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文檔簡(jiǎn)介
第一章電磁兼容緒論1.1電磁干擾與電磁污染1.2電磁兼容1.3電磁兼容學(xué)科的發(fā)展1.4電磁兼容的研究?jī)?nèi)容1.5電磁兼容學(xué)科的特點(diǎn)
1.土星V-阿波羅12事件
1969年11月14日上午11時(shí)22分,由美國(guó)土星Ⅴ火箭運(yùn)載的“阿波羅”12號(hào)宇宙飛船豎立在肯尼迪試驗(yàn)場(chǎng)的第39號(hào)發(fā)射架上準(zhǔn)備發(fā)射,如圖1-1所示。這是阿波羅計(jì)劃的第五次飛行,也是第二次載人登月飛行。當(dāng)時(shí)發(fā)射場(chǎng)的天氣情況是:在距地面240~250m及650~33000m之間有兩層云,發(fā)射場(chǎng)周?chē)?xì)雨綿綿,在發(fā)射前后6小時(shí)內(nèi),周?chē)鸁o(wú)雷電,地面風(fēng)速為7m/s。這些條件基本符合允許發(fā)射的氣象條件?;鸺l(fā)射時(shí),一切正常,飛行穩(wěn)定。隨著時(shí)間的推移,一百多米長(zhǎng)的火箭和飛船逐漸變遠(yuǎn)、變小,火箭尾部噴出的火焰似乎在告訴人們它正按預(yù)定程序飛向太空。
1.1電磁干擾與電磁污染成功的喜悅愈來(lái)愈多地占據(jù)著人們的心田??墒牵旃l(fā)怒了,當(dāng)計(jì)時(shí)秒針走到第36.5s、火箭飛行高度達(dá)到1920m時(shí),從云層到火箭直到地面之間發(fā)生雷電現(xiàn)象,只聽(tīng)到一聲霹靂,就見(jiàn)兩道平行的閃電從云中直劈下來(lái)。發(fā)射場(chǎng)上的4臺(tái)攝像機(jī)都拍下了瞬間出現(xiàn)的雷電現(xiàn)象?;鸺獾搅死讚?。起飛52s、飛船高度達(dá)到4300m時(shí),閃電又一次擊中飛船,這便是轟動(dòng)一時(shí)的大型運(yùn)載火箭和載人飛船在飛行中誘發(fā)雷擊的事件。圖1-1土星Ⅴ火箭
2.民兵Ⅰ導(dǎo)彈飛行故障
民兵Ⅰ導(dǎo)彈的遙測(cè)試驗(yàn)彈多次發(fā)射成功后,1962年開(kāi)始進(jìn)行戰(zhàn)斗彈狀態(tài)的飛行試驗(yàn)。前兩發(fā)導(dǎo)彈均遭到失敗。這兩發(fā)導(dǎo)彈的故障現(xiàn)象相似,都是在Ⅰ級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)前炸毀。炸毀時(shí)的高度一個(gè)為7.6km,另一個(gè)為21.8km。在炸毀前,兩發(fā)導(dǎo)彈的制導(dǎo)計(jì)算機(jī)均受到脈沖干擾而失靈。經(jīng)過(guò)分析,故障是由于導(dǎo)彈飛行到一定高度時(shí),在相互絕緣的彈頭結(jié)構(gòu)與彈體結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)了靜電放電,它產(chǎn)生的騷擾脈沖破壞了計(jì)算機(jī)的正常工作而造成了此次故障。
3.英國(guó)“謝菲爾德”號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦慘劇
1982年4月初,阿根廷和英國(guó)因地處大西洋南部的馬爾維納斯群島的主權(quán)問(wèn)題發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)。1982年5月4日在大西洋馬爾維納斯群島以南海域,阿根廷空軍偵察情報(bào)系統(tǒng)收到英軍“謝菲爾德”號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦的目標(biāo)指示數(shù)據(jù)后,派出了3架“超級(jí)軍旗”攻擊機(jī)接近目標(biāo)。進(jìn)入英軍遠(yuǎn)程雷達(dá)警戒區(qū)后,其中2架“超級(jí)軍旗”攻擊機(jī)關(guān)閉機(jī)載雷達(dá),飛行高度降至40~50m,以900km/h的速度向目標(biāo)接近。剩下的1架采取佯攻動(dòng)作,迅速爬高,精確定位“謝菲爾德”號(hào)的航向、距離、航速等參數(shù),并將數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)送給下面的2架超低空飛行的攻擊機(jī)組。目標(biāo)越來(lái)越近,在46km處,攻擊機(jī)組突然躍升至150m,并同時(shí)啟動(dòng)機(jī)載雷達(dá)。雷達(dá)鎖定目標(biāo)后,2枚“飛魚(yú)”式反艦導(dǎo)彈直撲目標(biāo)。此時(shí),“超級(jí)軍旗”的機(jī)載告警系統(tǒng)“嘟嘟”作響,表明戰(zhàn)機(jī)已被雷達(dá)鎖定。隨后,這3架“超級(jí)軍旗”迅速轉(zhuǎn)彎并急劇下降高度,高速退出戰(zhàn)場(chǎng)返航。
但戰(zhàn)斗仍在繼續(xù)?!帮w魚(yú)”式導(dǎo)彈發(fā)射數(shù)秒鐘后,很快降至15m高度轉(zhuǎn)入巡航飛行段。在距“謝菲爾德”號(hào)12~15km處,導(dǎo)彈進(jìn)入搜索時(shí)刻,導(dǎo)彈上的主動(dòng)雷達(dá)開(kāi)始搜索并迅速捕捉到目標(biāo)。這時(shí),導(dǎo)彈迅速降到2~3m浪尖高度實(shí)施掠海機(jī)動(dòng)飛行。“謝菲爾德”號(hào)的艦載雷達(dá)警戒系統(tǒng)與艦載衛(wèi)星通信系統(tǒng)的電磁兼容性差,不能同時(shí)工作。當(dāng)它與英國(guó)本土通信時(shí),恰遇阿根廷的“飛魚(yú)”式導(dǎo)彈來(lái)襲。直到“飛魚(yú)”式導(dǎo)彈近至“謝菲爾德”號(hào)5km的目視距離時(shí)才被艦員發(fā)現(xiàn)。艦長(zhǎng)急呼“注意規(guī)避”,并迅速啟動(dòng)密集陣防御系統(tǒng)向來(lái)襲導(dǎo)彈射擊,但不幸的是,該系統(tǒng)因計(jì)算機(jī)故障竟然無(wú)法啟動(dòng)。這種情況下,一切都為時(shí)已晚。導(dǎo)彈擊穿艦舷,經(jīng)過(guò)數(shù)秒的沉寂后,彈頭在艦體內(nèi)轟然炸響,并引發(fā)大火。頓時(shí),“謝菲爾德”號(hào)上煙霧彌漫,火光沖天。這艘造價(jià)高達(dá)1.5億美元,首次參加實(shí)戰(zhàn)的現(xiàn)代化軍艦,很快沉沒(méi)于南大西洋海底。圖1-2為馬島沖突中,英國(guó)“謝菲爾德”號(hào)驅(qū)逐艦被阿方發(fā)射的“飛魚(yú)”式導(dǎo)彈擊中起火的情形。
1982年6月14日,阿根廷與英國(guó)進(jìn)行的爭(zhēng)奪馬爾維納斯群島主權(quán)的戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束,英軍重新占領(lǐng)該島。圖1-2英國(guó)“謝菲爾德”號(hào)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦被阿方發(fā)射的“飛魚(yú)”式導(dǎo)彈擊中起火的情形
4.大力神ⅢC運(yùn)載火箭故障
1967年,大力神ⅢC運(yùn)載火箭的C-10火箭在起飛95s后,飛行高度為26km時(shí),制導(dǎo)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障。C-14火箭起飛76s后,飛行高度為17km時(shí),制導(dǎo)計(jì)算機(jī)也發(fā)生了故障。經(jīng)過(guò)分析,故障原因是制導(dǎo)計(jì)算機(jī)中采用了液體循環(huán)冷卻方案,冷卻液體在外部帶有鋼絲編織網(wǎng)套的聚四氟乙稀軟管內(nèi)流動(dòng)。此鋼絲套軟管是用經(jīng)陽(yáng)極化處理的鋁支架分段固定的,由于金屬網(wǎng)套的不少處因支架陽(yáng)極化氧化層破裂而接地,但有幾段未接地,當(dāng)冷卻液體流動(dòng)時(shí),金屬網(wǎng)套沒(méi)有接地的部分與火箭地之間產(chǎn)生電壓。當(dāng)火箭飛行高度增加,氣壓下降到一定值時(shí),此電壓產(chǎn)生的火花放電使計(jì)算機(jī)發(fā)生了故障。
5.宇宙神導(dǎo)彈爆炸事件
一發(fā)宇宙神導(dǎo)彈在起飛后數(shù)秒即發(fā)生爆炸,并造成發(fā)射臺(tái)嚴(yán)重?fù)p壞。這是因?yàn)榻拥貐R流條與連接面之間的連接件不夠緊固而產(chǎn)生銹蝕,此銹蝕表面形成了非線性整流結(jié)(銹螺栓效應(yīng)),從而使指令接收機(jī)收到虛假指令信號(hào)而引起爆炸。
6.可變速感應(yīng)電動(dòng)泵抽油站的電磁干擾
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,其中一個(gè)在Negherly,一個(gè)在Balbeggie。2001年10月16日這兩臺(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(1英里=1.6093公里)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。其它征兆還有:電視幀同步丟失(屏幕滾動(dòng)),輝光放電電路振鈴。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),但上述現(xiàn)象證實(shí)這兩臺(tái)裝置包含的更高次諧波,事實(shí)上可達(dá)100次(即5kHz)。這個(gè)問(wèn)題成為有些行業(yè)工作人員的一個(gè)共同頭痛的問(wèn)題。最終,該問(wèn)題引起政府部門(mén)的注意,并決定做些EMC補(bǔ)救工作。盡管這樣做極度困難,且石油泵站停機(jī)的代價(jià)非常高,但最終還是完成了。
7.醫(yī)療設(shè)備的失靈
1992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)病人進(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鋼,使得監(jiān)視器單元暴露在特別高的電磁場(chǎng)內(nèi),受到了極強(qiáng)的干擾。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。
8.電吹風(fēng)機(jī)引起的民事罰款
美國(guó)洛杉磯Hartman公司已同意支付60000美元的民事罰款,以補(bǔ)償其1992年生產(chǎn)的型號(hào)為HartmanPro1600的吹風(fēng)機(jī)由于本身的缺點(diǎn)給消費(fèi)者帶來(lái)的損失。美國(guó)消費(fèi)品安全委員會(huì)(CPSC)認(rèn)為,這些吹風(fēng)機(jī)在開(kāi)/關(guān)旋鈕處于“斷開(kāi)”位置時(shí)能自動(dòng)接通電源,當(dāng)加熱器工作時(shí),其風(fēng)扇不轉(zhuǎn),可能引起內(nèi)部器件過(guò)熱而發(fā)生火災(zāi)。
9.飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)的故障
美國(guó)航空無(wú)線電委員會(huì)(RTCA)曾在一份文件中提到,由于沒(méi)有采取對(duì)電磁騷擾的防護(hù)措施,一位旅客在飛機(jī)上使用調(diào)頻收音機(jī),使導(dǎo)航系統(tǒng)的指示偏離10°以上。因此,1993年美國(guó)西北航空公司曾發(fā)表公告,限制乘客在飛機(jī)上使用移動(dòng)電話、便攜電腦、調(diào)頻收音機(jī)等,以免騷擾導(dǎo)航系統(tǒng)。
10.雷擊引起的浪涌電壓
雷擊引起的浪涌電壓,屬于高能電磁能量,具有很大的破壞力。1976年至1989年,我國(guó)南京、茂名、秦皇島等地的油庫(kù)以及武漢石化廠,均因遭受雷擊引爆原油罐,造成慘劇。1992年6月22日傍晚,雷電擊中北京國(guó)家氣象局,造成一定的破壞和損失。雷擊有直接雷擊和感應(yīng)雷擊兩種,避雷針只能局部地防護(hù)直接雷擊,對(duì)感應(yīng)雷擊則無(wú)能為力。對(duì)感應(yīng)雷擊,需要采用電磁兼容防護(hù)措施。
11.強(qiáng)電磁輻射對(duì)電引爆軍械的危害
關(guān)于射頻輻射能量對(duì)軍械系統(tǒng)危害的問(wèn)題,最早由英國(guó)人在1932年提出。美國(guó)早在20世紀(jì)50年代也已發(fā)現(xiàn)電磁輻射對(duì)軍械的危害問(wèn)題(HazardsofElectromagnetic
RadiationtoOrdnance,簡(jiǎn)稱(chēng)HERO問(wèn)題)。美國(guó)海軍特別重視HERO問(wèn)題,這并非偶然。為了提高艦船的戰(zhàn)斗力,艦船上無(wú)線電電子設(shè)備成倍增加,但甲板的空間、面積有限,不可能像在陸地上那樣用拉開(kāi)距離的方法來(lái)隔離。此外,海軍使用的無(wú)線電、雷達(dá)等的頻帶很寬,功率很大,加上艦船上層建筑及金屬構(gòu)件的不規(guī)則反射,使通信和雷達(dá)天線的近場(chǎng)分布復(fù)雜,電磁環(huán)境惡劣。于是,艦船上的武器就可能在強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境中貯備、運(yùn)輸、安裝和使用,也就是說(shuō),在艦船特殊的條件下,海軍必須重視強(qiáng)電磁場(chǎng)中武器的電磁易損性問(wèn)題。
12.電磁輻射對(duì)人體的危害
科學(xué)家致力于電磁輻射與生物體之間的相互作用的研究,迄今為止已有30多年了。他們將輻射電磁能量在生物體中的吸收以及隨之而來(lái)的生物物理和生物化學(xué)過(guò)程的直接相互作用定義為原始作用,將由原始作用所引起的生物機(jī)體的結(jié)構(gòu)和功能的變化定義為生物效應(yīng)。在原始作用的部位產(chǎn)生的瞬間生物效應(yīng)可以引起進(jìn)一步的急性和慢性的間接變化。
經(jīng)過(guò)大量科學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),高功率密度一般大于10mW/cm2,此時(shí)以明顯的熱效應(yīng)為主。長(zhǎng)時(shí)間接觸高功率密度的輻射,可以造成機(jī)體損傷甚至死亡;短時(shí)間接受高功率密度的輻射,可以引起眼睛的損傷,易發(fā)生白內(nèi)障。在低于1mW/cm2的低功率密度下,熱效應(yīng)不起主要作用。長(zhǎng)時(shí)間接觸低功率密度的輻射,動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、細(xì)胞免疫功能都會(huì)受到損害。另外,電磁輻射對(duì)遺傳、生育等也會(huì)產(chǎn)生影響。
13.手機(jī)輻射——人類(lèi)健康的潛在危險(xiǎn)
手機(jī)是現(xiàn)代人們生活和工作中常用的一種新型通信工具。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生活水平的提高,手機(jī)的地位越來(lái)越重要,其普及程度也越來(lái)越廣泛。然而,手機(jī)在為人們通信帶來(lái)快捷和方便的同時(shí),也帶來(lái)了一些麻煩,尤其是給人們的健康帶來(lái)了一些影響。目前,世界各國(guó)的科學(xué)家和研究人員都在積極探索手機(jī)對(duì)人類(lèi)健康所產(chǎn)生的危害,并正在采取相應(yīng)措施,消除這種影響。
1)電磁輻射形成污染
眾所周知,手機(jī)在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。這種電磁輻射是以光速傳播的,又可以通過(guò)傳輸通道間的交互作用形成污染,干擾人類(lèi)的正常活動(dòng)。因而,世界各國(guó)對(duì)日益嚴(yán)重的手機(jī)電磁污染格外重視,紛紛制定相關(guān)法規(guī)治理手機(jī)的電磁輻射。
早在1993年1月,美國(guó)各大報(bào)紙就曾在頭版報(bào)道了佛羅里達(dá)州的凱瑞京狀告NEC公司,訴其夫人因長(zhǎng)期使用該公司的移動(dòng)電話而致癌,要求該公司巨額賠償。隨后,世界上一些相關(guān)的公司開(kāi)始制定了研究手機(jī)的生物效應(yīng)計(jì)劃,并著手降低移動(dòng)電話對(duì)人體的電磁輻射強(qiáng)度。
盡管學(xué)術(shù)界對(duì)手機(jī)電磁生物效應(yīng)的某些機(jī)理尚有爭(zhēng)議,但不可否認(rèn),其在一定條件下會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害。瑞典的一家科研機(jī)構(gòu)對(duì)一萬(wàn)多個(gè)使用手機(jī)的瑞典人做了一項(xiàng)調(diào)查,結(jié)果表明,使用手機(jī)越頻繁的人,其身體不舒服的感覺(jué)越明顯??萍脊ぷ髡咭蜒芯孔C明:人體持續(xù)受一定強(qiáng)度的電磁輻射會(huì)產(chǎn)生致熱效應(yīng)和非致熱效應(yīng),可能會(huì)引起皮膚發(fā)熱、眼球白內(nèi)障、睪丸退化、身體疲倦、頭痛、免疫功能下降等癥狀。
2)手機(jī)微波易入人腦
瑞典隆德大學(xué)的研究人員最近還發(fā)現(xiàn),手機(jī)發(fā)出的微波有可能為毒素進(jìn)入人腦打開(kāi)方便之門(mén)。隆德大學(xué)的一個(gè)研究小組是在對(duì)老鼠進(jìn)行試驗(yàn)后得出這一結(jié)論的。他們把接受試驗(yàn)的老鼠置于一個(gè)相當(dāng)于手機(jī)發(fā)出的微波量的環(huán)境中生活了一段時(shí)間,結(jié)果發(fā)現(xiàn),老鼠血液中的白蛋白可以突破鼠腦中的防護(hù)層進(jìn)入鼠腦。白蛋白是血液中的正常組成部分,但對(duì)大腦卻有害。
隆德大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)外科專(zhuān)家說(shuō),我們?cè)谑竽X中發(fā)現(xiàn)了極微量的白蛋白,目前還不清楚,這將對(duì)鼠腦造成什么樣的傷害,但其它的試驗(yàn)已經(jīng)顯示,即使向鼠腦注射非常少量的白蛋白,鼠腦細(xì)胞也能受到傷害,白蛋白的數(shù)量達(dá)到一定程度后腦神經(jīng)細(xì)胞將被殺死,其后果是可能引發(fā)自體免疫性疾病,還可能引發(fā)早老性癡呆和帕金森氏病等病癥。
隆德大學(xué)的研究人員認(rèn)為,手機(jī)的微波是否對(duì)人腦也造成這樣的后果,目前還不得而知,但人腦對(duì)血液中有害成分的防護(hù)功能與鼠腦是一樣的,而且既然白蛋白能突破防護(hù)層而進(jìn)入大腦,那么比白蛋白更小或同樣大小的分子也可能進(jìn)入大腦。
3)英國(guó)科學(xué)家棄用手機(jī)
國(guó)際醫(yī)療界對(duì)移動(dòng)電話危害健康的副作用早已有所懷疑,最近牛津大學(xué)對(duì)此又提供了新的論證。該大學(xué)著名物理學(xué)家科林不久前指出,經(jīng)他們廣泛調(diào)查和實(shí)驗(yàn)取證,發(fā)現(xiàn)移動(dòng)電話確實(shí)對(duì)人類(lèi)健康有潛在危險(xiǎn)。因?yàn)樗鼤?huì)危害人腦的認(rèn)知能力、記憶力與注意力,駕駛汽車(chē)時(shí)使用影響更大??屏质怯?guó)無(wú)線電保護(hù)委員會(huì)的輻射顧問(wèn),已接受政府委托負(fù)責(zé)監(jiān)督全國(guó)移動(dòng)電話的安全使用標(biāo)準(zhǔn)??蒲腥藛T在英國(guó)皇家醫(yī)院也進(jìn)行了移動(dòng)電話志愿者實(shí)驗(yàn)。他們頭部被連接一發(fā)射器,然后在一小時(shí)內(nèi),一半人接受915MHz移動(dòng)電話發(fā)出的微波,一半人不接受。緊接著接受有關(guān)心理檢測(cè),以判斷大腦受影響情況。結(jié)果表明,沒(méi)有接受微波輻射的一組人記憶力、注意力都優(yōu)于或同于以前,而接受的一組人則普遍不如以前。
科學(xué)家指出,移動(dòng)電話發(fā)出的低強(qiáng)度輻射影響大腦或神經(jīng)細(xì)胞中傳送信息的化學(xué)物質(zhì),由于這些物質(zhì)帶有電荷,因此射線會(huì)影響它們的功能?!缎瞧谌仗┪钍繄?bào)》報(bào)道,已有大量英國(guó)一流科學(xué)家開(kāi)始少用或不用移動(dòng)電話。
4)多用手機(jī)容易衰老
英國(guó)科學(xué)家還警告說(shuō),多用手機(jī)容易使人衰老,就好像常吸煙的人衰老得快一樣。最新發(fā)布的研究結(jié)果顯示,手機(jī)的低度輻射會(huì)加速細(xì)胞的活動(dòng)。而醫(yī)學(xué)界相信,腫瘤、心臟病及老年癡呆癥是由輻射引起的。據(jù)英國(guó)生物科學(xué)院一項(xiàng)研究顯示,當(dāng)細(xì)胞受到影響時(shí),生物的防御系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng),產(chǎn)生白蛋白“黏附”在細(xì)胞上,用以保護(hù)和修補(bǔ)細(xì)胞。而對(duì)于頻繁使用手機(jī)的人來(lái)說(shuō),過(guò)多的白蛋白反而會(huì)“黏結(jié)”細(xì)胞,阻礙自然的修補(bǔ)程序。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的波梅拉博士表示:“細(xì)胞會(huì)慢慢地不能如常運(yùn)作,新陳代謝作用變得呆滯?!彼f(shuō):“如果細(xì)胞修補(bǔ)活動(dòng)過(guò)劇,就會(huì)出現(xiàn)過(guò)早衰老的現(xiàn)象?!辈防硎荆麄?cè)美ハx(chóng)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)壽命縮短,并相信這種現(xiàn)象也會(huì)在人體發(fā)生。不過(guò)他們還需要進(jìn)行更大型的研究去確定人體的反應(yīng)。
5)“微波老鼠”喪失記憶
據(jù)英國(guó)一項(xiàng)人體測(cè)試結(jié)果顯示,手機(jī)發(fā)出的電磁波有可能傷害肝臟和腎臟。手機(jī)長(zhǎng)期掛在腰部且免持聽(tīng)筒接聽(tīng)更是危險(xiǎn)。同時(shí),電磁波在腰間持續(xù)地接收和發(fā)射,會(huì)影響腎臟和女性的卵巢,患慢性腎衰的幾率會(huì)增加。此外,男性應(yīng)避免把手機(jī)放在前褲袋內(nèi),因?yàn)槟抢镫x睪丸和輸精管太近。美國(guó)華盛頓大學(xué)專(zhuān)門(mén)研究手提電話的專(zhuān)家曾用老鼠作實(shí)驗(yàn),將100只老鼠放進(jìn)一個(gè)盛滿(mǎn)水的大水桶中,水中則放置一個(gè)救生浮臺(tái),然后訓(xùn)練這些老鼠爬上救生浮臺(tái)。為了讓爬浮臺(tái)的知識(shí)留在老鼠的長(zhǎng)期記憶中,他重復(fù)訓(xùn)練這批老鼠六次。這位專(zhuān)家把其中50只老鼠暴露于與手提電話類(lèi)似的微波輻射中。結(jié)果發(fā)現(xiàn),另外50只不曾暴露在微波輻射中的老鼠,仍能駕輕就熟地由水中爬上浮臺(tái),但受微波影響的老鼠,則差不多全部喪失記憶,不知如何爬上浮臺(tái)。
6)患腦癌機(jī)會(huì)增加
過(guò)去的實(shí)驗(yàn)曾認(rèn)為,使用手機(jī)會(huì)令人喪失短期記憶,忘記一些剛做過(guò)或看過(guò)的事,但這次實(shí)驗(yàn)卻顯示手機(jī)對(duì)長(zhǎng)期記憶亦有顯著影響。對(duì)老鼠的實(shí)驗(yàn)研究顯示,手機(jī)發(fā)出的微波輻射除可能影響使用者的短期記憶外,也可能禍及長(zhǎng)期記憶,把早已存儲(chǔ)在腦中的記憶除掉。
英國(guó)《每日快報(bào)》透露,華盛頓的卡洛博士花了六年時(shí)間,研究使用手機(jī)對(duì)健康構(gòu)成的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)手機(jī)使用者死于腦癌的機(jī)會(huì)較高,患腦外腫瘤的機(jī)會(huì)也較高。
7)建議用免提式手機(jī)
卡洛博士曾于1999年2月將研究報(bào)告提交給資助研究計(jì)劃的26家美國(guó)移動(dòng)電話公司,但這些公司一直沒(méi)有就報(bào)告結(jié)果采取適當(dāng)措施,保護(hù)消費(fèi)者,英美兩國(guó)的移動(dòng)電話使用量也不減反增??宀┦拷邮懿稍L時(shí)表示:“移動(dòng)電話公司現(xiàn)正花費(fèi)數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的錢(qián)來(lái)抹黑我,因?yàn)樗麄儾幌矚g我告訴他們的事實(shí)?!笨宀┦繉?duì)此感到憤怒及失望,他一再表示,任何人包括小孩子使用手機(jī)是安全的說(shuō)法是不正確的。
卡洛博士的研究顯示,腦部右邊生腫瘤,可能跟人們把手機(jī)貼在右耳來(lái)接聽(tīng)有關(guān)。研究也發(fā)現(xiàn),手機(jī)的天線所釋放的輻射會(huì)迫害遺傳基因??宀┦拷ㄗh消費(fèi)者減少使用手機(jī),或使用免提式手機(jī),避免手機(jī)接觸耳部。
1999年初,英國(guó)的研究員發(fā)現(xiàn),手機(jī)會(huì)產(chǎn)生輻射熱點(diǎn),損害小孩子正在發(fā)育的腦部。另外,英國(guó)電訊一名前雇員1999年上訴法院,控告公司提供給他的手機(jī)導(dǎo)致他腦部受損。40歲的科尼曾任職英國(guó)電訊,過(guò)去科尼每天都會(huì)使用手機(jī)幾小時(shí),他稱(chēng)手機(jī)的輻射令他短暫失去記憶。另一名受害人是27歲的多米尼西斯,過(guò)去兩年他每天也使用手機(jī)幾小時(shí),他稱(chēng)使用手機(jī)致他患上罕有的“何杰金氏病”。估計(jì)日后有關(guān)手機(jī)的訴訟會(huì)增多,情形就如煙民控告煙草商一樣。
8)各國(guó)研制防范措施
到目前為止,有關(guān)手機(jī)對(duì)人類(lèi)健康影響的大小問(wèn)題,在科學(xué)界和學(xué)術(shù)界依然爭(zhēng)論不休。但經(jīng)過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)可以肯定的是:長(zhǎng)期使用手機(jī)的人的健康會(huì)因?yàn)槭謾C(jī)的電磁輻射而受到危害,其程度雖然有所不同,但是也不容忽視。目前,日本、以色列等國(guó)的科研機(jī)構(gòu)都在積極探索降低手機(jī)輻射的新舉措。以色列的科技人員前不久研制出了能夠在一些重要的公共場(chǎng)所禁止使用手機(jī)的新裝置,以避免在醫(yī)院、飛機(jī)等場(chǎng)所由于手機(jī)的使用而造成公共危害。日本科學(xué)家也利用海洋中貝類(lèi)的殼體經(jīng)過(guò)加工,研制出了能夠涂抹在手機(jī)外罩上的涂層,以減少或降低手機(jī)的電磁輻射。一些國(guó)家的管理部門(mén)還成立了專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu),研究手機(jī)對(duì)人類(lèi)健康的影響程度,以便采取相應(yīng)措施。相信隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們一定會(huì)找到既安全又方便的降低手機(jī)電磁輻射的新方法和新技術(shù),從而使手機(jī)能夠更好地為現(xiàn)代人類(lèi)的生活和通信服務(wù)。
凡此等等,不勝枚舉。由于電磁騷擾的頻譜很寬,可以覆蓋0~40GHz頻率范圍,所以“電磁污染”已和水與空氣受到的污染一樣,正在引起人們的極大關(guān)注。
綜上所述,可以看到,電磁騷擾有可能使電氣、電子設(shè)備和系統(tǒng)的工作性能偏離預(yù)期的指標(biāo)或使工作性能出現(xiàn)不希望的偏差,即工作性能發(fā)生了“降級(jí)”,甚至還可能使電氣、電子設(shè)備和系統(tǒng)失靈,或?qū)е聣勖s短,或使電氣、電子設(shè)備和系統(tǒng)的性能發(fā)生不允許的永久性下降,嚴(yán)重時(shí)還可能催毀電氣、電子設(shè)備和系統(tǒng),而且還將影響人體健康。因此,人們面臨著一個(gè)新問(wèn)題,這就是如何提高現(xiàn)代電氣、電子設(shè)備和系統(tǒng)在復(fù)雜的電磁環(huán)境中的生存能力,以確保電氣、電子設(shè)備和系統(tǒng)達(dá)到初始的設(shè)計(jì)目的。正是在這樣的背景下產(chǎn)生了電磁兼容的概念,形成了一門(mén)新興的綜合性學(xué)科——電磁兼容(ElectromagneticCompatibility)。1.2電磁兼容現(xiàn)代電子信息系統(tǒng)通常處于復(fù)雜的電磁環(huán)境中,既發(fā)射有用電磁能量,也發(fā)射無(wú)用電磁能量;同時(shí)接收同一環(huán)境中其他電子信息系統(tǒng)的電磁能量。如圖1-3所示的機(jī)載、彈載、艦載、車(chē)載電子信息系統(tǒng)是典型的電磁能量發(fā)射、接收系統(tǒng);處于復(fù)雜電磁環(huán)境中的衛(wèi)星通信系統(tǒng)也不例外,如圖1-4所示。圖1-3機(jī)載、彈載、艦載、車(chē)載電子信息系統(tǒng)圖1-4衛(wèi)星通信系統(tǒng)工作示意圖1.2.1電磁干擾與電磁騷擾
電磁干擾是指電磁騷擾引起的設(shè)備、傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。這里,電磁騷擾是指任何可能引起裝置、設(shè)備或系統(tǒng)性能降低,或者對(duì)有生命物質(zhì)或無(wú)生命物質(zhì)產(chǎn)生損害作用的電磁現(xiàn)象,而電磁干擾是指由電磁騷擾引起的后果。電磁騷擾可能是電磁噪聲(ElectromagneticNoise)、無(wú)用信號(hào)(UnwantedSignal,UndesiredSignal)或傳播媒介自身的變化。人們?cè)谏a(chǎn)及生活中使用的電氣、電子設(shè)備在工作的同時(shí),往往會(huì)產(chǎn)生一些有用或無(wú)用的電磁能量,這些電磁能量影響處于同一電磁環(huán)境中的其它設(shè)備或系統(tǒng)的工作,這就是電磁騷擾??梢?jiàn),電磁騷擾強(qiáng)調(diào)任何可能的電磁危害現(xiàn)象,而電磁干擾強(qiáng)調(diào)這種電磁危害現(xiàn)象產(chǎn)生的結(jié)果。我國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB72-85《電磁干擾和電磁兼容性名詞術(shù)語(yǔ)》中指出,電磁干擾(EMI)是指任何能中斷、阻礙、降低或限制通信電子設(shè)備有效性能的電磁能量。一些國(guó)家、國(guó)際組織也制定了各自的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn),闡明了相關(guān)的名詞術(shù)語(yǔ)。美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)、國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)對(duì)電磁騷擾和電磁干擾給出了如下定義:ElectromagneticDisturbanceisanyelectromagneticphenomenonthatmaydegradetheperformanceofadevice,equipmentorsystem,oradverselyaffectinertorlivingmatter.Anelectromagneticdisturbancemaybeelectromagneticnoise,anunwantedsignalorachangeinthepropagationmediumitself.TheabbreviationEMIstandsforElectromagneticinterferenceanditisdefinedasthedegradationoftheperformanceofadevice,equipmentorsystembyanElectromagneticdisturbance.RFIstandsforRadio-FrequencyInterferenceandthisisdefinedasthedegradationofthereceptionofawantedsignalcausedbyaradio-frequencydisturbance.
1.2.2電磁兼容的含義
什么是兼容呢?一般來(lái)說(shuō),“兼容”描述一種和諧的共存狀態(tài),在這個(gè)意義上,它廣泛用于各種自然的和人造的系統(tǒng)中。例如,某一近海中魚(yú)類(lèi)的生態(tài)問(wèn)題,如果近海水域被生活污水和工廠排放的工業(yè)污水所污染,導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)品種減少或死亡,那么人類(lèi)及工廠與魚(yú)類(lèi)就“不兼容”。然而,采取適當(dāng)?shù)挠行Т胧┦股钗鬯凸I(yè)污水得到凈化處理,達(dá)到魚(yú)類(lèi)在其中生存的標(biāo)準(zhǔn),魚(yú)類(lèi)在含有經(jīng)過(guò)凈化處理的污水的近海水域的生存就不會(huì)受到污水的威脅,人類(lèi)及工廠與魚(yú)類(lèi)就均“兼容”。
電磁兼容(ElectromagneticCompatibility,EMC),對(duì)于設(shè)備或系統(tǒng)的性能指標(biāo)來(lái)說(shuō),直譯為“電磁兼容性”,但作為一門(mén)學(xué)科來(lái)說(shuō),應(yīng)譯為“電磁兼容”。電磁兼容是研究在有限的空間、時(shí)間和頻譜資源等條件下,各種用電設(shè)備(廣義的還包括生物體)可以共存,并不致引起降級(jí)的一門(mén)科學(xué)。電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境下能正常工作,并且不對(duì)該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力。在工程實(shí)踐中,人們往往不加區(qū)別地使用“電磁兼容”和“電磁兼容性”,且采用同一英文縮寫(xiě)EMC。
為了使系統(tǒng)達(dá)到電磁兼容性,必須以系統(tǒng)整體電磁環(huán)境為依據(jù),要求每個(gè)用電設(shè)備不產(chǎn)生超過(guò)規(guī)定限度的電磁發(fā)射,同時(shí)又要求它具有一定的抗干擾能力。只有對(duì)每個(gè)設(shè)備作這兩方面的約束,才能保證系統(tǒng)達(dá)到完全兼容。我國(guó)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB72-85《電磁干擾和電磁兼容性名詞術(shù)語(yǔ)》中給出電磁兼容性的定義為:“設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。即:該設(shè)備不會(huì)由于受到處于同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備的電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí);它也不會(huì)使同一電磁環(huán)境中其它設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))因受其電磁發(fā)射而導(dǎo)致或遭受不允許的降級(jí)”??梢?jiàn),從電磁兼容性的觀點(diǎn)出發(fā),除了要求設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))能按設(shè)計(jì)要求完成其功能外,還要求設(shè)備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))有一定的抗干擾能力,不產(chǎn)生超過(guò)規(guī)定限度的電磁干擾。
世界各個(gè)國(guó)家、國(guó)際組織為了保證用電設(shè)備或系統(tǒng)可以相互兼容,制定了各自的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn),闡明了電磁兼容的名詞術(shù)語(yǔ)。美國(guó)電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)給電磁兼容性下的定義是:“ElectromagneticCompatibility,EMC,istheabilityofadevice,equipmentorsystemtofunctionsatisfactorilyinitselectromagneticenvironmentwithoutintroducingintolerableelectromagneticdisturbancestoanythinginthatenvironment.”國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(IEC)認(rèn)為,電磁兼容是一種能力的表現(xiàn),它給出的電磁兼容性定義為:“電磁兼容性是設(shè)備的一種能力,它在其電磁環(huán)境中能完成它的功能,而不致于在其環(huán)境中產(chǎn)生不允許的干擾”。
目前,電磁兼容學(xué)科的科技工作者又進(jìn)一步探討電磁環(huán)境對(duì)人類(lèi)及生物的危害,學(xué)科范圍已不僅限定于設(shè)備與設(shè)備間的問(wèn)題,而進(jìn)一步涉及到人類(lèi)自身,因此,一些國(guó)內(nèi)外學(xué)者也把電磁兼容學(xué)科稱(chēng)為“環(huán)境電磁學(xué)”。1.2.3系統(tǒng)電磁兼容性
1.系統(tǒng)與分系統(tǒng)
我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB72-85對(duì)電磁兼容領(lǐng)域中的常用術(shù)語(yǔ)——“系統(tǒng)”給出了明確定義,即系統(tǒng)(System)指若干設(shè)備、分系統(tǒng)、專(zhuān)職人員及可以執(zhí)行或保障工作任務(wù)的技術(shù)組合。一個(gè)完整的系統(tǒng)除包括有關(guān)的設(shè)施、設(shè)備、分系統(tǒng)、器材和輔助設(shè)備外,還包括在工作和保障環(huán)境中能勝任工作的操作人員。從電磁兼容性的角度考慮,下列任何一種狀態(tài)都可以認(rèn)為是分系統(tǒng)(Subsystem):①作為單獨(dú)整體起作用的許多裝置或設(shè)備的組合,但并不要求其中的裝置或設(shè)備獨(dú)立起作用;②作為在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)起主要作用并完成單項(xiàng)或多項(xiàng)功能的許多設(shè)備或分系統(tǒng)的組合。以上兩類(lèi)分系統(tǒng)內(nèi)的裝置或設(shè)備,在實(shí)際工作時(shí)可以分開(kāi)安裝在幾個(gè)固定或移動(dòng)的臺(tái)站、運(yùn)載工具及系統(tǒng)中。
需要注意的是,“系統(tǒng)”與“分系統(tǒng)”的概念是相對(duì)的。因?yàn)樵凇跋到y(tǒng)”的定義中若排除操作人員,那么同一物理系統(tǒng)在某一環(huán)境中可能被認(rèn)為是“分系統(tǒng)”,而在另一環(huán)境中也可能被認(rèn)為是“系統(tǒng)”。例如,車(chē)載通信系統(tǒng)可以被認(rèn)為是電子戰(zhàn)系統(tǒng)的分系統(tǒng),然而當(dāng)其單獨(dú)執(zhí)行通信任務(wù)時(shí)又可以被認(rèn)為是相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)。
2.系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)間的電磁兼容性
系統(tǒng)電磁兼容性(SystemsEMC)也稱(chēng)為系統(tǒng)級(jí)電磁兼容性(SystemLevelEMC)。美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)MIL-E-6051D包含有系統(tǒng)電磁兼容性要求,這一標(biāo)準(zhǔn)以系統(tǒng)電磁干擾裕度作為衡量系統(tǒng)電磁兼容性的一個(gè)重要指標(biāo),對(duì)于軍事系統(tǒng),電磁干擾裕度為20dB。
系統(tǒng)電磁兼容性分為系統(tǒng)之間的電磁兼容性和系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容性。某系統(tǒng)與它運(yùn)行所處的電磁環(huán)境或其它系統(tǒng)之間的電磁兼容性稱(chēng)為系統(tǒng)之間的電磁兼容性,IEEE的定義為:“intersystemelectromagneticcompatibilityistheconditionthatenablesasystemtofunctionwithoutperceptibledegradationcausedbyelectromagneticsourcesinanothersystem.”影響系統(tǒng)之間的電磁兼容性的主要因素有天線與天線的耦合、天線與電纜的耦合等。在給定系統(tǒng)內(nèi)部的分系統(tǒng)、設(shè)備及部件相互之間的電磁兼容性稱(chēng)為系統(tǒng)內(nèi)部的電磁兼容性,IEEE的定義為:“intra-systemelectromagneticcompatibilityistheconditionthatenablesthevariousportionofasystemtofunctionwithoutperceptibledegradationcausedbyelectromagneticsourcesinotherportionsofthesamesystem.”系統(tǒng)內(nèi)公共阻抗的耦合、設(shè)備機(jī)殼間的耦合、機(jī)殼與電纜的耦合、天線間的耦合等是影響系統(tǒng)內(nèi)電磁兼容性的主要因素。
電磁兼容是研究電磁干擾這一傳統(tǒng)問(wèn)題的擴(kuò)展與延伸,其發(fā)展歷史可上溯至19世紀(jì)。下面我們以時(shí)間順序透視其發(fā)展歷史的概況。
1.3電磁兼容學(xué)科的發(fā)展1.3.1第二次世界大戰(zhàn)前
電磁干擾的重要性,在20世紀(jì)20年代開(kāi)始被人們認(rèn)識(shí)。隨著無(wú)線電廣播傳輸?shù)拈_(kāi)始,無(wú)線電噪聲(也稱(chēng)為電磁噪聲)干擾受到美國(guó)電力設(shè)備制造商和電力事業(yè)公司的關(guān)注。這一電磁噪聲嚴(yán)重到足以導(dǎo)致由美國(guó)國(guó)家電光協(xié)會(huì)(The
NationalElectricLightAssociation)和美國(guó)國(guó)家電氣制造商協(xié)會(huì)(TheNationalElectricalManufacturersAssociation)設(shè)立技術(shù)委員會(huì)以檢驗(yàn)無(wú)線電噪聲。當(dāng)時(shí)的目的是發(fā)展適合的測(cè)量技術(shù)和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。為此目的,在20世紀(jì)30年代,這些努力的結(jié)果是產(chǎn)生了幾份技術(shù)報(bào)告,一份測(cè)量方法文件的出版和測(cè)試設(shè)備的發(fā)展。具體的進(jìn)展包括建立測(cè)量架空電力輸電線附近電場(chǎng)強(qiáng)度的步驟、測(cè)量無(wú)線電廣播電臺(tái)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)、開(kāi)發(fā)測(cè)量無(wú)線電噪聲和場(chǎng)強(qiáng)的設(shè)備以及確定無(wú)線電噪聲容限的信息庫(kù)。
1881年英國(guó)科學(xué)家希維賽德發(fā)表了《論干擾》的文章,標(biāo)志著研究干擾問(wèn)題的開(kāi)端。在跨越大西洋的幾個(gè)歐州國(guó)家,涉及無(wú)線電干擾各個(gè)方面的技術(shù)論文陸續(xù)開(kāi)始出現(xiàn),這些論文不僅研究無(wú)線電傳輸?shù)碾姶鸥蓴_,而且研究無(wú)線電接收的干擾。1888年德國(guó)物理學(xué)家赫茲首創(chuàng)了天線,用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在,從此開(kāi)始了對(duì)電磁干擾問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)研究。在英國(guó),人們于1934年詳細(xì)分析了1000多個(gè)與無(wú)線電干擾相關(guān)的案例所產(chǎn)生的故障。人們發(fā)現(xiàn)這些無(wú)線電干擾來(lái)自電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)和汽車(chē)點(diǎn)火裝置的運(yùn)行,并觀察了來(lái)自電力牽引和電力輸電線的干擾。在歐洲有這樣的認(rèn)識(shí):無(wú)線電干擾領(lǐng)域有國(guó)際級(jí)的共同技術(shù)研究?jī)r(jià)值,無(wú)線電干擾問(wèn)題的國(guó)際合作是必要的,因?yàn)闊o(wú)線電傳輸不認(rèn)識(shí)地理和國(guó)家邊界。此外,各種離開(kāi)制造國(guó),使用電動(dòng)機(jī)、開(kāi)關(guān)等的儀器和設(shè)備很可能在許多國(guó)家銷(xiāo)售和使用,因此,這些設(shè)備必須符合所有相關(guān)國(guó)家的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)(TheInternationalElectro
technicalCommission,IEC)和國(guó)際廣播聯(lián)盟(TheInterna
tionalUnionofBroadcasting)攜手聯(lián)合,在20世紀(jì)30年代,提出了相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題。在1933年,國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)(TheInternationalSpecialCommitteeonRadioInter
ference,CISPR-ComiteInternationalSpecialdesPertur
bationsRadioelectrique)成立。CISPR的第一次會(huì)議于1934年6月28日至30日在法國(guó)巴黎召開(kāi)。CISPR起初提出的兩個(gè)重要問(wèn)題是可以接受的無(wú)線電干擾限制和測(cè)量無(wú)線電干擾的方法。從此開(kāi)始了對(duì)電磁干擾及其控制技術(shù)的世界性的有組織的研究。在后來(lái)的兩三年內(nèi),發(fā)展了測(cè)量無(wú)線電干擾的基本方法和頻率從160kHz到1605kHz的測(cè)試設(shè)備。在這一時(shí)期重要的里程碑包括:
·1940年,在美國(guó)公布了一個(gè)關(guān)于測(cè)量無(wú)線電噪聲方法的報(bào)告;
·1934年到1939年,CISPR會(huì)議錄和報(bào)告RI1-8的發(fā)表提供了關(guān)于測(cè)量接收機(jī)的設(shè)計(jì)、場(chǎng)測(cè)量等的資料;
·規(guī)定了頻段0.15~18MHz的無(wú)線電噪聲和場(chǎng)強(qiáng)儀;
·對(duì)架空電力傳輸線附近的無(wú)線電廣播場(chǎng)強(qiáng)和無(wú)線電噪聲場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量;
·在160~1605kHz的頻率范圍內(nèi),發(fā)展了測(cè)量來(lái)自電氣設(shè)備的傳導(dǎo)無(wú)線電噪聲的步驟;
·設(shè)計(jì)并受到限制的制造用于上述測(cè)量的測(cè)量接收機(jī)、無(wú)線電噪聲場(chǎng)強(qiáng)儀和其它測(cè)試設(shè)備。
1.3.2第二次世界大戰(zhàn)及其以后的25年
第二次世界大戰(zhàn)給人們提供了認(rèn)識(shí)和控制無(wú)線電噪聲的新動(dòng)力。第二次世界大戰(zhàn)期間,在CISPR支持下的技術(shù)工作完全停止。
第二次世界大戰(zhàn)期間,軍方對(duì)使用電信和雷達(dá)設(shè)備有廣泛興趣,并對(duì)無(wú)線電干擾以及比正常無(wú)線電廣播頻率更高的頻段產(chǎn)生了興趣。20世紀(jì)40年代,軍方的這些興趣導(dǎo)致了軍標(biāo)的研究及對(duì)直到20MHz的電磁干擾進(jìn)行可靠測(cè)量的測(cè)試設(shè)備的開(kāi)發(fā)。20世紀(jì)50年代,頻率提高到30MHz。20世紀(jì)60年代,頻率提高到1000MHz。一開(kāi)始,軍方執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)就非常嚴(yán)格。在航空和航天系統(tǒng)、衛(wèi)星技術(shù)中,電磁干擾的概念和消除這樣的干擾之有效步驟具有最重要的意義,并由此導(dǎo)致了許多實(shí)際面向技術(shù)的工作,然而,技術(shù)工作的成果長(zhǎng)期處于保密狀態(tài)。
第二次世界大戰(zhàn)后,CISPR會(huì)議恢復(fù)。當(dāng)時(shí)美國(guó)、加拿大和澳大利亞參加了CISPR的審議。CISPR論壇成為達(dá)成無(wú)線電干擾測(cè)量方法之協(xié)議及為此目的所使用的測(cè)量設(shè)備的技術(shù)集會(huì)。隨著更高頻率的使用,越來(lái)越多的來(lái)自亞洲和世界上其它洲的國(guó)家以及幾個(gè)國(guó)際組織也開(kāi)始參加CISPR會(huì)議。由于日益增加的國(guó)際參與和技術(shù)領(lǐng)域的擴(kuò)展,CISPR會(huì)議成為發(fā)展電磁干擾國(guó)際協(xié)議和國(guó)際合作的重要論壇,更高頻率使用的測(cè)量技術(shù)和詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)方案在這一論壇上得到了發(fā)展。涉及高達(dá)1000MHz頻率的精確測(cè)量步驟細(xì)節(jié)在這些會(huì)議上得到了討論和支持。
第二次世界大戰(zhàn)后期,隨著無(wú)線電通信非軍事應(yīng)用的日益增加,在制造各種電信產(chǎn)品的過(guò)程中,電磁干擾問(wèn)題和執(zhí)行一些設(shè)計(jì)原理的需求變得更明顯。涉及干擾機(jī)理及其效應(yīng)的幾種主要技術(shù)研究、測(cè)量技術(shù)、使電磁干擾最小化的設(shè)計(jì)步驟,在包括美國(guó)和歐洲的許多國(guó)家成為研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。在這一時(shí)期,為了估計(jì)幾種電氣和電子設(shè)備及系統(tǒng)發(fā)射的無(wú)線電噪聲,人們做了許多實(shí)際測(cè)量。在CISPR會(huì)議上,作為CISPR審議的部分技術(shù)背景、無(wú)線電和電視、電力輸電線、家用儀器、汽車(chē)和工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(industrial/scientific/medical)設(shè)備發(fā)射的電磁噪聲獲得詳細(xì)的測(cè)量、報(bào)道和廣泛討論。起初,著重達(dá)成了測(cè)量步驟和測(cè)量方法的協(xié)議,但留下了更困難的問(wèn)題。諸如美國(guó)的FCC(TheFederalCommunicationsCommission)和英國(guó)的BSI(TheBritishStandardsInstitution)這樣的國(guó)家制定規(guī)章的機(jī)構(gòu),開(kāi)始頒布適用他們各自國(guó)家的干擾控制極限。
為了解決電磁干擾問(wèn)題,保證設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性,20世紀(jì)40年代初,提出了電磁兼容性的概念。1944年,德國(guó)電氣工程師協(xié)會(huì)制訂了世界上第一個(gè)電磁兼容性規(guī)范VDE-0878,1945年,美國(guó)頒布了美國(guó)最早的軍用規(guī)范JAN-I-225。1.3.320世紀(jì)60年代后
20世紀(jì)60年代后,電氣與電子工程技術(shù)迅速發(fā)展,其中包括數(shù)字計(jì)算機(jī)、信息技術(shù)、測(cè)試設(shè)備、電信、半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展。在所有這些技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),電磁噪聲和克服電磁干擾引起的問(wèn)題引起人們的高度重視,導(dǎo)致了電磁噪聲領(lǐng)域的世界范圍的許多技術(shù)研究。
雖然電磁干擾問(wèn)題由來(lái)已久,但電磁兼容這個(gè)新興的綜合性邊緣學(xué)科卻是近代形成的。美國(guó)IEEE學(xué)報(bào)Transa
ctionsRFI分冊(cè)于1964年改名為IEEETransactionsonElectromagneticCompatibility(EMC分冊(cè))。若以此作為電磁兼容學(xué)科形成的標(biāo)志,距今已40多年了。從20世紀(jì)40年代提出電磁兼容性概念,使電磁干擾問(wèn)題由單純的排除干擾逐步發(fā)展成為從理論、技術(shù)上全面控制用電設(shè)備在其電磁環(huán)境中發(fā)揮正常工作性能的系統(tǒng)工程,電磁兼容的理論、技術(shù)基礎(chǔ)不斷深化,研究?jī)?nèi)容不斷發(fā)展,涉及范圍不斷擴(kuò)大。
CISPR審議產(chǎn)生了CISPR第16號(hào)出版物。這是一本把該領(lǐng)域的各種測(cè)量程序和電磁干擾推薦極限合并在一起的獨(dú)立的出版物。CISPR的審議還產(chǎn)生了包括無(wú)線電及電視接收機(jī)、工業(yè)科學(xué)醫(yī)療設(shè)備、汽車(chē)、熒光燈的電磁噪聲及其測(cè)量的出版物。在20世紀(jì)80年代,CISPR出版了包括信息技術(shù)設(shè)備的第22號(hào)出版物。
軍方對(duì)電磁噪聲的興趣在電磁干擾和測(cè)量及控制電磁干擾技術(shù)等領(lǐng)域也產(chǎn)生了許多成果。在認(rèn)識(shí)電磁干擾、實(shí)現(xiàn)電磁兼容技術(shù)的過(guò)程中,幾種重要進(jìn)展是在該領(lǐng)域美國(guó)軍方所做工作的直接結(jié)果。由于軍事和商業(yè)的原因,個(gè)別產(chǎn)品的許多技術(shù)活動(dòng)仍然處于保密狀態(tài)。已經(jīng)發(fā)布的重要軍事文件包括涉及EMI技術(shù)的定義和測(cè)量單位的MIL-STD-463以及最新版本的MIL-STD-461、MIL-STD-462。雖然有幾個(gè)國(guó)家的軍方利用大量的資料形成并發(fā)布了他們自己的標(biāo)準(zhǔn)以限制電磁干擾,然而美國(guó)軍方所發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)在這一領(lǐng)域起著示范作用。除了基本的軍事標(biāo)準(zhǔn)MIL-STD-461/462/463外,美國(guó)軍方也發(fā)布了幾個(gè)其它標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)涉及系統(tǒng)電磁兼容和諸如雷達(dá)、飛行器電源、航天系統(tǒng)、海軍平臺(tái)、移動(dòng)通信等各種設(shè)備的設(shè)計(jì)和運(yùn)行要求。
在20世紀(jì)80年代,數(shù)字技術(shù)包括數(shù)字技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化方面的應(yīng)用,在世界范圍內(nèi)的發(fā)展影響了與電磁噪聲相關(guān)問(wèn)題的研究。數(shù)字設(shè)備和系統(tǒng)易于對(duì)電磁噪聲敏感,因?yàn)檫@些數(shù)字設(shè)備和系統(tǒng)不能區(qū)分脈沖信號(hào)和瞬時(shí)噪聲,電磁噪聲導(dǎo)致它們故障頻發(fā)。數(shù)字電路和設(shè)備產(chǎn)生大量的電磁噪聲基本上是在數(shù)字設(shè)備中使用的非常短的脈沖上升時(shí)間所引起的寬帶噪聲。用在數(shù)字電路和數(shù)字設(shè)備中的時(shí)鐘頻率也產(chǎn)生電磁噪聲。數(shù)字電子設(shè)備廣泛使用了固態(tài)器件和集成電路。固態(tài)器件和集成電路易于被瞬態(tài)電磁噪聲所損壞。因此,為了保護(hù)敏感的半導(dǎo)體器件不受電磁環(huán)境的損壞,采用特殊設(shè)計(jì)和工程方法是必須的。電磁兼容領(lǐng)域在過(guò)去的20年中受到了相當(dāng)?shù)淖⒁?,在世界范圍?nèi),有關(guān)這一領(lǐng)域的許多論文已經(jīng)發(fā)表,關(guān)于電磁兼容技術(shù)的討論繼續(xù)支配著許多國(guó)內(nèi)和國(guó)際會(huì)議。
幾個(gè)國(guó)家把特別的注意力集中于用公式表示各種電氣和電子設(shè)備發(fā)射的電磁噪聲之允許極限以及這些設(shè)備和儀器出售之前它們必須經(jīng)受得住的抗擾極限。諸如美國(guó)的FCC(TheFederalCommunicationsCommission)、德國(guó)的FTZ(FernmeldeTechnischesZentralamt)、英國(guó)的BSI(British
StandardsInstitution)、日本的VCCI(VoluntaryControlCouncilforInterference)和其它國(guó)家的類(lèi)似協(xié)會(huì),頒布了控制電磁噪聲發(fā)射和抗擾性技術(shù)要求的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。政府內(nèi)的專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu),諸如美國(guó)的NASA(TheNationalAreonauticsandSpaceAdministration,國(guó)家航空和航天管理局)、NTIA(TheNationalTelecommunicationandInformationAgency,國(guó)家電信和情報(bào)局)以及其它國(guó)家的類(lèi)似組織,發(fā)布了控制電磁輻射和電磁抗擾性的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。諸如ICAO(TheInterna
tionalCivilAviationOrganization,國(guó)際民用航空組織)、IMCO(TheInternationalMaritimeConsultativeOrganization,國(guó)際海事協(xié)商組織)這樣一些國(guó)際組織,也把相當(dāng)?shù)淖⒁饬杏陔姶旁肼暫碗姶旁肼曉试S的極限。
隨著歐洲自由貿(mào)易區(qū)(TheEuropeanFreeTradeArea)的出現(xiàn),在20世紀(jì)80年代,歐洲國(guó)家特別注意發(fā)展控制電磁噪聲發(fā)射和電磁噪聲抗擾性極限的共同執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。為了使歐洲的工廠能夠在全歐洲出售他們的產(chǎn)品,統(tǒng)一的方法和相同的標(biāo)準(zhǔn)是必須的。在歐洲經(jīng)濟(jì)共同體(TheEuropeanEconomicCommunity)內(nèi),歐洲電氣產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(TheEuropeanStandardsCommitteeforElectricalProducts,CENELEC-ComiteEuropeandeNormalizationElectrote
chniques)在1973年成立,它負(fù)責(zé)制定設(shè)備的電磁噪聲和執(zhí)行極限的已協(xié)調(diào)的歐洲標(biāo)準(zhǔn),這些標(biāo)準(zhǔn)涉及無(wú)線電接收機(jī)、電視機(jī)、信息技術(shù)設(shè)備、工業(yè)科學(xué)醫(yī)療設(shè)備等等。
產(chǎn)品電磁兼容性達(dá)標(biāo)認(rèn)證已由一個(gè)國(guó)家范圍發(fā)展到一個(gè)地區(qū)或一個(gè)貿(mào)易聯(lián)盟采取統(tǒng)一行動(dòng)。從1996年1月1日起,歐洲共同體12個(gè)國(guó)家和歐洲自由貿(mào)易聯(lián)盟的北歐6國(guó)共同宣布實(shí)行電磁兼容許可證制度,使得電磁兼容認(rèn)證與電工電子產(chǎn)品安全認(rèn)證處于同等重要的地位。
1.3.4中國(guó)電磁兼容發(fā)展概況
我國(guó)由于過(guò)去的工業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱,電磁環(huán)境危害尚未充分暴露,對(duì)電磁兼容認(rèn)識(shí)不足,因此,對(duì)電磁兼容理論和技術(shù)的研究起步較晚,與國(guó)際間的差距較大。我國(guó)第一個(gè)干擾標(biāo)準(zhǔn)是1966年由原第一機(jī)械工業(yè)部制定的部級(jí)標(biāo)準(zhǔn)JB-854-66《船用電氣設(shè)備工業(yè)無(wú)線電干擾端子電壓測(cè)量方法與允許值》。直到20世紀(jì)80年代初,才有組織、系統(tǒng)地研究并制訂國(guó)家級(jí)和行業(yè)級(jí)的電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。1981年頒布了第一個(gè)航空工業(yè)部較為完整的標(biāo)準(zhǔn)HB5662-81,即《飛機(jī)設(shè)備電磁兼容性要求和測(cè)試方法》。此后,在標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的研究與制定方面有了較大進(jìn)展。截止1999年8月底,現(xiàn)行的EMC國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)76個(gè),其中強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)29個(gè)。
20世紀(jì)80年代以來(lái),國(guó)內(nèi)電磁兼容學(xué)術(shù)組織紛紛成立,學(xué)術(shù)活動(dòng)頻繁開(kāi)展。1984年,中國(guó)通信學(xué)會(huì)、中國(guó)電子學(xué)會(huì)、中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)和中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)在重慶召開(kāi)了第一界全國(guó)性電磁兼容性學(xué)術(shù)會(huì)議,此次會(huì)議錄用論文49篇。1992年5月,中國(guó)電子學(xué)會(huì)和中國(guó)通信學(xué)會(huì)在北京成功地舉辦了“第一屆北京國(guó)際電磁兼容學(xué)術(shù)會(huì)議(EMC’92/Beijing)”。此次會(huì)議錄用論文173篇,這標(biāo)志著我國(guó)電磁兼容學(xué)科的迅速發(fā)展并參與世界交流。
20世紀(jì)90年代以來(lái),隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和高新科技產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展,在航空、航天、通信、電子、軍事等部門(mén),電磁兼容技術(shù)受到格外重視,并投入了較大的財(cái)力和人力,建立了一批電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)試中心,引進(jìn)了許多現(xiàn)代化的電磁干擾和敏感度自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)和試驗(yàn)設(shè)備。一些軍種、部門(mén)、研究所及大學(xué)陸續(xù)建立了電磁兼容性實(shí)驗(yàn)研究室,電子、電氣設(shè)備研究、設(shè)計(jì)及制造單位也都紛紛配備了電磁兼容性設(shè)計(jì)、測(cè)試人員,電磁兼容性工程設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)分析在實(shí)際的科研工作中得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。
電磁污染作為環(huán)境污染的一種,其危害性已日益引起我國(guó)政府的重視。國(guó)家環(huán)境保護(hù)局于1997年3月25日發(fā)布實(shí)施《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法》。《電磁輻射環(huán)境保護(hù)管理辦法》規(guī)定的電磁輻射包括信息傳遞中的電磁波發(fā)射,工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療應(yīng)用中的電磁輻射,高壓送變電中產(chǎn)生的電磁輻射。國(guó)家出入境檢驗(yàn)檢疫局的1999年—國(guó)檢認(rèn)聯(lián)122號(hào)文件頒布了“關(guān)于對(duì)六種進(jìn)口商品實(shí)施電磁兼容強(qiáng)制檢測(cè)的通知”,通知規(guī)定對(duì)計(jì)算機(jī)、顯示器、打印機(jī)、開(kāi)關(guān)電源、電視機(jī)、音響設(shè)備等六種進(jìn)口商品,自1999年1月1日起強(qiáng)制執(zhí)行電磁兼容檢測(cè)。上述六種進(jìn)口商品自2000年1月1日起必須獲得國(guó)家出入境檢驗(yàn)檢疫局簽發(fā)的進(jìn)口商品安全質(zhì)量許可證并貼有安全認(rèn)證標(biāo)志后方能進(jìn)口、銷(xiāo)售。
國(guó)內(nèi)部分高等院校相繼開(kāi)設(shè)了電磁兼容原理、技術(shù)和設(shè)計(jì)課程,翻譯和編寫(xiě)了一批教材。從近幾年的本科生、研究生的就業(yè)情況看,我國(guó)急需大批電磁兼容工程師。
電磁兼容(EMC)是自然科學(xué)和工程學(xué)的一個(gè)分支。在某種意義上,它與設(shè)備的設(shè)計(jì)和工作有關(guān)。它既要使得設(shè)備免受某種程度的電磁干擾,同時(shí)又要求設(shè)備產(chǎn)生的干擾保持在規(guī)定的極限之內(nèi)。EMC的范圍很廣,它實(shí)際上包括了所有由電源供電的設(shè)備。實(shí)際上,所有工程系統(tǒng)都含有電源調(diào)整和信息處理單元,因而都屬于EMC之內(nèi)的設(shè)備。EMC涉及的頻率范圍由DC至光波。
1.4電磁兼容的研究?jī)?nèi)容
電磁兼容性的研究是圍繞構(gòu)成電磁干擾的三要素(電磁干擾源、干擾耦合途徑和敏感設(shè)備)進(jìn)行的,其研究?jī)?nèi)容包括:電磁干擾產(chǎn)生的機(jī)理、電磁騷擾源的發(fā)射特性以及如何抑制電磁騷擾源的發(fā)射;電磁干擾以何種方式通過(guò)什么途徑耦合(或傳輸),以及如何切斷電磁干擾的傳輸途徑;敏感設(shè)備對(duì)電磁騷擾產(chǎn)生何種響應(yīng),以及如何提高敏感設(shè)備的抗干擾能力。
從總體考慮,EMC的研究?jī)?nèi)容涉及電磁干擾源的干擾特性、敏感設(shè)備的抗擾性、傳輸途徑的傳輸函數(shù)、電磁兼容性控制技術(shù)、電磁兼容性分析和預(yù)測(cè)、電磁兼容性設(shè)計(jì)、頻譜工程、EMC標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、EMC試驗(yàn)和測(cè)量等等。
1.電磁干擾特性及其傳播理論
為了抑制電磁干擾,首先必須了解電磁干擾的特性和它的傳播機(jī)理。對(duì)于電磁干擾源的研究,包括電磁騷擾源的頻域和時(shí)域特性,產(chǎn)生的機(jī)理以及抑制措施等;對(duì)于電磁騷擾傳輸特性的研究,包括對(duì)傳導(dǎo)電磁騷擾傳輸特性和輻射電磁騷擾傳播特性的研究。例如,根據(jù)干擾信號(hào)的頻譜特性可以了解它是寬帶干擾還是窄帶干擾;根據(jù)干擾信號(hào)的時(shí)間特性可知其為連續(xù)波、間歇波,還是瞬態(tài)波,以便采取不同的措施加以抑制。因此,對(duì)電磁干擾特性及其傳播理論的研究是電磁兼容學(xué)科最基本的任務(wù)之一。
2.電磁危害及電磁頻譜的利用和管理
人為的電磁污染已成為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的一大公害。電磁能危害的主要表現(xiàn)為射頻輻射、核電磁脈沖放電和靜電放電對(duì)人體健康的危害,還有對(duì)電引爆裝置和燃油系統(tǒng)的破壞、對(duì)電子元器件及其電路功能的損害,這些危害將影響到安全性和可靠性。
在關(guān)注電磁能危害的同時(shí),人們還清醒地認(rèn)識(shí)到,人為的電磁頻譜污染問(wèn)題也已相當(dāng)嚴(yán)重。電磁頻譜是一種有限的自然資源,而電磁頻譜被占用的頻譜范圍和數(shù)量日益擴(kuò)張,同時(shí)頻譜利用方法的進(jìn)展遠(yuǎn)慢于頻譜需求的增加,以至使電磁兼容問(wèn)題出現(xiàn)許多實(shí)施方面的困難,不得不由專(zhuān)門(mén)的國(guó)際電信聯(lián)盟機(jī)構(gòu)來(lái)加以管理。在中國(guó)境內(nèi),中國(guó)無(wú)線電管理委員會(huì)負(fù)責(zé)分配和協(xié)調(diào)無(wú)線電頻段。有效管理、保護(hù)和合理地利用電磁頻譜也是電磁兼容學(xué)科研究的一項(xiàng)必要內(nèi)容。
3.電磁兼容性的工程分析和電磁兼容性控制技術(shù)
電子設(shè)備和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜,技術(shù)更加密集,頻譜占用擁擠。在實(shí)際工程中,電磁干擾的耦合和傳輸很少以單一的基本耦合形態(tài)發(fā)生,而是多種基本耦合形態(tài)的組合,表現(xiàn)為綜合性的典型耦合模式。例如,兩根平行導(dǎo)線間的電磁耦合實(shí)質(zhì)上是電容性耦合和電感性耦合的組合;電磁場(chǎng)對(duì)導(dǎo)線的感應(yīng)耦合并傳輸?shù)綄?dǎo)線終端的耦合模式,實(shí)質(zhì)上是空間輻射耦合和傳輸線傳導(dǎo)兩種基本形態(tài)的組合。這些典型的耦合模式在實(shí)際工程分析中通常作為一種固定的工程模式直接用于分析更復(fù)雜的電磁干擾問(wèn)題,從而使電磁兼容工程分析的理論更加成熟。因此,分析和研究典型耦合模式成為電磁兼容研究中快速識(shí)別干擾機(jī)理的捷徑。
電磁兼容性技術(shù)在不斷發(fā)展。工程實(shí)踐中被廣泛采用的濾波、屏蔽、接地、搭接和合理布局等抑制電磁干擾的技術(shù)措施都是有效的。但是,隨著設(shè)備和系統(tǒng)的集成化、數(shù)字化和信息處理的高速化,以上措施的采用往往會(huì)與成本、質(zhì)量、功能要求產(chǎn)生矛盾,必須權(quán)衡利弊研究出最合理的措施來(lái)滿(mǎn)足電磁兼容性要求。另外,新的導(dǎo)電材料、新的屏蔽材料以及新的工藝方法的出現(xiàn),使得電磁兼容控制技術(shù)不斷向前發(fā)展,新的抑制電磁干擾的措施不斷涌現(xiàn),因此,電磁兼容控制技術(shù)始終是電磁兼容學(xué)科中最活躍的研究課題。
4.電磁兼容性設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法
任何一項(xiàng)工程設(shè)計(jì),最起碼和最主要的是對(duì)費(fèi)效比的考慮,當(dāng)然它也是電磁兼容設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。在一個(gè)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到投產(chǎn)的過(guò)程中,可以分為設(shè)計(jì)、試制和投產(chǎn)三個(gè)階段。若在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初始階段解決電磁干擾問(wèn)題,投資最少,控制干擾的措施最容易實(shí)現(xiàn)。如果到產(chǎn)品投產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)電磁干擾問(wèn)題再去解決它,成本就會(huì)大大上升。因此,費(fèi)效比的綜合分析是電磁兼容設(shè)計(jì)研究的一部分。
電磁兼容性設(shè)計(jì)不同于設(shè)備和系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì),它往往是在功能設(shè)計(jì)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行的。電磁兼容工程師必須和系統(tǒng)工程師密切配合,反復(fù)協(xié)調(diào),把電磁兼容性設(shè)計(jì)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分,達(dá)到電磁兼容性系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的。
5.電磁兼容性測(cè)量和試驗(yàn)技術(shù)
電磁兼容性的測(cè)量和試驗(yàn)研究是至關(guān)重要的,它貫穿于電磁兼容性分析、建模、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品檢驗(yàn)、干擾診斷等各個(gè)階段,主要研究測(cè)量設(shè)備、測(cè)量方法、測(cè)量場(chǎng)所和數(shù)據(jù)處理方法。電磁干擾特性和電磁環(huán)境復(fù)雜,電磁干擾信號(hào)的頻率帶寬范圍寬廣,用電設(shè)備和系統(tǒng)占用的空間有限,所有這些都迫使對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)的電磁兼容性測(cè)量和試驗(yàn)項(xiàng)目增多,進(jìn)而促進(jìn)了測(cè)量技術(shù)的提高和測(cè)量設(shè)備的革新。在電磁兼容性試驗(yàn)中,對(duì)設(shè)備進(jìn)行敏感度測(cè)量時(shí),需要多種不同類(lèi)型的模擬信號(hào)源及其裝置來(lái)模擬產(chǎn)生傳導(dǎo)和輻射干擾信號(hào),因此推動(dòng)了試驗(yàn)裝置的研究開(kāi)發(fā),促進(jìn)了測(cè)量和試驗(yàn)設(shè)備的自動(dòng)化程度的日益提高,高精度的電磁干擾及電磁敏感度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的研制、開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于工程實(shí)踐。這些都是電磁兼容學(xué)科研究的重要內(nèi)容。
6.電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范與工程管理
電磁兼容性標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范是電磁兼容性設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的主要依據(jù)。通過(guò)制定和實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范來(lái)控制用電設(shè)備和系統(tǒng)的電磁發(fā)射和電磁敏感度,從而降低設(shè)備和系統(tǒng)相互干擾的可能性。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)試方法和極限值要求必須合理,符合國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展綜合實(shí)力和工業(yè)發(fā)展水平,這樣才能促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提高和技術(shù)進(jìn)步,否則會(huì)造成人力、物力和時(shí)間的浪費(fèi)。為此,制定標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范時(shí)必須進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析研究。
為了保證設(shè)備和系統(tǒng)在全壽命期內(nèi)有效而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)電磁兼容性要求,必須實(shí)施電磁兼容性管理。電磁兼容性管理的基本職能是計(jì)劃、組織、監(jiān)督、控制和指導(dǎo)。管理的對(duì)象是研制、生產(chǎn)和使用過(guò)程中與電磁兼容性有關(guān)的全部活動(dòng)。因此,電磁兼容性管理要有全面的計(jì)劃,從工程管理的高層次抓起,建立工程管理協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)和工作程序,確立各個(gè)研制階段的電磁兼容性目標(biāo),突出重點(diǎn),加強(qiáng)評(píng)審,提高工作的有效性。
7.電磁兼容性預(yù)測(cè)和分析
電磁兼容性分析和預(yù)測(cè)是進(jìn)行合理的電磁兼容性設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)電磁干擾的預(yù)測(cè),能夠?qū)撛诘碾姶鸥蓴_進(jìn)行定量的估計(jì)和模擬,避免采取過(guò)高的抑制措施,造成不必要的浪費(fèi);同時(shí)也可以避免設(shè)備和系統(tǒng)建成后才發(fā)現(xiàn)不兼容的難題。因?yàn)樵谠O(shè)備和系統(tǒng)建成后再修改設(shè)計(jì),重新調(diào)整布局,要花費(fèi)很大的代價(jià),有時(shí)也未必能夠徹底解決不兼容問(wèn)題。因此,在設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最初階段就進(jìn)行電磁兼容性分析和預(yù)測(cè)是十分必要的。
電磁兼容性分析和預(yù)測(cè)的方法是,采用計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真技術(shù),將各種電磁干擾特性、傳輸函數(shù)和電磁敏感度特性全部都用數(shù)學(xué)模型描述并編制成計(jì)算機(jī)程序,然后根據(jù)預(yù)測(cè)對(duì)象的具體狀態(tài),運(yùn)行預(yù)測(cè)程序,以便獲得潛在的電磁干擾預(yù)測(cè)結(jié)果。這種預(yù)測(cè)方法在世界許多發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍采用,實(shí)踐證明它是行之有效的方法。因此,研究預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型、建立輸入?yún)?shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度等已成為電磁兼容學(xué)科關(guān)于預(yù)測(cè)和分析技術(shù)深入發(fā)展的基本內(nèi)容。
8.信息設(shè)備電磁泄漏及防護(hù)技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于機(jī)要信息的存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理。當(dāng)計(jì)算機(jī)或其它機(jī)要電子設(shè)備工作時(shí),機(jī)密信息可通過(guò)設(shè)備泄漏的電磁場(chǎng)以輻射方式發(fā)射出去,也可能通過(guò)電源線、地線、信號(hào)線等以傳導(dǎo)方式耦合出去。因此,在一定距離內(nèi),往往不需要采用特殊設(shè)備,便可以清晰、穩(wěn)定地接收到這些機(jī)要設(shè)備所發(fā)射的機(jī)要信息的內(nèi)容,造成信息技術(shù)設(shè)備所處理的機(jī)要信息嚴(yán)重泄漏。為了防止信息技術(shù)設(shè)備的電磁泄漏,美國(guó)政府規(guī)定,對(duì)國(guó)防電子產(chǎn)品、機(jī)要電子信息設(shè)備,從研制、生產(chǎn)、測(cè)試、驗(yàn)收到監(jiān)護(hù),都要嚴(yán)格接受保密設(shè)計(jì)規(guī)范的指導(dǎo),必須滿(mǎn)足經(jīng)美國(guó)國(guó)家安全局確認(rèn)的瞬態(tài)電磁脈沖輻射標(biāo)準(zhǔn)(TransientElectromagneticPulseEmanationStandard),以限制電磁信息泄漏,保證機(jī)要信息的安全保密。如何解決信息技術(shù)設(shè)備的電磁泄漏問(wèn)題,目前已成為一項(xiàng)專(zhuān)門(mén)技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)稱(chēng)為防電磁泄漏技術(shù),即所謂的TEMPEST技術(shù)。TEMPEST是TransientElectromagneticPulseEmanationStandard的縮寫(xiě)。TEMPEST技術(shù)的任務(wù)是,檢測(cè)、評(píng)價(jià)和控制那些危及工作任務(wù)安全的信息技術(shù)設(shè)備的非功能性傳導(dǎo)發(fā)射和輻射發(fā)射,以防止竊聽(tīng),泄密機(jī)要信息。
TEMPEST技術(shù)和電磁兼容性技術(shù)都是研究抑制電磁發(fā)射技術(shù)措施的,兩者有許多共同的概念和技術(shù),它們都屬于電磁兼容學(xué)科的研究范圍,但是在有些方面這兩者存在著本質(zhì)上的差別,TEMPEST技術(shù)與電磁兼容性技術(shù)相比,所要求的控制電磁泄漏技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)更高,所以它還有許多特別的研究?jī)?nèi)容。
9.環(huán)境電磁脈沖及其防護(hù)
電磁脈沖(EMP)是十分嚴(yán)重的電磁干擾源。其頻譜覆蓋范圍寬廣,可以
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