电磁兼容中的测试与处理的相关技术分析

发表时间:2020/9/17   来源:《科学与技术》2020年12期   作者:叶钦校
[导读] 随着电气技术的飞速发展和电子设备的使用愈发频繁,进而就出现了各种电磁兼容问题,并迟迟得不到很好的解决,所以人们开始重视起了提高电子设备的电磁兼容性能和测试方法。电磁兼容技术主要包括了两个方面,
        叶钦校
        广东中认华南检测技术有限公司    528427

       【摘要】随着电气技术的飞速发展和电子设备的使用愈发频繁,进而就出现了各种电磁兼容问题,并迟迟得不到很好的解决,所以人们开始重视起了提高电子设备的电磁兼容性能和测试方法。电磁兼容技术主要包括了两个方面,一是电磁干扰技术,二是电磁抗干扰技术。在电磁干扰方面具有研究成本较高,且电磁干扰测量技术不够成熟等问题;在静电放电方面具有危害大,发生频繁,防护方法繁杂等问题,所以对于电磁兼容的研究和技术分析十分必要。
【关键词】电磁兼容;测试;处理;相关技术;分析

        一、电磁兼容的测试与处理技术
        (一)前期准备
电磁兼容测试技术的前期准备的工作包括三面,即测试仪器、场地与方法首先,对于测试仪器的选择,可以使用具有自动检测特点的仪器,这类仪器能够设置EMC的各项参数。使用新型的频谱分析仪,可以实现可视化,对液晶电视内部的各个仪器机型测试,检测其产生电磁的情况。而使用干扰接收机,通常情况下,技术人员会同时使用两台干扰接收机,每台接收机都有自己的频段,接收处于不同频段的电磁,要求对于不同的频段,使用不同的天线,包括环形天线与平行偶极子天线,前者的频段是10kHz到30kHz之间,后者的频段是30kHz到1000kHz之间。其次,对预测场地的分析,需要把同一个电测的测试,放到不同的场地中,每个场地都可以得到各自的测试结果,其原因是每个场地都有自己的反射波,互相叠加后出现不同的效果。测试场地包括开阔试验场、屏蔽室、电波暗室等。开阔试验场是指周围空旷,没有可以反射的物体,地面平坦,可以均匀导电。整个场地的形状为椭圆形,具体测试的频率由场地设置决定,它主要是用于电磁辐射骚扰测试,但需要控制场强,防止电磁干扰外部环境。屏蔽室的结构为六面体,因为金属材料具有屏蔽的特点,所以不会受到外接电磁的干扰,减少检测的误差。电波暗室不会出现任何电波的反射,有良好的屏蔽效果,适用于不会出现任何反射的电磁干扰检测。最后,测试方法共有三种,分别是直接测试法、替代测试法与自动测试法。直接测试法是指利用现有的条件,完成电磁测试,保证检测结果的准确性,误差较小或没有误差,可以与其他检测机构的结构进行对比,但成本较高。替代测试法对场地有很高的要求,并不属于一般企业可以使用的范畴,但替代方案的选择,是以可以对比为前提,减少成本的使用,被大部分企业接受。自动测试法使用可以自动检测的工具,完成电磁兼容的测试,得到各类数据。
        (二)测试工作
1.辐射骚扰测试
这项测试工作所在的频段是9kHz到30kHz之间,如果测试样品的频率较小,可以把它放在大磁环天线中,检测感应电流,如果样本检测结构较大,可以选择特定的磁场强度,进行检测。
2.连续传导骚扰测试
传导测试的频段为150kHz到30kHz之间,使用接收机、电压探头等设备,这些设备几乎多会连接电源线,利用电磁与地面之间的传导,完成骚扰检测。2.2.3断续传导骚扰测试喀呖声是很多家用设备偶尔会发出的声音,其原因是电磁兼容造成的,对于这项内容的测试,需要放宽限制,按照特定的频率进行检测。
3.插入损耗测试
电视机使用时,会使用很多电感式荧光灯,这些荧光灯可能会影响电磁的稳定,产生损害,也就是插入损耗。其使用的测量设备包括射频发射器、接收机、LISN等。


4.骚扰功率测试
如果测试的样品是但电缆的连接,其频段在30kHz到300kHz之间,需要使用长度为6m的导轨,其制作的材料不可以是金属,如果是其他情况,可以适当增加电源线的长度。
        二、电磁抗干扰静电放电处理研究
        (一)静电放电机理分析
静电放电简称为ESD,指的就是具有不同电位的物体在互相移动或者接触的过程中,出现了电荷转移现象。在一般情况下,一个物体的内部正负电荷数量处于平衡状态,物体整体对外表现为中性,但是当材质不同的物体互相接触后,就会产生电荷转移,进而出现静电。随着电荷转移的不断积累直至一定程度时,就会对周围的环境产生一个电位差,然后电荷就会由环境中的放电路径转移,产生静电放电现象。虽然绝缘体带电本身并不会给电路带来任何的危害,但是静电放电现象确实会给电子设备造成严重的损害和威胁,影响其正常工作。静电放电具有两种产生方式,分别为相互摩擦生电和感应生电。摩擦生电指的就是两个本身不带电的绝缘体,在互相发生过摩擦之后,物体内部的电荷就会出现转移和分离,但是一旦物体不再摩擦,这种转移和分离产生的电荷就会残留在两个绝缘体上,从而使得二者带电。而感应起电就不再需要考虑两个物体之间是否存在直接接触,当把电中性的导体放入到静电场中,导体上的电荷平衡就会重新分布,从而产生静电。
        (二)静电放电实验分析
静电放电问题在设计电子设备的时候就需要对其进行考虑和防护,ESD一般发生在电子设备的输入、输出位置,并且拥有很宽的频率范围,即使是很窄的频带电路也会受到其干扰。ESD干扰电子设备的途径有很多,所以为了减小ESD对设备的干扰和损害,加强对设备的隔离和对干扰的减小是增大抗ESD能力的重点。在设计电子设备的时候,要综合的考虑工艺结构、材料选择和布局布线等方面,近可能的减小静电损害。电磁屏蔽可以有效的处理辐射性的ESD,在本实验中,将电力集中器的所有敏感器件都放置在控制板上,所以对于控制板的ESP防护就尤为重要。具体的实现方法可以在控制板的周围安装上静电防护膜去屏蔽电磁干扰。将控制板放在一个封闭的空间里,使其成为一个等势体。在等势体内部的电磁强度为0,所以无法产生电压,处在其中的控制电路就可以有效的避免ESD辐射性干扰。金属的机壳和隔离罩可以有效的将所有的ESD隔离在设备外,防止ESD电弧和电磁场对设备的影响和损害。在设计金属机壳和隔离罩的时候,要确保缺口和板缝不能太大,并且尽可能的避免出现过大的直角和转弯。在设计孔径的时候,要追求以大化小,防止出现过大的电磁泄露,在连接处,将机壳和隔离罩与地相连,完成电磁引导。在选择器件时,要综合的考虑器件的抗ESD能力,如果器件的抗ESD能力达不到预期的要求,可以使用稍微差一点的器件,再配合上PCB板的合理布局和保护电路的设计去解决问题。
        三、结语
城市人口的迅速增长及人们在生产生活中使用的电气及电子设备的数量与日俱增,汽车、通信、计算机与电子、电气设备大量进人家庭,空间人为电磁能量急剧增长,电磁环境日益恶化。在这种复杂的电磁环境中,如何减少相互间的电磁干扰,使各种设备正常运转,是一个巫待解决的问题;另一方面,如何降低恶劣的电磁环境对人体及生态产生的不良影响,也是一个不容忽视的问题。世界各国都十分重视愈来愈复杂的电磁环境及其广泛的影响,从而促使环境电磁学及电磁兼容技术成为迅速发展的学科领域。

【参考文献】
[1]尹禄高,李帆,吕长春,陈志红. 一种通用的电磁兼容试验测控软件设计[J]. 计算机测量与控制,2020,28(03):154-158.
[2]信天,窦慧,李洪亮,田列远,张超. 变压器的电磁兼容性分析与研究[J]. 环境技术,2019,37(06):190-196.
[3]邢琳. 国内外工业机器人电磁兼容标准化现状及展望[J]. 电器与能效管理技术,2019,(07):73-77.
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