電磁兼容――不可忽視的電子測量問(wèn)題

外部噪聲是指從外部侵入檢測儀表和裝置的噪聲，主要有自然噪聲和人為噪聲二類(lèi)，自然噪聲指大氣噪聲、太陽(yáng)噪聲、宇宙噪聲。人為噪聲有放電噪聲、高頻噪聲、工頻噪聲、輻射噪聲等，其中影響比較嚴重的是工頻噪聲，工頻噪聲是電力輸配電線(xiàn)路、工頻電源由于工頻感應、靜電感應、電磁感應、大地漏電流等形成的噪聲，對檢測儀表是影響最大的干擾;而輻射噪聲是由大功率發(fā)射、接收裝置等產(chǎn)生的噪聲，通過(guò)輻射或通過(guò)電源線(xiàn)會(huì )給電子測量裝置造成很大的干擾。

4.2噪聲的傳播

噪聲的傳播來(lái)源于噪聲源，不同的噪聲必有各自不同的噪聲源，噪聲源必須通過(guò)一定的耦合途徑進(jìn)行傳播，才能將噪聲送至檢測儀表和裝置中，對其正常工作造成影響而形成 干擾，因此，噪聲形成干擾必須具備以下途徑：a、噪聲源;b、對噪聲敏感的接收電路或裝置;c、噪聲源到接收電路之間的噪聲通道。

噪聲可能通過(guò)公共導線(xiàn)(如公用電源、公用連線(xiàn)等)，設備間電容相鄰導線(xiàn)的互感空間輻射以及交變電磁場(chǎng)中的導線(xiàn)途徑，將噪聲源耦合和合到接收電路中，耦合方式主要有傳導耦合和輻射耦合，有些噪聲可通過(guò)傳導和輻射兩種途徑傳輸。

傳導耦合分為電容性耦合、電感性耦合、公共阻抗耦合和漏電流耦合。

電容性耦合是由檢測儀表和裝置內的寄生電容形成的耦合，其干擾電壓正比于噪聲源的角頻率、分布電容、接收電路的輸入阻抗。

電感性耦合是由于噪聲源中通過(guò)交變電流所形成的交變磁場(chǎng)與周?chē)芈方绘?，在高敏感接收回路中產(chǎn)生感應而形成，其干擾電壓正比于噪聲源角頻率、互感系數和噪聲源電流。

公共阻抗耦合是由于兩個(gè)電路存在著(zhù)公共阻抗，當一個(gè)電路中有電流通過(guò)時(shí)，通過(guò)公共阻抗便在另一個(gè)電路中產(chǎn)生干擾電壓、形成公共阻抗耦合干擾，其干擾電壓正比于公共阻抗和噪聲源電流。公共阻抗耦合是檢測儀表中常見(jiàn)的一種干擾，一般有以下幾種形式：

由電源骨阻形成的公共阻抗耦合干擾，當用同一個(gè)電源同時(shí)對多個(gè)儀表供電時(shí)，如有高電平電路的輸出電流流過(guò)電源，這個(gè)電流就會(huì )在電源內阻上產(chǎn)生壓降，形成干擾電壓，造成對其它低電平電路的干擾。

信號輸出電路相互干擾，當電子測量裝置的信號輸出電路帶有多路負載時(shí)，如果有任一路負載發(fā)生變化，此變化者將通過(guò)輸出阻抗公共耦合而影響到其它輸出電路。

由接地線(xiàn)阻抗形成的公共耦合干擾，如果電子測量裝置的公共線(xiàn)接地時(shí)，若在接地線(xiàn)上有較大電流通過(guò)，會(huì )通過(guò)接地線(xiàn)阻抗產(chǎn)生公共阻抗耦合干擾。

漏電流耦合是由于絕緣不良時(shí)，電流經(jīng)絕緣電阻的漏電流所引起的噪聲干擾。

電磁輻射耦合是指干擾源通過(guò)空間輻射將干擾傳遞給接收電路，接收電路受到干擾的程度與所處位置的干擾強度成正比。

4.3電磁干擾的方式

各種噪聲源產(chǎn)生的噪聲，必然要通過(guò)各種耠合通道進(jìn)入電子測量裝置，對其產(chǎn)生干擾，引起測量誤差，根據噪聲進(jìn)入測量電路的方式不同及與有用信號的關(guān)系，可將噪聲干擾分為差模干擾與共模干擾。

差模干擾是檢測儀表的一個(gè)信號輸入端于相對于另一個(gè)信號輸入端子的電位新式發(fā)生變化而產(chǎn)生的干擾，即干擾信號與有用信號是疊加在一起，直接作用于輸入端，因此，它直接影響測量結果。

共模干擾是相對于公共的電位基點(diǎn)(通常為接地點(diǎn))。在檢測儀表的兩個(gè)輸入端子上同時(shí)出現的干擾，雖然這種干擾不直接影響測量的結果，但是，當信號輸入電路參數不對稱(chēng)時(shí)，這種共模干擾就會(huì )轉化為差模干擾，對測量結果產(chǎn)生影響，而在實(shí)際測量中，由于共模干擾的電壓值一般都比較大，而且其耦合機理及其耦合電路也比較復雜，排除較為困難，所以，共模干擾比差模干擾對測量的影響更為嚴重。

5 電磁干擾的排除

電磁干擾對測量結果的影響程度是相對于信號而言，高電平信號允許有較大的干擾，而信號電平信號允許有較大的干擾，而信號電平越低，對干擾的限制也就越嚴格，通常干擾的頻度范圍很寬，但對一臺電子儀器來(lái)說(shuō)，并不是所有頻率的干擾所造成的結果都有相同的，對直流測量?jì)x表，由于儀器本身具有低通濾波特性，因此對頻率較高的交流干擾不敏感;對于低頻測量?jì)x器，若輸入端裝有濾波器，則可將通常以外的干擾濾除;但是，對于工頻干擾，用濾波器會(huì )將50Hz的有用信號濾掉，因此工頻干擾是對低頻電子儀表的最嚴重且不易除去的干擾，對于寬頻帶電子儀表，在工作頻帶內的各種干擾都將起作用。抑制干擾應著(zhù)眼于噪聲形成的三個(gè)要素，根據具體情況，有針對性地采用相應措施。一般常用采用的有五種方法：

5.1接地

在進(jìn)行電子測量時(shí)，接地是抑制干擾的主要方法之一，即將設備的地線(xiàn)或接地面與大地實(shí)行低阻抗連接，接地主要目的是：

(1)給出設備的零電位基準(統一參考電位點(diǎn));

(2)防止在設備外殼或屏蔽層上由于電荷積聚，電壓上升而造成人身和儀器的不安全，或引起火花放電;

(3)將設備機殼或屏蔽層等接地，給高頻干擾電壓形成一個(gè)低阻抗通路，以防止它對電子設備的干擾。

5.2連接線(xiàn)

在電子測量裝置和被測電子產(chǎn)品中，需要很多的連接線(xiàn)，連接導線(xiàn)是引起干擾的重要原因，應考慮正確布置這些連接線(xiàn)，減少各種寄生耦合。導線(xiàn)的引線(xiàn)電感對于低頻來(lái)說(shuō)，沒(méi)有大的影響，但對高頻的影響是不能忽視的，必須盡量減少引線(xiàn)電感，為了抑制感應干擾，高頻時(shí)應采用同軸電纜或屏蔽雙絞織線(xiàn)，且導線(xiàn)應盡可能短;在測試系統中，有不同用途的連接導線(xiàn)，如電源線(xiàn)、射頻線(xiàn)、音頻線(xiàn)、控制線(xiàn)等，要進(jìn)行分類(lèi)，使不同類(lèi)別的導線(xiàn)盡量遠離，且不要平行排列，為了避免輻射耦合，連接導線(xiàn)最好使用屏蔽線(xiàn)，此外導線(xiàn)的粗細與噪聲有關(guān)，要選擇適當的連接導線(xiàn)，是測量前的準備。

5.3屏蔽

為了抑制電磁干擾，無(wú)論是外部干擾，還是內部干擾，都必須對干擾源或接收器進(jìn)行屏蔽，然而，在電子測量中，這種方法只能應用于抑制外部干擾，對于測試系統內的干擾，采用屏蔽是不太可能。

5.4浮置

浮置是指電子測量裝置的公共線(xiàn)(信號地線(xiàn))不接大地。浮置與屏蔽接地相反，屏蔽接地的目的是將干擾電流從信號電路引開(kāi)，即不讓干擾電流經(jīng)信號線(xiàn)，而是讓干擾電流流經(jīng)機殼或屏蔽層到大地，浮置是阻斷干擾電流的通路，測量系統被浮置后，加大了測試系統公共線(xiàn)與大地之間的阻抗，大大減少了共模干擾電流，可以提高共模干擾抑制能力。