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1、电磁场与电磁波课程研究性报告浅谈电磁干扰与电磁辐射摘要：电子产品越来越普及，不同设备间的电磁干扰，以及生活中设备的电磁辐射对人体健 康的影响等问题日趋严重。本文通过理论分析、论证，结合相关实例的方法，阐述了 设备间电磁干扰和电磁辐射的产生原理、其对设备和对人体的危害现状，论证了其对 设备运行可靠性、稳定性、高效性和对人们健康的影响的理论情况，得出了合理处理 和规避设备间电磁干扰与人体健康受电磁辐射所危害的方法。Abstract: With the growing popularity of electronic products, problems such as inter-device e
2、lectromagnetic interference and health damage from electromagnetic radiation have become more serious. This paper uses the methods of theoretical analysis and demonstration combined with relevant instances, to describe the principle of electromagnetic interference and electromagnetic radiation, and
3、current situation of the harm towards equipment and human body. In this paper, after demonstrating the theoretical condition of their influence to operational reliability, stability, and efficiency of equipment, and to peoples health, we come up with reasonable treatments and solutions for avoiding
4、the bad effects of inter-device electromagnetic interference and human exposure to electromagnetic radiation.引言： 随着经济的发展和社会的进步，人们的日常生活水平不断提高，人们在充分享用现代生 活方便、舒适的同时也越来越离不开电子产品了。对电子产品本身来说，只要通电，就存在 电磁干扰之类的问题，而电子产品对外界来说，又存在着电磁辐射等问题，如何解决这些问 题，趋利避害，更好的让电子产品为我们服务器正是我们需要做的工作。下面我们主要从以 上两个角度对有关电磁场与电磁波的问题进行分析和阐述
5、。一电磁场与电磁波的定义： 电磁场是有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体的总称。随时间变化的电 场产生磁场，随时间变化的磁场产生电场，两者互为因果，形成电磁场。电磁场可由 变速运动的带电粒子引起，也可由强弱变化的电流引起，不论原因如何，电磁场总是 以光速向四周传播，形成电磁波。电磁波传播方向垂直于电场与磁场构成的平面，能够有效的传递能量和动量。电 磁波可以按照频率分类，从低频率到高频率，包括有无线电波、微波、红外线、可见 光、紫外线、 X 射线和伽马射线等等。只要是本身温度大于绝对零度的物体，都可以发射电磁波，而世界上并不存在温度等于或低于绝对零度的物体。因此，人们周边所 有的物体时刻都在
6、进行电磁辐射。电磁波不需要依靠介质传播，各种电磁波在真空中 速率固定，速度为光速。二电磁干扰电磁干扰（ Electromagnetic Interference ）是指无用电磁信号或电磁骚动对有用电磁 信号的接收产生不良影响的现象。要完成电磁干扰这个过程需要三个要素：电磁干扰源、 耦合路径（也就是噪声传播的途径） 、接收器。这三个要素缺一不可，所以我们就有了 以下的解决思路：设法降低电磁波辐射源或传导源；切断耦合路径；增加接收器的抗 干扰能力。实际工程中遇到电磁干扰问题时，只要存在干扰，就必然有干扰源、耦合 路径和受扰对象这三个要素。因此，在解决电磁兼容问题时，也要从这三个要素入手 进行分析。
7、一般而言，设计一个性能良好的 PCB 以降低射频能量是最经济有效的方法。 而第二个和第三个要素倾向于采用屏蔽技术处理。下面以车载电子设备为例进行说明。随着电子技术的飞速发展，越来越多的电器设备被用于车辆中，这些设备提高了车辆 的动力性、安全性、操稳性、舒适性等，减轻了驾驶员的操作负担，提升了车辆的整体性能， 具有良好的经济效益。与此同时，汽车采用大量电子设备带来了电磁干扰问题，车载电器所 引起的电磁干扰会对其他一些功耗小、电压低的用电设备带来巨大干扰，同时对车辆周围也 会造成电磁污染。i常见干扰源：1. 发动机点火系统（主要针对汽油机，汽油机在运行过程中需要采用高压电点燃可燃气 体。采用高压点
8、火方式时点火电压能达到25千伏以上，这是点火系统次级绕组中的电压，另 一方面，点火初级绕组中的电压也较高，当点火脉冲到来时，初级绕组中能产生高于300V 的电压。电磁感应原理表明，如果初级绕组和次级绕组中的高电压保持不变，点火系统不会 产生强大的电磁干扰。但是点火系统的工作原理表明，对可燃气体点火的时间非常短暂，在 点火过程之外初级绕组和次级绕组中的电压值基本保持稳定，但在点火瞬间这些电压值将迅 速上升，然后又迅速下降，电压的频繁变化将在周围空间产生巨大的电磁场，电磁场的存在 则会对其他电子设备的工作带来干扰）。 ii2. 电机（在工作时电压发生变化时会产生强烈的电磁干扰，而目前汽车上采用了越
9、来越 多的电机，典型的电机包括雨刮驱动电机、电动玻璃驱动电机等。电机属于感性负载，电机 的电磁干扰产生主要由电源的切断引起，电源的切断会在周围空间产生强烈的电磁场，从而 对其他电子设备产生电磁干扰。以雨刮驱动电机为例，雨刮的工作通常采用多档位控制，大 部分情况下雨刮的工作过程是非连续的，从而驱动电机经常处于启动停止一启动模式中 这种情况下所产生的电磁干扰比较强烈）。 iii3. 各类开关（汽车上采用了大量的开关对各种电器设备进行控制，这些开关的接通和断吕爱红电磁干扰对车载电子设备的影响分析 苴宁甲琳汽车上的电磁干扰及抑制措施 逍陆志全汽车电器电磁干扰分析及解决方案 开时会引起电磁干扰，如车辆的
10、照明系统在开启和关闭的过程中会在周围空间产生电磁干 扰）。常见受干扰源：1. 各类传感器（典型的车载传感器包括轮速传感器、转速传感器、温度传感器、压力传 感器等。这些传感器所具有的共同特点是工作电压较低，通常为5V,另外一个特点是工作 时的电流也很小。当周围空间中存在电磁干扰时，这些传感器所测量输出的信号会发生异变， 从而不能真实反应所测量物理量的真实值。）2. 信号传输线：车载传感器通常布置在车辆的各个位置，如车载空调的温度传感器通常 布置在车辆的前保险杠出，而车载倒车雷达系统的超声波传感器通常布置在车辆后保险杠 处，这些传感器的信号需要传输到车载ECU（Electronic Control
11、 Unit）中，而车载ECU通常 只有一个，且布置在发动机舱中，因此需要采用大量线缆来连接传感器和车载ECU。传感器 所输出的信号电压较低，在长距离的传输过程中容易受到电磁干扰，具体表现为电磁干扰通 过电磁效应在传输线缆上产生额外的电压，而这些额外电压与信号原始电压相叠加，从而 ECU所收到的信号不是传感器所输出的原始信号。3. 车载ECU车载ECU负责对车辆电子设备的工作进行控制，通常安装于发动机舱内，距离点火系统、 雨刮系统较近。另一方面，车载ECU的工作频率较高，工作电压较低，这种情况下ECU的工 作容易受到电磁干扰，造成程序紊乱而引起相关电子设备的工作失灵，严重时甚至造成车辆 失控。4
12、. 图像相关设备 现代汽车中越来越多的采用图像相关的设备来增加车辆的安全性及舒适性，典型的如可视倒车雷达系统、用于娱乐的车载影像系统、用于导航的车载GPS系统、用于监控的车载视 频系统等。这些图像相关的设备在工作时也容易受到电磁干扰，具体表现为所图像的采集、 传输及显示均有可能受到影像，造成图像的失真或者完全失效。抗电磁干扰措施：1. 加装消火电容 对车载电子设备容易产生电火花的地方加装消火电容，典型的如发电机工作时会产生大量火花。通常采用0.5uF左右容量的瓷片无极性电容并联在容易产生火花的两节点之间，这 种方法能够基本消除电火花，从而减少电磁干扰的产生源。2. 采用金属屏蔽方法 屏蔽方法可
13、以有效的解决电磁干扰所带来的问题，如手机在钢铁大桥附件的信号通常会比较差就是有金属屏蔽引起的。 i金属屏蔽方法主要适用于信号传输线缆和车紂CU。对于信号传输线，通过采用带有金 属屏蔽层的传输线缆，将金属屏蔽层接地可以有效的保护线缆上传输的弱电压信号不受到干 扰，从而保证信号传输的正确性。对于车紂CU,可以采用带盒装包装固定方法，通过将杨小强等加固计算机抗干扰防护技术研究.ECU安放于一个密闭空问中以达到减少外界干扰的作用。i3. 使用看门狗技术看门狗技术包括硬件看门狗方法和软件看门狗方法，这两种方法原理接近。当电磁干扰 对相关设备的正常工作带来较大影响时，这些设备的工作状态将与正常状态发生差异
14、。通过 对工作状态进行对比，在工作状态发生较大变化时利用看门狗方法将系统工作程序复位，从 而控制相关设备恢复正常工作，降低电磁干扰所带来的影响。4使用CAN总线技术CAN总线技术是博世公司针对车载环境数据通讯所提出的数据通讯技术，目前在汽车行 业得到了广泛的应用。CAN总线采用一对双绞线分别作为信号的高和低来传输信号，由于 这两根线相互缠绕，在受到干扰时两条线均会受到干扰，但两条线之间的信号电压差基本保 持不变，从而其传输的信号不容易受到电磁干扰，具有良好的稳定性能高。另一方面， CAN 总线技术能够大量减少车载环境下的线束使用量，从而在很大程度减少了电磁干扰所带来的 影响。三、电磁辐射电场和
15、磁场的交互变化产生电磁波，电磁波向空中发射或泄露的现象，叫电磁辐射。电 磁辐射是以一种看不见、摸不着的特殊形态存在的物质。如果这种辐射的量超过限定条件， 那么就会对环境形成电磁污染。和无处可躲的大气污染、水污染、噪声污染一样，电磁污染 同样无处不在，这使它成为公认的“第四污染源”。目前，能造成大面积电磁污染的主要有高压输配电系统、发射设备、微波设备、家用电 器、计算机等等。其中高压输电系统的电磁辐射强度最大，对人体的危害最明显。为了保障 从业者的健康，在辐射环境下的工作时间有着严格的限定。相比之下，诸如彩电、手机、微 波炉、空调机、电冰箱、计算机等等家庭必需的电气设备影响的人群更广泛。在上述常
16、见的 电气设备中，与人们工作、生活息息相关的家电更值得关注。人们在家里的时间往往超过8 小时。而每个家用电器都是一个不可小觑的电磁辐射源，家电的主要部件在工作时都会向外 界辐射电磁能量。家电所产生的电磁辐射，对那些长期接触家电的人的身心健康存在着严重 的危害。 电测与仪表 苴张颖关于电磁辐射危害及防护的探讨翁哲等电磁波的危害和防护四、电磁辐射的危害家用电器已进入现代社会的各行各业和千家万户，它给人们的工作、学习、生活带来了 极大的方便。但“家电病”也与俱增，严重的影响了人们的身心健康。“家电病”的症状表 现为神经衰弱综合症（头晕、头痛、疲劳、失眠或噩梦、记忆力减退、情绪低落等）、肩颈腕 综合症（骨骼不适、手指麻、感觉异常、震颤、有压痛等），以及腰背酸痛、抗病能力降低、 易感冒等，发病率最高的是那些每天在计算机旁敲击键盘的专业人员。这些专业人员精神压 力大，大脑处于高度集中和紧张状态，
