內(nèi)單位面積的元件數(shù)越來(lái)越多，所傳遞的信號(hào)電流也越來(lái)越小，系統(tǒng)的供電電壓也越來(lái)越低，現(xiàn)已降到5V、3V乃至1.8V。因此，芯片對(duì)外界的噪聲也越趨敏感，所以顯示出來(lái)的抗干擾能力也就很低。 抗干擾培訓(xùn)教材21 抗干擾問(wèn)題提出的背景

2、 電子管的工抗干擾培訓(xùn)教材3 當(dāng)前是信息社會(huì)，電磁環(huán)境日趨復(fù)雜：電氣、電子設(shè)備量猛增，頻帶日益加寬，功率越來(lái)越大，傳輸速率越來(lái)越高。 所以，受電磁干擾的威脅也日趨勢(shì)增大。 抗干擾培訓(xùn)教材3 當(dāng)前是信息社會(huì)，電磁環(huán)抗干擾培訓(xùn)教材4 控制系統(tǒng)不但系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備多，輸入/輸出（I/O）端口多，特別是外部的連接電纜又多又長(zhǎng)，這類(lèi)似于是拾取噪聲的高效天線，給噪聲的耦合提供了充分的條件，使得各種噪聲容易侵入控制系統(tǒng)。 抗干擾培訓(xùn)教材4 控制系統(tǒng)不但系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備多，輸入/抗干擾培訓(xùn)教材5 欲提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，除了在設(shè)計(jì)系統(tǒng)本身的電子線路、結(jié)構(gòu)以及軟件時(shí)應(yīng)于考慮的各項(xiàng)抗干擾措施外，更重要的是如何提高

3、控制系統(tǒng)在工程應(yīng)用中的抗干擾技術(shù) 。 控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題，不可能期望僅通過(guò)提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力來(lái)解決?？垢蓴_培訓(xùn)教材5 欲提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，除了在設(shè)計(jì)抗干擾培訓(xùn)教材62 噪聲和干擾 對(duì)有用信號(hào)以外的所有電子信號(hào)總稱為噪聲。按噪聲的來(lái)源可以將噪聲源分成三大類(lèi)：1）本征噪聲源，其來(lái)源于物理系統(tǒng)內(nèi)部的隨機(jī)波動(dòng)，例如熱噪聲等；2）人為噪聲源，例如電機(jī)、開(kāi)關(guān)、數(shù)字電子設(shè)備、無(wú)線電發(fā)射裝置等在運(yùn)行過(guò)程中所帶來(lái)的噪聲；3）自然界干擾引起的噪聲，例如雷擊和太陽(yáng)的黑子活動(dòng)等?？垢蓴_培訓(xùn)教材62 噪聲和干擾 對(duì)有用信號(hào)以外的所有電抗干擾培訓(xùn)教材7 本征噪聲為內(nèi)部噪聲，人為噪聲和自然界干擾引起的噪聲均

4、為外部噪聲（本書(shū)討論的是對(duì)外部噪聲的抑制）。 人為噪聲源又可分成有意發(fā)射噪聲源和無(wú)意發(fā)射噪聲源。所謂有意發(fā)射噪聲源是專(zhuān)用于輻射電磁能的設(shè)備，如廣播、電視、通訊等發(fā)射設(shè)備，是通過(guò)向空間發(fā)射有用信號(hào)的電磁能量來(lái)工作的，它們會(huì)對(duì)不需要這些信號(hào)的控制系統(tǒng)構(gòu)成干擾。 但也有許多裝置無(wú)意地在發(fā)射電磁能量，如汽車(chē)的點(diǎn)火系統(tǒng)、電焊機(jī)、鈉燈和日光燈等照明設(shè)備以及電機(jī)設(shè)備等。它們可能通過(guò)傳導(dǎo)、輻射向控制系統(tǒng)發(fā)射電磁能以干擾系統(tǒng)的正常運(yùn)行。抗干擾培訓(xùn)教材7 本征噪聲為內(nèi)部噪聲，人為噪聲和自抗干擾培訓(xùn)教材8按噪聲的頻率范圍分類(lèi)名稱頻率范圍典型的噪聲源工頻和音頻噪聲50Hz及其諧波輸電線、工頻用電設(shè)備甚低頻噪聲30kH

5、z以下首次雷擊載頻噪聲10kHz300kHz高壓直流輸電高次諧波、交流輸電高次諧波 射頻、視頻噪聲300kHz300MHz鈉燈和日光燈等照明設(shè)備、圖像監(jiān)控系統(tǒng)、對(duì)講機(jī)、直流開(kāi)關(guān)電源 微波噪聲300MHz100GHz微波通信、微波爐 抗干擾培訓(xùn)教材8按噪聲的頻率范圍分類(lèi)名稱頻率范圍典型的噪聲源抗干擾培訓(xùn)教材9取決噪聲危害性嚴(yán)重程度的三要素噪聲源的頻率愈高（意味著電流、電壓、電場(chǎng)和磁場(chǎng)的強(qiáng)度的變化率愈高）；離噪聲源的距離愈近；噪聲源本身的功率愈大。 則噪聲源產(chǎn)生的危害性就愈大?？垢蓴_培訓(xùn)教材9取決噪聲危害性嚴(yán)重程度的三要素噪聲源的頻率愈抗干擾培訓(xùn)教材10何謂干擾？ 當(dāng)噪聲電壓大到足夠大時(shí)，足以在接

6、收中造成騷擾使一個(gè)電路產(chǎn)生誤操作，這就是一個(gè)干擾。 噪聲是一種電子信號(hào)，它是不能消除的，而只能在量級(jí)上盡量減小直到不再引起干擾。而干擾是指某種效應(yīng)，是由于噪聲對(duì)電路造成的一種不良反應(yīng)。所以電路中存在著噪聲，但不一定形成干擾?？垢蓴_培訓(xùn)教材10何謂干擾？ 當(dāng)噪聲電壓大到足夠大時(shí)，抗干擾培訓(xùn)教材113 構(gòu)成噪聲（干擾）問(wèn)題的三要素噪聲的耦合途徑噪聲源感受體 1）產(chǎn)生噪聲的源頭是什么？ 2）哪些是對(duì)噪聲有敏感的感受體？ 3）將噪聲從源頭傳送到感受體的耦合途徑是什么？抗干擾培訓(xùn)教材113 構(gòu)成噪聲（干擾）問(wèn)題的三要素噪聲的噪聲抗干擾培訓(xùn)教材12抑制干擾的三種基本方法：1）盡量將客觀存在的噪聲源的強(qiáng)度在

7、發(fā)生處進(jìn)行抑制，這是最有效的方法。但是并非所有的噪聲源都可以抑制的，如雷擊、無(wú)線電天線發(fā)射等。2）提高感受體對(duì)干擾的抗擾度，這取決于系統(tǒng)本身的抗干擾能力。3）減小或攔截通過(guò)耦合路徑噪聲的傳輸量，即減少耦合路徑上噪聲的傳輸量。 抗干擾培訓(xùn)教材12抑制干擾的三種基本方法：1）盡量將客觀存在抗干擾培訓(xùn)教材13例：直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)控制電路直流電動(dòng)機(jī)弱信號(hào)回路噪聲電流(傳導(dǎo)）（電磁輻射）電刷和換向器之間產(chǎn)生的電火花是主要的噪聲源?？垢蓴_培訓(xùn)教材13例：直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)直流弱信號(hào)回路噪聲抗干擾培訓(xùn)教材14 傳導(dǎo)和輻射是噪聲的基本耦合途徑。 在這種情況下，不大可能對(duì)噪聲源采用更多的抑制措施。因而只能

8、通過(guò)抑制耦合路徑的方式來(lái)消除干擾：減小通過(guò)導(dǎo)線傳導(dǎo)到電動(dòng)機(jī)控制電路的噪聲量（隔離和濾波）；屏蔽來(lái)自導(dǎo)線的輻射噪聲。 抗干擾培訓(xùn)教材14 傳導(dǎo)和輻射是噪聲的基本耦合途徑?？垢蓴_培訓(xùn)教材154 噪聲的耦合途經(jīng) 從物理概念上說(shuō)，噪聲的傳播途經(jīng)大致有五種：導(dǎo)線直接傳導(dǎo)耦合；經(jīng)公共阻抗的耦合；電容性耦合；電感性耦合；電磁場(chǎng)耦合?？垢蓴_培訓(xùn)教材154 噪聲的耦合途經(jīng) 從物理概念上說(shuō)，抗干擾培訓(xùn)教材16導(dǎo)線直接傳導(dǎo)耦合 所謂的導(dǎo)線直接傳導(dǎo)耦合系指噪聲是通過(guò)信號(hào)線和交、直流電源線以及通信線等將信號(hào)源或電源里夾帶的噪聲直接傳導(dǎo)給電路。這種耦合是最常見(jiàn)的，如串模干擾都屬此例。抑制此類(lèi)噪聲的最基本方法就是避免導(dǎo)線拾

9、取噪聲，或者在它干擾敏感電路前用去耦或?yàn)V波（包括數(shù)字濾波）的方式消除噪聲。抗干擾培訓(xùn)教材16導(dǎo)線直接傳導(dǎo)耦合 所謂的導(dǎo)線直接傳導(dǎo)抗干擾培訓(xùn)教材17公共阻抗耦合電路 抗干擾培訓(xùn)教材17公共阻抗耦合電路 抗干擾培訓(xùn)教材18 最常見(jiàn)的公共阻抗耦合例子：接地系統(tǒng)。 減小公共阻抗耦合的基本方法：減小公共阻抗的阻值?？垢蓴_培訓(xùn)教材18 最常見(jiàn)的公共阻抗耦合例子：接地系統(tǒng)抗干擾培訓(xùn)教材19 電容性耦合又稱靜電耦合或靜電感應(yīng)，它是由電路間電場(chǎng)的相互作用而產(chǎn)生的。產(chǎn)生這種耦合的主要原因是電路間存在著分布電容。 電感性耦合又稱電磁耦合或電磁感應(yīng)，它是由電路間磁場(chǎng)的相互作用而產(chǎn)生的。產(chǎn)生這種耦合的主要原因是電路間存

10、在著互感。 這兩種耦合加上前述的導(dǎo)線直接傳導(dǎo)耦合和經(jīng)公共阻抗的耦合均稱為傳導(dǎo)性耦合。其中電容性耦合和電感性耦合又稱為近場(chǎng)輻射。 此外還有電磁場(chǎng)輻射，它又稱為輻射耦合或遠(yuǎn)場(chǎng)輻射，它是電場(chǎng)和磁場(chǎng)相結(jié)合的耦合，并通過(guò)能量的輻射對(duì)線路產(chǎn)生干擾的?？垢蓴_培訓(xùn)教材19 電容性耦合又稱靜電耦合或靜電感抗干擾培訓(xùn)教材20 嚴(yán)格地說(shuō)，有關(guān)噪聲問(wèn)題的求解，需要通過(guò)麥克斯韋方程組才能得到，該方程組是三個(gè)空間變量（x、y、z）和時(shí)間（t）的函數(shù)。這樣，問(wèn)題就變得非常復(fù)雜，非一般工程技術(shù)人員能夠接受和理解。為此，在本書(shū)里，我們還是采用“電路”的理論用集中參數(shù)來(lái)近似地求解。所以我們采取了如下的假設(shè)：1）用一個(gè)連接在兩導(dǎo)體

11、間的電容來(lái)表示兩導(dǎo)體間存在的一個(gè)隨時(shí)間變化的電場(chǎng)；2）用一個(gè)連接在兩導(dǎo)體間的互感來(lái)表示兩導(dǎo)體互相耦合的一個(gè)隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)；抗干擾培訓(xùn)教材20 嚴(yán)格地說(shuō)，有關(guān)噪聲問(wèn)題的求解，需要抗干擾培訓(xùn)教材215 串模干擾和共模干擾 按干擾源VC和信號(hào)源VS的連接關(guān)系，或者說(shuō)按干擾源VC對(duì)電路的作用形態(tài)有串模干擾和共模干擾之分。 所謂串模干擾就是干擾源Vc串聯(lián)于信號(hào)源Vs之中 ?；蛘吆?jiǎn)單地認(rèn)為干擾源Vc和信號(hào)源Vs是迭加在一起的。在輸入回路中干擾源Vc與信號(hào)源Vs所處的地位完全相同。串模干擾也稱橫向干擾或差模干擾。抗干擾培訓(xùn)教材215 串模干擾和共模干擾 按干擾源VC和信抗干擾培訓(xùn)教材22測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)V

12、sVcVcVs串模干擾共模干擾抗干擾培訓(xùn)教材22測(cè)量測(cè)量VsVcVcVs串模干擾共模干擾抗干擾培訓(xùn)教材23 串模干擾源自于： 1）信號(hào)線受空間電磁輻射的感應(yīng)； 2）通過(guò)變送器的供電電源串入的電網(wǎng)干擾； 3）信號(hào)源本身產(chǎn)生的干擾。抗干擾培訓(xùn)教材23 串模干擾源自于：抗干擾培訓(xùn)教材24 放大器的地和信號(hào)源的地之間由于地電平的差異所形成的干擾稱共模干擾，或謂出現(xiàn)在測(cè)量電路端子和地之間的一種干擾形式，也稱縱向干擾或共態(tài)干擾。這種干擾（地電位差）在實(shí)際測(cè)量中是普遍存在的，根據(jù)干擾環(huán)境、被測(cè)信號(hào)源和測(cè)量系統(tǒng)的距離等因素，這地電位差一般可以達(dá)幾伏、十幾伏甚至100V以上，在雷擊時(shí)甚至可達(dá)數(shù)十萬(wàn)伏以上的浪涌電

13、壓?？垢蓴_培訓(xùn)教材24 放大器的地和信號(hào)源的地之間由于地電平抗干擾培訓(xùn)教材25 對(duì)單端對(duì)地輸入系統(tǒng)，共模干擾全部轉(zhuǎn)換成串模干擾影響測(cè)量系統(tǒng)的。 抗干擾培訓(xùn)教材25 對(duì)單端對(duì)地輸入系統(tǒng)，共模干擾全部轉(zhuǎn)抗干擾培訓(xùn)教材26雙端對(duì)地輸入系統(tǒng)抗干擾培訓(xùn)教材26雙端對(duì)地輸入系統(tǒng)抗干擾培訓(xùn)教材27 該圖所示的雙端對(duì)地系統(tǒng)，共模干擾并不直接影響電路的，它是通過(guò)輸入電路的不對(duì)稱轉(zhuǎn)化成串模電壓造成干擾的。 如果僅考慮共模干擾,即信號(hào)為零時(shí),那么作用在Z5上的電壓為:抗干擾培訓(xùn)教材27 該圖所示的雙端對(duì)地系統(tǒng)，共模干擾并不抗干擾培訓(xùn)教材28 如果電路對(duì)稱,即Z1=Z2,Z3=Z4,則V=O；一般電路做不到完全對(duì)稱，

14、所以V不等于零，所以共模干擾就對(duì)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 衡量一個(gè)測(cè)量控制系統(tǒng)的抗串模噪聲和抗共模噪聲的能力，可以用串模干擾抑制比SMRR和共模干擾抑制比CMRR來(lái)表示。 式中： Uc共模干擾的交流峰值電壓，單位伏特； U施加共模干擾電壓前后的示值變化所對(duì)應(yīng)的電量值 變化，單位伏特?？垢蓴_培訓(xùn)教材28 如果電路對(duì)稱,即Z1=Z2,Z3抗干擾培訓(xùn)教材29式中：Us串模干擾交流峰值電壓，單位伏特； U施加串模干擾電壓前后的示值變化所對(duì)應(yīng)的電量值變化，單位伏特?？垢蓴_培訓(xùn)教材29抗干擾培訓(xùn)教材30串模干擾和共模干擾的試驗(yàn)值名稱信號(hào)量程共模干擾電壓串模干擾電壓電流信號(hào)輸入（4-20）mA250Vac,50H

15、z（3535V峰值）1VAC，50HZ（1.414V峰值） (0-10)mA電壓信號(hào)輸入（0-5）V（0-20）mV50mV,50HZ(0.0707V峰值）) （0-100）mV熱電阻信號(hào)輸入Pt100Cu50抗干擾培訓(xùn)教材30串模干擾和共模干擾的試驗(yàn)值名稱信號(hào)量程共模抗干擾培訓(xùn)教材31對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的一點(diǎn)質(zhì)疑 有些標(biāo)準(zhǔn),如GB/T 13639-2008工業(yè)過(guò)程測(cè)量和控制系統(tǒng)用模擬輸入數(shù)字式指示儀（下簡(jiǎn)稱“GB/T 13639”）對(duì)模擬輸入數(shù)字式指示儀應(yīng)具備的共模干擾和串模干擾的抑制能力作了如下的規(guī)定:共模干擾抑制比CMRR120dB；串模干擾抑制比SMRR40dB。 不考慮數(shù)字式指示儀的電量程F

16、.S和精確度等級(jí)a，而泛泛地采用統(tǒng)一的共模干擾抑制比CMRR120dB和串模干擾抑制比SMRR40dB來(lái)表示指示儀應(yīng)具備的抗干擾能力是不恰當(dāng)?shù)?。下面就此?wèn)題展開(kāi)討論，并將討論問(wèn)題的范圍擴(kuò)展到所有的模擬量輸入裝置?？垢蓴_培訓(xùn)教材31對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的一點(diǎn)質(zhì)疑 有些標(biāo)準(zhǔn),如抗干擾培訓(xùn)教材32 設(shè)模擬量輸入裝置的精確度等級(jí)為a，在“影響量”共模干擾Uc或串模干擾Us的作用下，信號(hào)測(cè)量示值會(huì)發(fā)生偏差,設(shè)該偏差所對(duì)應(yīng)的電量值為U，如滿足下式的要求: （U/F.S）100% a % 我們認(rèn)為該模擬量輸入裝置抑制共模干擾或串模干擾的能力是符合要求的?？垢蓴_培訓(xùn)教材32 設(shè)模擬量輸入裝置的精確度等級(jí)為a，抗干擾培訓(xùn)

17、教材33 現(xiàn)我們以共模干擾抑制比CMRR為例來(lái)進(jìn)行討論。如果按GB/T 13639的規(guī)定，模擬量輸入裝置的共模干擾抑制比CMRR應(yīng)大于等于120dB，則根據(jù)前式就可得: 由于共模干擾的試驗(yàn)電壓Uc是一定的（3535V峰值）,從而就可按上式計(jì)算出一個(gè)U, 這個(gè)U是模擬量輸入裝置在施加共模干擾電壓前后的示值變化所對(duì)應(yīng)的電量值變化（單位伏特）, 且滿足CMRR大于等于120dB的理論值。整理后可得: UUc10-6(伏特)抗干擾培訓(xùn)教材33 現(xiàn)我們以共模干擾抑制比CMRR為例抗干擾培訓(xùn)教材34 現(xiàn)在我們來(lái)討論這個(gè)U能否滿足上式規(guī)定的要求。當(dāng)Uc=353.5V 時(shí)，按上式計(jì)算可得： UUc10-6=3

18、53.510-6=0.354（mV） 如果信號(hào)電量程F.S=5V, 準(zhǔn)確度等級(jí)a=0.1，代入上式得：（U/F.S）100%=（0.354mV/5000mV）100%=0.007%a%=0.1% 即遠(yuǎn)小于a%，不但符合上式的要求，也說(shuō)明作為指標(biāo)值，CMRR還可以再小一點(diǎn)。抗干擾培訓(xùn)教材34 現(xiàn)在我們來(lái)討論這個(gè)U能否滿足上式抗干擾培訓(xùn)教材35 如果信號(hào)電量程F.S=100mV, 準(zhǔn)確度等級(jí)a=0.1，代入前式得： （U/F.S）100%=（0.354mV/100mV）100%=0.354%a%=0.1%即大于a%，則不符合上式的要求，從而說(shuō)明，作為指標(biāo)值，CMRR=120dB不能滿足要求?？垢蓴_

19、培訓(xùn)教材35 如果信號(hào)電量程F.S=100mV,抗干擾培訓(xùn)教材36 顯然,按式UUc10-6計(jì)算出來(lái)的U能否滿足上式的要求,必須要考慮模擬量輸入裝置的測(cè)量精確度等級(jí)a以及對(duì)應(yīng)的信號(hào)電量程F.S。同理，對(duì)串模干擾抑制比的討論也一樣。 這就說(shuō)明一臺(tái)模擬量輸入裝置，允許的U是和它的測(cè)量精確度等級(jí)以及對(duì)應(yīng)的信號(hào)電量程有關(guān)。也就是說(shuō)，不同的精確度等級(jí)以及不同電量程的模擬量輸入裝置，其共模干擾抑制比CMRR和串模干擾抑制比SMRR的指標(biāo)值應(yīng)該是不一樣的?？垢蓴_培訓(xùn)教材36 顯然,按式UUc10-6計(jì)算抗干擾培訓(xùn)教材37關(guān)于CMRR指標(biāo)值和SMRR指標(biāo)值的計(jì)算方法 由前式（U/F.S）100% a % 可得

20、： Ua%F.S 分別代入前式，可得： (dB) (dB) 抗干擾培訓(xùn)教材37關(guān)于CMRR指標(biāo)值和SMRR指標(biāo)值的計(jì)算方抗干擾培訓(xùn)教材38CMRR和SMRR的指標(biāo)值序 電量程F.S 精確度等級(jí)a 共模干擾試驗(yàn)電壓Uc CMRR指標(biāo)值 串模干擾試驗(yàn)電壓Us SMRR指標(biāo)值105V 0.1250Vac,50Hz（3535V峰值） 105 1VAC，50HZ（1.414V峰值） 55 20.2100503020mV 0.2140100mVAC,50HZ(0.1414V峰值) 7540.51357051.01306060100mV 0.11357070.213060抗干擾培訓(xùn)教材38CMRR和SMRR

21、的指標(biāo)值序 電量程精確度抗干擾培訓(xùn)教材39一點(diǎn)建議 如直接采用前式的形式，即 （U/F.S）100% a% 對(duì)于高精度、小量程(指信號(hào)電量程)的模擬量輸入裝置,一般難以達(dá)到上式的要求，此時(shí)，可以降低測(cè)量精度偏差的要求，即可以將上式放寬到 （U/F.S）100% 1.5a%甚至 （U/F.S）100% 2.0a%抗干擾培訓(xùn)教材39一點(diǎn)建議 如直接采用前式的形式，即抗干擾培訓(xùn)教材406 電磁兼容性設(shè)計(jì) 電磁兼容性（EMC）指的是電子式控制系統(tǒng)的一種性能：1）在可能的電磁環(huán)境中，系統(tǒng)仍然具有正常的工作能力；2）不會(huì)成為環(huán)境中的一個(gè)電磁污染源。 一般用“抗擾度”來(lái)衡量控制系統(tǒng)在電磁環(huán)境下的抗干擾能力；

22、用“發(fā)射”來(lái)表明對(duì)環(huán)境的電磁污染。 抗干擾培訓(xùn)教材406 電磁兼容性設(shè)計(jì) 電磁兼容性（EM抗干擾培訓(xùn)教材41 由于各種電磁干擾都是一種復(fù)雜多變的隨機(jī)過(guò)程，難以重復(fù)，為了有效地對(duì)其干擾效應(yīng)和危害進(jìn)行正確的評(píng)估，IEC 61000-4 電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)把系統(tǒng)在工程應(yīng)用中常見(jiàn)的電磁干擾按其性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)，并對(duì)這些干擾的試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃驮囼?yàn)等級(jí)作了相應(yīng)的規(guī)定。不同的試驗(yàn)等級(jí)表示不同的抗擾度電平。 抗干擾培訓(xùn)教材41 由于各種電磁干擾都是一種復(fù)雜多變的隨抗干擾培訓(xùn)教材42 相對(duì)于各種電磁干擾，一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)有相應(yīng)的抗擾度指標(biāo)，包括：電壓短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度；電快速瞬變脈沖群抗擾度；浪涌（沖擊）抗擾度；靜

23、電抗擾度；工頻磁場(chǎng)抗擾度；脈沖磁場(chǎng)抗擾度；射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度；射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度等。抗干擾培訓(xùn)教材42 相對(duì)于各種電磁干擾，一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)有相抗干擾培訓(xùn)教材43阻尼振蕩磁場(chǎng)抗擾度；振蕩波抗擾度；工頻頻率變化抗擾度；直流電源輸入端口紋波抗擾度；交流電源端口諧波、諧間波及電網(wǎng)信號(hào)的低頻抗擾度等。 （IEC 61000-4電磁兼容 試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)共規(guī)定了28項(xiàng)。）抗干擾培訓(xùn)教材43阻尼振蕩磁場(chǎng)抗擾度；抗干擾培訓(xùn)教材445.1 電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度 所謂“電壓暫降”系指在供電電壓突然下降，經(jīng)歷了半個(gè)周期到幾秒鐘的短暫持續(xù)期后恢復(fù)正常。 所謂“短時(shí)中斷”系指供電電壓消失一段時(shí)間，短時(shí)

24、中斷也可認(rèn)為是100%幅值的電壓瞬時(shí)跌落。 所謂“電壓變化”系指供電電壓逐漸變得高于或者低于額定電壓。變化的持續(xù)時(shí)間相對(duì)于周期來(lái)說(shuō)，可長(zhǎng)可短?？垢蓴_培訓(xùn)教材445.1 電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度抗干擾培訓(xùn)教材45老標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61000-4-11:1994） 與低壓電網(wǎng)連接的控制系統(tǒng)，由于供電電網(wǎng)、變電設(shè)備發(fā)生故障，或由于負(fù)荷突然發(fā)生大的變動(dòng)乃至負(fù)荷連續(xù)變化，直至系統(tǒng)備用電源的切換均能引起電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化。試驗(yàn)等級(jí)電壓暫降和短時(shí)中斷，%UT持續(xù)時(shí)間，（周期）01000.5、1、5、10、25、50（對(duì)50Hz的電源，1個(gè)周期相當(dāng)于20ms)40607030抗干擾培訓(xùn)教材4

25、5老標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61000-4-11:19抗干擾培訓(xùn)教材46最新標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61000-4-11:2004） 類(lèi)別電壓暫降的試驗(yàn)等級(jí)和持續(xù)時(shí)間1類(lèi)根據(jù)設(shè)備要求依次進(jìn)行2類(lèi)0%持續(xù)時(shí)間0.5周期0%持續(xù)時(shí)間1周期70%持續(xù)時(shí)間25周期3類(lèi)0%持續(xù)時(shí)間0.5周期 0%持續(xù)時(shí)間1周期40%持續(xù)時(shí)間10周期70%持續(xù)時(shí)間25周期80%持續(xù)時(shí)間250周期類(lèi)特定 特定 特定 特定 特定 抗干擾培訓(xùn)教材46最新標(biāo)準(zhǔn)（IEC 61000-4-11:2抗干擾培訓(xùn)教材47 值得注意的是，控制系統(tǒng)在工程的應(yīng)用中，往往都是兩路電源熱備供電。在兩路電源的切換過(guò)程中，無(wú)論是采用繼電器或者是其他的方式，對(duì)控制系統(tǒng)必然會(huì)

26、有一個(gè)短暫的電源中斷時(shí)間。這個(gè)因熱備電源的切換所帶來(lái)的短暫的中斷時(shí)間應(yīng)該小于控制系統(tǒng)的允許值（即抗擾度）。其最小值為10ms，一般的控制系統(tǒng)允許的短暫的中斷時(shí)間可達(dá)20ms?？垢蓴_培訓(xùn)教材47 值得注意的是，控制系統(tǒng)在工程的應(yīng)用中，抗干擾培訓(xùn)教材48直流電源輸入端口 試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)等級(jí) %UT 持續(xù)時(shí)間s 電壓暫降40和700.01,0.03,0.1,0.3,1或 或短時(shí)中斷00.001,0.003,0.01,0.03,0.1,0.3,1或 電壓變化85和1200.1,0.3,1,3,10,或 或80和120或抗干擾培訓(xùn)教材48直流電源輸入端口 試驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)等級(jí) %U抗干擾培訓(xùn)教材495.2 電

27、快速瞬變脈沖群抗擾度 電快速瞬變脈沖群（簡(jiǎn)稱“群脈沖”）來(lái)源于切換瞬態(tài)過(guò)程，如：1）感性負(fù)載的切斷；2）繼電器、接觸器觸點(diǎn)的跳動(dòng)；3）高壓開(kāi)關(guān)裝置的切換等。 其頻譜范圍為（1100）MHz，甚至可高達(dá)300MHz?？垢蓴_培訓(xùn)教材495.2 電快速瞬變脈沖群抗擾度 電快抗干擾培訓(xùn)教材50 其特點(diǎn)是上升時(shí)間快（5ns），持續(xù)時(shí)間短（50ns），能量低，但具有較高的重復(fù)頻率。它們會(huì)騷擾系統(tǒng)的運(yùn)行。 抗干擾培訓(xùn)教材50 其特點(diǎn)是上升時(shí)間快（5ns），持續(xù)抗干擾培訓(xùn)教材51 試驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生電快速瞬變脈沖群發(fā)生器的主要特性參數(shù)（在接50負(fù)載時(shí)）是：1）有正負(fù)極性。2）單個(gè)脈沖的上升時(shí)間為5ns30%。3）脈

28、沖持續(xù)時(shí)間（半峰值）為50ns30%。4）與供電電源異步。5）脈沖群持續(xù)時(shí)間為15ms20%。6）脈沖群周期為300ms20%。7）脈沖重復(fù)率：開(kāi)路輸出電壓為0.25、0.5、1、2kV時(shí)為5kHz20%；開(kāi)路輸出電壓為4kV時(shí)為2.5kHz20%。8）開(kāi)路輸出電壓為0.25kV（1-10%）4kV（1+10%）?？垢蓴_培訓(xùn)教材51 試驗(yàn)時(shí)，產(chǎn)生電快速瞬變脈沖群發(fā)生器的抗干擾培訓(xùn)教材52試驗(yàn)等級(jí)電源端口.保護(hù)地（PE）I/O信號(hào)、數(shù)據(jù)、控制端口電壓峰值 kV重復(fù)頻率 Hz電壓峰值 kV重復(fù)頻率 Hz10.5kV5kHz0.25kV5kHz21kV5kHz0.5kV5kHz32kV5kHz1kV

29、5kHz44kV2.5kHz2kV5kHz*特定特定特定特定抗干擾培訓(xùn)教材52試驗(yàn)等級(jí)電源端口.保護(hù)地（PE）I/O信號(hào)抗干擾培訓(xùn)教材53 實(shí)際工業(yè)中遇見(jiàn)的群脈沖的頻譜很寬：開(kāi)關(guān)電路：100kHz300MHz日光燈：0.1MHz 3MHz抗干擾培訓(xùn)教材53 實(shí)際工業(yè)中遇見(jiàn)的群脈沖的頻譜很抗干擾培訓(xùn)教材545.3 浪涌（沖擊）抗擾度 浪涌的主要來(lái)源包括電源系統(tǒng)的切換瞬變、各種系統(tǒng)的故障（如接地系統(tǒng)間的短路等）和雷電瞬變（包括直擊雷和感應(yīng)雷）等。浪涌的特點(diǎn)是上升沿的變化速度快，瞬態(tài)功率大。用于控制系統(tǒng)的浪涌試驗(yàn)波形如下圖所示，其中1.2/50為電壓波形，8/20為電流波形。 試驗(yàn)波形的特征參數(shù)：波

30、前時(shí)間T1、半峰時(shí)間T2、峰值?？垢蓴_培訓(xùn)教材545.3 浪涌（沖擊）抗擾度 浪涌的主抗干擾培訓(xùn)教材55峰值、波前時(shí)間T1、半峰時(shí)T2100%50% 0T1T2抗干擾培訓(xùn)教材55峰值、波前時(shí)間T1、半峰時(shí)T2100%T1抗干擾培訓(xùn)教材56抗干擾培訓(xùn)教材56抗干擾培訓(xùn)教材57 試驗(yàn)等級(jí)開(kāi)路試驗(yàn)電壓（10%），kV10.521.032.044.0*特定抗干擾培訓(xùn)教材57 試驗(yàn)等級(jí)開(kāi)路試驗(yàn)電壓（10%），k抗干擾培訓(xùn)教材58 試驗(yàn)時(shí)首先要確定試驗(yàn)部位（如電源、I/O、通信等端口）；在每個(gè)試驗(yàn)部位，正負(fù)極性的干擾至少要各加5次，每次浪涌的最大重復(fù)率為1次/分。相對(duì)于交流電源，干擾波應(yīng)同步在電源波形的過(guò)

31、零點(diǎn)和正負(fù)峰值點(diǎn)上。試驗(yàn)電壓逐步增加到規(guī)定的電平值，試驗(yàn)電壓逐次加在每一根線與地之間。試驗(yàn)電壓不能隨意超過(guò)規(guī)定的要求。質(zhì)疑：1）為什么不區(qū)分雷電浪涌和開(kāi)關(guān)浪涌？ 2）為什么有電壓浪涌的指標(biāo)值，而沒(méi)有電流浪涌的指標(biāo)值？抗干擾培訓(xùn)教材58 試驗(yàn)時(shí)首先要確定試驗(yàn)部位（如電源、抗干擾培訓(xùn)教材595.4 靜電抗擾度 靜電系由非常低的能量累積以電容模式儲(chǔ)存在人體或設(shè)備表面，由突發(fā)觸及使其儲(chǔ)能以極大的速度崩潰放電而成，其頻寬可由數(shù)百M(fèi)Hz到數(shù)個(gè)GHz。靜電放電具有高電位、低電量、小電流和作用時(shí)間短的特點(diǎn)。 由于靜電放電波形的上升沿時(shí)間很短，約1納秒左右，電流的變化率很大，所以對(duì)電路的影響很大，特別是對(duì)CMO

32、S器件，因?yàn)槠溲趸さ哪蛪航缦抟话銉H為（100-150）V。 任何物體間的接觸和分離就會(huì)有靜電產(chǎn)生，從控制系統(tǒng)的制造到使用，包括運(yùn)輸、存放以及操作人員在人機(jī)界面上的接觸，都有靜電的釋放。其中人體是最主要的靜電放電源頭?？垢蓴_培訓(xùn)教材595.4 靜電抗擾度 靜電系由非常低的抗干擾培訓(xùn)教材60tI60ns30ns抗干擾培訓(xùn)教材60tI60ns30ns抗干擾培訓(xùn)教材61試驗(yàn)等級(jí)接觸放電電壓（kV）空氣放電電壓（kV）1222443684815*特定特定抗干擾培訓(xùn)教材61試驗(yàn)等級(jí)接觸放電電壓（kV）空氣放電電壓（抗干擾培訓(xùn)教材625.5 工頻磁場(chǎng)抗擾度 工頻磁場(chǎng)是最常見(jiàn)的干擾源。如導(dǎo)體中的工頻電流，變

33、壓器等電力設(shè)備的漏磁通等。 工頻磁場(chǎng)可以分以下兩種情況：1）正常運(yùn)行條件下的電流所產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，其幅值較小（1100）A/m。2）故障情況下的電流，能產(chǎn)生幅值較高、但持續(xù)時(shí)間較短的磁場(chǎng)，直到保護(hù)裝置動(dòng)作為止（3001000）A/m。 工頻磁場(chǎng)的試驗(yàn)等級(jí)分穩(wěn)定和短時(shí)作用（1s3s）兩種，共5個(gè)試驗(yàn)等級(jí)。 抗干擾培訓(xùn)教材625.5 工頻磁場(chǎng)抗擾度 工頻磁場(chǎng)是最常抗干擾培訓(xùn)教材63試驗(yàn)等級(jí)磁場(chǎng)強(qiáng)度 A/m1s3s的短時(shí)穩(wěn)定持續(xù)磁場(chǎng)1-12-33-1043003051000100*特定特定抗干擾培訓(xùn)教材63試驗(yàn)等級(jí)磁場(chǎng)強(qiáng)度 A/m1s3s的短抗干擾培訓(xùn)教材645.6 脈沖磁場(chǎng)抗擾度 脈沖磁場(chǎng)是由雷擊

34、建筑物和其它金屬構(gòu)架（包括天線桿、接地體和接地網(wǎng)）以及由在低壓、中壓和高壓電力系統(tǒng)中故障的起始暫態(tài)產(chǎn)生的。在高壓變電所，脈沖磁場(chǎng)也可由斷路器切合高壓母線和高壓線路產(chǎn)生。對(duì)控制系統(tǒng)而言，威脅最大的是雷擊時(shí)在空間產(chǎn)生的脈沖磁場(chǎng)?？垢蓴_培訓(xùn)教材645.6 脈沖磁場(chǎng)抗擾度 脈沖磁場(chǎng)是由抗干擾培訓(xùn)教材65試驗(yàn)等級(jí)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度 A/m（峰值）1-2-3100430051000*特定抗干擾培訓(xùn)教材65試驗(yàn)等級(jí)脈沖磁場(chǎng)強(qiáng)度 A/m（峰值）1抗干擾培訓(xùn)教材665.7 射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度 射頻電磁場(chǎng)輻射來(lái)源于下列的一些情況，如：1）系統(tǒng)的操作、維護(hù)和檢查人員在使用移動(dòng)電話或?qū)χv機(jī)；2）包括電臺(tái)、電視發(fā)射臺(tái)、發(fā)射

35、機(jī)以及各種工業(yè)電磁輻射源的作用和影響。 射頻電磁場(chǎng)輻射可以使話音系統(tǒng)語(yǔ)言清晰度變壞，圖像顯示系統(tǒng)變得模糊并出現(xiàn)差錯(cuò)，指針式儀表系統(tǒng)指示錯(cuò)誤、抖動(dòng)和亂擺，控制系統(tǒng)失控乃至誤控，模擬信號(hào)傳送波形和相位的失真，以及數(shù)字信號(hào)傳送出錯(cuò)等等?？垢蓴_培訓(xùn)教材665.7 射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度 射頻電抗干擾培訓(xùn)教材67 下圖的左邊是早年射頻電磁場(chǎng)的試驗(yàn)波形：（27-500）MHz，未調(diào)制，Vp-p=2.8V,Vrsm=1.0V。右邊是現(xiàn)在更加嚴(yán)峻的電磁試驗(yàn)波形:（80-1000）MHz，1kHz正弦波進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制深度80%， Vp-p=5.18V, Vrsm=1.12V?？垢蓴_培訓(xùn)教材67 下圖的左邊是早年射

36、頻電磁場(chǎng)的試驗(yàn)波抗干擾培訓(xùn)教材68試驗(yàn)等級(jí)試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)，V/m1123310*特定抗干擾培訓(xùn)教材68試驗(yàn)等級(jí)試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)，V/m1123310*特抗干擾培訓(xùn)教材69 下圖為進(jìn)行射頻電磁場(chǎng)輻射試驗(yàn)的電波暗室。它必須要有足夠的空間，五面敷設(shè)吸波材料，在整個(gè)平面中場(chǎng)的變化令人滿意地小?？垢蓴_培訓(xùn)教材69 下圖為進(jìn)行射頻電磁場(chǎng)輻射試驗(yàn)的電波抗干擾培訓(xùn)教材70 由于射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度要在電波暗室里進(jìn)行，非一般制造商能力所及。一種簡(jiǎn)便的測(cè)試方法是利用功率為p，頻率為80MHz1000MHz的步話機(jī)作干擾源，距被測(cè)設(shè)備為d，其產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的統(tǒng)計(jì)平均值E為：式中：E電場(chǎng)強(qiáng)度，V/m； P步話機(jī)功率，W； d距離，

37、m?？垢蓴_培訓(xùn)教材70 由于射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度要在電波暗室抗干擾培訓(xùn)教材715.8 射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度 射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾主要來(lái)源是在開(kāi)關(guān)電源、變頻器等射頻發(fā)射設(shè)備的電磁場(chǎng)作用下，于控制系統(tǒng)的電源線、通信線、接口電纜等連接線路上產(chǎn)生的傳導(dǎo)騷擾。其頻率范圍為9kHz80MHz。 其試驗(yàn)等級(jí)如下表所示，頻率范圍為（150k-80M）Hz，對(duì)（9-150）kHz沒(méi)有提出要求。 電壓是以有效值（r m s）表示的未經(jīng)調(diào)制的開(kāi)路試驗(yàn)電平?？垢蓴_培訓(xùn)教材715.8 射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度 抗干擾培訓(xùn)教材72頻率范圍150kHz80MHz試驗(yàn)等級(jí) 電 壓U0，dB(V)U0，V1120121

38、303314010抗干擾培訓(xùn)教材72頻率范圍150kHz80MHz試驗(yàn)等級(jí) 抗干擾培訓(xùn)教材735.9 評(píng)定抗擾度試驗(yàn)結(jié)果的通用原則（性能判據(jù)） 評(píng)定抗擾度試驗(yàn)結(jié)果的通用原則是如下的四個(gè)性能判據(jù)等級(jí)：性能判據(jù)1：試驗(yàn)時(shí)，在技術(shù)規(guī)范極限內(nèi)性能正常。即性能不能有偏離制造商所規(guī)定技術(shù)規(guī)范的明顯降級(jí)。性能判據(jù)2：試驗(yàn)時(shí)，功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但能自行恢復(fù)。如試驗(yàn)時(shí)，某設(shè)備的模擬功能數(shù)值出現(xiàn)可容許的偏差。試驗(yàn)后，偏差消失。性能判據(jù)3：試驗(yàn)時(shí)，功能或性能暫時(shí)降低或喪失，但需要操作者干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位。如試驗(yàn)時(shí)導(dǎo)致過(guò)電流保護(hù)裝置斷路，由操作者更換或復(fù)位該過(guò)電流保護(hù)裝置。性能判據(jù)4：由于設(shè)備、元器件、軟件的損壞

39、，或數(shù)據(jù)丟失，造成不能恢復(fù)的降級(jí)或功能喪失。 性能判據(jù)4通常是不能接受的。對(duì)性能判據(jù)2和3，應(yīng)按被控過(guò)程的連續(xù)與否以及運(yùn)行的重要性確認(rèn)是否認(rèn)可?？垢蓴_培訓(xùn)教材735.9 評(píng)定抗擾度試驗(yàn)結(jié)果的通用原則（性能抗干擾培訓(xùn)教材74最終的評(píng)價(jià)結(jié)果： 由在某一狀態(tài)下偶然發(fā)生的最嚴(yán)重的故障決定。抗干擾培訓(xùn)教材74最終的評(píng)價(jià)結(jié)果：抗干擾培訓(xùn)教材755.10 電磁兼容性的發(fā)射 根據(jù)前面對(duì)電磁兼容性(EMC)的定義可知，設(shè)備的電磁兼容性不但包括對(duì)干擾的抗擾度，還應(yīng)該包括不對(duì)該環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力，即所謂的發(fā)射要求。 控制系統(tǒng)（如DCS、PLC等）的電磁發(fā)射可能會(huì)干擾其它的設(shè)備。電磁發(fā)射又包括電磁輻射發(fā)射（RE）和傳導(dǎo)發(fā)射（CE）兩種。 這些發(fā)射限值代表著基本的電磁兼容性要求，并且經(jīng)過(guò)選擇能保證在工業(yè)場(chǎng)所正常工作的設(shè)備所產(chǎn)生的騷擾電平不會(huì)妨礙其它設(shè)備的正常工作。抗干擾培訓(xùn)教材755.10 電磁兼容性的發(fā)射 根據(jù)前面對(duì)抗干擾培訓(xùn)教材76端口頻率范圍 MHz限值 注釋外殼（輻射發(fā)射）30230準(zhǔn)峰值 40dB(基準(zhǔn)值為1 V/m),測(cè)量距離10m 如測(cè)量距離為3m，限值應(yīng)增加10dB230 1000準(zhǔn)峰值 47dB(基準(zhǔn)值為1