1、电磁兼容的概念及设计方法摘要电和磁是相互关联的。每一台电子设备都不可避免电磁兼容问题。因此，为了使电子设备可靠运行，必须研究电磁兼容技术。以实例说明了电磁兼容的思路和设计方法。通过对电磁干扰源的明确认识，对电磁干扰引入路径的清楚了解，针对电磁干扰敏感的接收电路进行重点保护。例如，欧共体将产品的电磁兼容性要求纳入技术法规，强制执行 89/336/EEC 指令，规定从 1996 年 1 月 1 日起电气和电子产品必须符合电磁兼容性要求，并加贴 CE 标志后才能在市场销售。为了与国际接轨，我国外经部和国家出入境检验局于 1999 年 1月起对个人计算机、显示器、打印机、开关电源、电视机和音响设备实施
2、电磁兼容性强制检测。国家技术监督局规定从 2002 年 10 月起陆续对声音和电视广播设备、信息技术设备、家用电器、电动工具、电源、照明电器、电点火驱动装置、金融结算电子设备、安防电子产品和低压电器实施电磁兼容性强制性认证。3 为了人身和某些特殊材料的安全电磁波通过与电爆装置的控制电路感应耦合，形成的干扰电流可能引起电爆装置爆炸。因此 GJB786 中规定，电引爆器导线上的电磁干扰感应电流和电压必须小于最大不发火电流和电压的 15%。另外，各种燃油在强电磁场的作用下（直接照射、电火化、静电放电）有发生燃烧和爆炸的危险，电磁能量通过对人体组织的物理化学作用会产生有害的生理效应。因此，为了人身和某
3、些特殊材料的安全，GJB786 中还规定，电子设备的电磁辐射量连续波的平均功率密度不允许超过 4mW/cm2，脉冲波的平均功率密度不允许超过 2mW/cm2。4 为了当今和未来战争的需要核爆炸时产生的电磁脉冲，以光速向外辐射传播，其电场强度可达 105V/m，磁场强度可达 260A/m，脉冲宽度为 20ns 量级，电磁脉冲峰值处频率为 105Hz。这种电磁脉冲作用于电子设备时，轻者造成电子设备性能恶化，重者造成电路元件损坏。特别是当今和未来战争中，已经应用的电磁脉冲弹和正在研制的高功率微波武器都具有类似核爆炸时产生的电磁脉冲辐射，将对电子设备构成致命威胁。而电磁兼容可以为对抗这种威胁提供基本技
4、术指导。四.电磁兼容的具体实例1 对电磁干扰源要有明确的认识例如，某探测设备在探测元件无输入信号时，其放大器输出端的干扰信号峰值为 50.8mV，远远超过了该探测设备输出端最小探测信号电压峰峰值 4.0mV 的要求，致使整个设备无法正常工作。该台探测设备的驱动电源采用直流斩波式方波交流电源，驱动螺线管电磁铁往复运动，由上可见，驱动电源的负载为感性的电磁线圈。对感性的电磁线圈采用直流斩波式方波交流电源供电，在斩波时将产生严重的电磁干扰。因为感性的电磁线圈中的电流变化必然产生感应电动势，电流变化越快，产生的感应电动势越大。这种感应电动势将会通过某种路径传导耦合到放大器的输出级，而成为严重的电磁干扰
5、。该台探测设备的驱动电源采用线性纯正弦波电源时，在探测元件无输入信号时，在放大器输出端最大探测信号电压峰峰值仅为4.4mV。而且有随机性质的噪声电压，其峰峰值最大为 3.0mV。说明原来干扰信号已被极大地消除。从该项工作中，使我们体会到电磁干扰的严重性，对电磁干扰的认识仅停留在一般的水平上，广泛地、全面地采取各种抗干扰措施也不一定见效，必须抓住主要矛盾。再举一例，某电子设备，当打开电源开关时，其测量显示呈紊乱状态。究其原因，正是在电源开关时刻，电路由一种稳态转换到另一种稳态的过渡过程中，所出现的过电压、过电流所致。为此，采取一定容量和电压的氧化锌压敏电阻并联在电源上，便收到了较好的效果。这也说
6、明对电磁干扰源有明确认识时，才能有的放矢地采取抗干扰措施，效果明显。2 对电磁干扰可能的传播路径要有清楚了解在核聚变化学研究中，将巨大的微波能量耦合到等离子体中，以提高核聚变物理参数。为此，需要高能大功率发射系统。其主电源脉冲电压达 20kV，最大脉冲宽度 30ns，最高脉冲功率 2400kW。该电源通过电感储能，直流开断，脉冲整形等一系列环节，由微机控制来实现。调试过程中，当电压达数 kV 时，系统便无法正常运行。轻则控制程序出错，重则程序全部被冲掉，更严重时微机芯片被烧毁。由于对电磁干扰认识肤浅， ，盲目地采取各种措施，如重新布线，改善接地，增加电磁屏蔽和隔离等等，忙了几个月均不能根本解决
7、问题，挫折迫使我们冷静下来。在进行了科学分析后，认定必须要对幅度高达数 kV，前后沿很陡的这一电磁干扰源有清楚了解，并对其可能传播的路径采取加强隔离措施。在对光电隔离器采取双重设计后，微机能稳定、可靠地工作了。电磁在生活中的应用电 磁 学 从 原 来 互 相 独 立 的 两 门 科 学 (电 学 、 磁 学 )发 展 成 为 物 理 学中 一 个 完 整 的 分 支 学 科 ， 主 要 是 基 于 两 个 重 要 的 实 验 发 现 ， 即 电流 的 磁 效 应 和 变 化 的 磁 场 的 电 效 应 。 这 两 个 实 验 现 象 ， 加 上 麦 克斯 韦 关 于 变 化 电 场 产 生 磁
8、 场 的 假 设 ， 奠 定 了 电 磁 学 的 整 个 理 论 体系 ， 发 展 了 对 现 代 文 明 起 重 大 影 响 的 电 工 和 电 子 技 术 。指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。地 球 是 个 大 磁 体 ， 其 地 磁 南 极 在 地 理 北 极 附 近 ， 地 磁 北 极 在 地 理南 极 附 近 。 指 南 针 在 地 球 的 磁 场 中 受
9、磁 场 力 的 作 用 ， 所 以 会 一 端 指 南 一端 指 北 。电磁炉 工作原理电 磁 炉 作 为 厨 具 市 场 的 一 种 新 型 灶 具 。 它 打 破 了 传 统 的 明 火 烹 调 方 式 采 用 磁 场 感 应 电 流 （ 又 称 为涡 流 ） 的 加 热 原 理 ， 电 磁 炉 是 通 过 电 子 线 路 板 组 成 部 分 产 生 交 变磁 场 、 当 用 含 铁 质 锅 具 底 部 放 置 炉 面 时 ， 锅 具 即 切 割 交 变 磁 力 线而 在 锅 具 底 部 金 属 部 分 产 生 交 变 的 电 流 （ 即 涡 流 ） ， 涡 流 使 锅 具铁 原 子 高
10、速 无 规 则 运 动 ， 原 子 互 相 碰 撞 、 摩 擦 而 产 生 热 能 （ 故 ：电 磁 炉 煮 食 的 热 源 来 自 于 锅 具 底 部 而 不 是 电 磁 炉 本 身 发 热 传 导 给锅 具 ， 所 以 热 效 率 要 比 所 有 炊 具 的 效 率 均 高 出 近 1 倍 ） 使 器 具 本身 自 行 高 速 发 热 ， 用 来 加 热 和 烹 饪 食 物 ， 从 而 达 到 煮 食 的 目 的 。具 有 升 温 快 、 热 效 率 高 、 无 明 火 、 无 烟 尘 、 无 有 害 气 体 、 对 周 围环 境 不 产 生 热 辐 射 、 体 积 小 巧 、 安 全 性
11、 好 和 外 观 美 观 等 优 点 ， 能完 成 家 庭 的 绝 大 多 数 烹 饪 任 务 。 因 此 ， 在 电 磁 炉 较 普 及 的 一 些 国家 里 ， 人 们 誉 之 为 “烹 饪 之 神 ”和 “绿 色 炉 具 ”。 工 作 过 程 由 于 电 磁 炉 是 由 锅 底 直 接 感 应 磁 场 产 生 涡 流 来 产生 热 量 的 ， 因 此 应 该 选 择 对 磁 敏 感 的 铁 来 作 为 炊 具 ， 由 于 铁 对 磁场 的 吸 收 充 分 、 屏 蔽 效 果 也 非 常 好 ， 这 样 减 少 了 很 多 的 磁 辐 射 ，所 以 铁 锅 比 其 他 任 何 材 质 的
12、炊 具 也 都 更 加 安 全 。 此 外 ， 铁 是 对 人体 健 康 有 益 的 物 质 ， 也 是 人 体 长 期 需 要 摄 取 的 必 要 元 素 。电 磁 屏 蔽 电磁屏蔽（electromagnetic shield ）是指利用导电材料或铁磁材料制成的部件对大容量汽轮发电机定子铁心端部进行屏蔽，以降低由定子绕组端部漏磁在结构件中引起的附加损耗与局部发热的措施。在通信方面屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接
13、收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。电磁起重机 利 用 电 磁 原 理 搬 运 钢 铁 物 品 的 机 器 。 电 磁 起 重 机的 主 要 部 分 是 磁 铁 。 接 通 电 流 ， 电 磁 铁 便 把 钢 铁 物 品 牢 牢 吸 住 ，吊 运 到 指 定 的 地 方 。 切 断 电 流 ， 磁 性 消 失 ， 钢 铁 物 品 就 放 下 来 了 。电 磁 起 重 机 使 用 十 分 方 便 ， 但 必 须 有 电 流 才 可 以 使 用 ， 可 以 应 用在 废 钢 铁 回 收 部 门 和 炼 钢 车 间 等 。 利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫做电磁起重机。电磁起重
14、机能产生强大的磁场力，几十吨重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各种铁料，不装箱不打包也不用捆扎，就能很方便地收集和搬运，不但操作省力，而且工作简化了。装在木箱中的钢铁材料和机器可以同样搬运。起重机工作时，只要电磁铁线圈里电流不停，被吸起的重物就不会落下，看不见的磁力比坚固的链条更可靠。如果因某种原因断了电，就会造成事故，因而有的电磁起重机上装有钢爪，待运送的重物提起后，坚固的钢爪就自动落下来紧紧地扣住它们。起重机不能搬运灼热的铁块，因为高温的钢铁不能磁化。大的电磁起重机，一下子能提起近百吨重物，图中的电磁铁直径约 15 米，可提起 16 吨的物体。电磁继电器 一般由 电磁铁,衔铁,弹簧片,触点
15、等组成的，其工作电路由低压控制 电路和高压工作电路两部分构成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。电 磁 辐 射 电磁波（又称电磁辐射）是由同相振
16、荡且互相垂直的电场与磁场在空间中以波的形式移动，其传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，有效的传递能量和动量。电磁辐射可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见光、紫外光、X-射线和伽马射线等等。人眼可接收到的电磁辐射，波长大约在 380 至 780 纳米之间，称为可见光。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁辐射，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。电磁波：从科学的角度来说，电磁波是能量的一种，凡是能够释出能量的物体，都会释出电磁波。 正像人们一直生活在空气中而眼睛却看不见空气一样，人们也看不见无处不在的电磁波。电磁波谱是无线电波,微波,红外线,
17、可见光,紫外线,伦琴射线(X 射线),伽玛射线.应用：无线电波用于通信等微波用于微波炉红外线用于遥控、热成像仪、红外制导导弹等可见光是所有生物用来观察事物的基础紫外线用于医用消毒,验证假钞,测量距离,工程上的探伤等X 射线用于 CT 照相伽玛射线用于治疗,使原子发生跃迁从而产生新的射线等.无线电波。无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。电磁在生活中的应用 摘要:电磁学在大学物理中是一个难点,然而其在日常生活中有着极为广泛的应用,我们的生活与其息息相关,因此学好它是必不可少的.关键词:电磁学 用电器 生活应用以下是电磁学在我们的生活中的具体应用:一. 电磁炉采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热
18、原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能（故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近 1倍）使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。二、自动空气开关当电路由于短路或者用电器总功率过大等原因导致电流过大时,电磁铁 P 磁性变强,吸引衔铁 Q 的力变大,使衔铁转动,闸刀 S 在弹力作用下自动开启,切断电路,起到保险的作用.三.恒温箱这是某养殖场需要一种
19、温度可调的恒温箱,以下为工作原理:这种恒温箱实际是电磁继电器的又一应用。为其设计制作的恒温箱电路示意图,电热丝是恒温箱的加热元件,图中的水银温度计为导电温度计,上面的金属片 A 的高度可以调整,下面的金属片 B 与温度计中水银接触,该温度计的水银泡放置到恒温箱内.四. 喇叭喇叭音圈加电流后在磁隙中运动，从而带动纸盆振动发出声音。 五.电铃线圈通电后，吸合软铁芯运动，从而带动铃锤敲击铃皮发出响声。六.电磁锁电磁线圈通电后，吸合锁芯。七.无线电广播与电视无线电广播与电视都是利用电磁波来进行的。在无线电广播中，人们先将声音信号转变为电信号，然后将这些信号由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播。而在另一
20、地点，人们利用接收机接收到这些电磁波后，又将其中的电信号还原成声音信号，这就是无线广播的大致过程而在电视中，除了要象无线广播中那样处理声音信号外，还要将图象的光信号转变为电信号，然后也将这两种信号一起由高频振荡的电磁波带着向周围空间传播，而电视接收机接收到这些电磁波后又将其中的电信号还原成声音信号和光信号，从而显示出电视的画面和喇叭里的声音。无线电广播利用的电磁波的频率很高，范围也非常大，而电视所利用的电磁波的频率则更高，范围也更大。八.电磁起重机电磁吸盘：由盘形钢壳和壳内的激磁线圈组成,用以吸取导磁性物料，又称起重电磁铁,通常挂在起重机吊钩上使用,其电缆随吊钩一起升降。按工作原理可分为电磁式
21、和永磁式。电磁式靠线圈通直流电激磁吸料，断电去磁卸料。为防止断电时物料坠落，带这种吸盘的起重机一般需要有备用电源。圆形电磁吸盘用得最多。 九.电磁选矿电磁选矿是通过电磁铁通电产生磁性从而把有磁性的矿吸附 没磁性的被阻挡到另一边 从而进行选矿 。十.电磁继电器电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统和和被控制系统。通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。电磁继电器的工作原理和特性 ：电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电
22、磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。十一.公用移动电话公用移动电话系统是城市电话网的一部分每一个移动电话都是一个无线电台，它将用户的声音转变为高频电信号发射到空中；同时它又相当于一个收音机，捕捉空中的电磁波，使用户接收到通话对方送来的信息。
