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电磁干扰传播的危害和改进措施

作者:沙龙体育 发布时间:2020-11-15 14:52 点击数:

  现代科学技术正在以不可预测的速度迅速发展,但高科技所带来的不仅仅是快捷与方便,其产生的也随处可见。随着人们对生活水平与生活质量的要求越来越高,电磁干扰这一重要的污染源受到了大家的广泛关注。随着电子产品与电气设备的频繁使用,各种频率不同、能量不同的电磁波在空间中分布越来越广。我国目前也在针对电磁干扰这一污染源进行合理的改进措施,并制定方案对其进行合理的控制。但由于现在的电子产品类型多样,其便利型的小型产品对干扰的敏感度反应越来越强烈,以致于其更容易受到电磁干扰损害。因此,加强对电磁干扰进行研究并降低其危害对提高电子产品的精确度与使用年限具有重要的作用。此外,不断更新电磁干扰的改进措施,有助于改善人类生活周围的电磁环境。

  电磁干扰(ElectromagnecInerence,EMI)产生于干扰源,它是一种来自于外部的、并会有损于有用信号的电磁现象,它常常可以干扰电缆信号并降低信号完整性。由电磁干扰源发出的电磁能,经某种传播途径会传输至敏感设备,此时,敏感设备又相应表现出某种形式的“响应”,并产生干扰的“效果”,这个作用过程及其结果,被称为电磁干扰效应。电磁干扰产生的干扰源一般为电磁辐射发生源,例如马达和机器等。电磁干扰产生的条件不仅需要有干扰源,还需要有对电磁信号敏感的接收器和合适的耦合路径。1981年英国科学家发表了”论干扰”的文章,此文章标志着研究干扰问题的开始。1989年英国邮电部门研究了通信中的干扰问题,使干扰问题的研究开始走向工程化和产业化。此举极大地加快了抗干扰的研究步伐,使电磁干扰的防护问题受到了大家的重视。

  在人们的日常生活中,电磁干扰效应普遍存在,形式各异,常可分为两种,外部电磁干扰和内部电磁干扰。例如一般的电子产品在其外部和内部都存在着电磁干扰现象。外部干扰主要可分为自然界产生的(例如,地球大气的放电现象)和人为形成的(例如电吹风,电热器,手机产生的电磁干扰)。内部干扰则是由设备内部的寄生耦合现象而产生的。常说的电磁干扰是指电子设备除了设备本身需要的信号以外,还存在着外界电磁波对设备功能造成影响,如果干扰效应十分严重,设备或系统将会失灵,导致严重故障或事故,这被称为电磁兼容性故障。显而易见,电磁干扰已经成为了现代电子技术发展道路上必须逾越的巨大障碍。为了保障电子系统或设备的正常工作,必须研究电磁干扰,分析预测干扰,限制人为干扰强度,研究抑制干扰的有效技术手段,提高抗干扰能力,并对电磁环境进行合理化设计。

  随着电子仪器及产品的使用力度加大,电磁干扰的现象日益严重,研究人员发现其带来的危害已不容小觑。电磁干扰不仅会对人类机体造成损害,还会给电子设备本身带来破坏。研究者需要对已有的抗干扰方法进行改进以便于其更适合实际应用,以便于提高其抗干扰能力。研究者还可以大力创新抗干扰方法,可以从抗干扰的原理入手,可以从电子设备的制作程序入手,可以从电子设备的周围环境入手,多学科融合,多种知识一起运用,更好的使多余的电流和磁通流入地面,从而降低電磁场带来的干扰。

  电磁干扰对人体的危害一般可以分为热效应、非热效应和累积效应。首先,热效应是指人体中所含的水分在电磁干扰的作用下会发生水分子之间的摩擦,从而使机体体温异常升高,使机体内的细胞、组织和器官不能正常工作。常见的危害有:对人的眼睛造成损伤从而造成白内障,男性还可因体内水分的变化而产生不育现象。电磁波对人体的伤害同时与电磁的强弱有很大关系。其次,非热效应是指人体周围存在的微弱电场被电磁干扰所破坏,使微弱磁场处于不平衡状态。常见的会出现的现象有:人体内的免疫系统抵抗能力下降,体液免疫和细胞免疫的细胞和相关蛋白都在不同程度上降低;电磁干扰会使人的感觉系统不够敏感,对声音判断不够清楚,嗅觉能力下降;电磁干扰还会对我们人体的神经系统、内分泌系统等造成损害,人的反射弧会行动缓慢,对外界刺激不能及时反应,反射活动受到约束;使人的内分泌系统不同程度的失调。最后,累积效应主要是指在原有的电磁损伤还未完全发生复原之前,机体再次受到电磁损伤,长此以往,电磁辐射就会在机体内长久积累,引发机体的各种异常突变,从而影响机体的正常运行。

  电磁干扰对人类的影响主要表现在对人体健康的不利。第一、电磁干扰目前是癌突变和心血管疾病的原因之一,长期经受电磁干扰的人更容易患心血管病和癌症等疾病;第二,电磁辐射除了对男性的性能力有影响以外,还会对女性的生殖能力造成损害,电磁辐射会造成孕妇流产,会使女性经期不调,会增大女性胎中婴儿畸形的可能性;第三,电磁干扰会损伤我们的神经系统,会使头部疼痛,会使记忆力减退,可能会使人们面临神经衰弱的病症。

  随着电子设备的应用越来越广泛,电磁干扰越来越趋于社会化,其对电子设备的危害也多种多样。首先,电磁干扰可以大规模的破坏无线电的通信,从而使电台信号不能顺利到达各个听众处,还可使电视信号出现混乱,屏幕出现雪花,条纹等现象。解决无线电通信距离变短的措施可以是增大发射机功率,但相应的电磁干扰也会越来越严重,从而陷入恶性循环之中;其次,信号塔的存在会对飞机场造成极大的影响,很多机场由于受附近的大功率电台的影响,在飞机起飞和降落时会出现偏差,因此,在乘坐飞机时应确保手机处于关机状态,以免影响飞机的正常运行。此外,在很多精密仪器的周围使用一些电子产品会使仪器发生错误;例如,在医院使用手机,就有可能使电子心脏起搏器停止运行,从而使病人处于危险之中;在实验中使用电子设备可能会使仪器读数发生偏差,从而使实验失败。

  电磁干扰产生的危害已经严重影响到了我们的正常生活,所以积极探求解决方法成了当务之急。对电磁干扰的改进措施不仅可以从电磁辐射的源头解决,还可以通过改变其传播过程中的重要节点而起到防护作用。

  屏蔽技术是指用导电或者导磁材料制成的盒子、板子或者管子这类产品并使它们在屏蔽电场、磁场和电磁场干扰中可以发挥重要的作用。常见的屏蔽技术是由电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽组成。

  电场的屏蔽主要是为了隔离静电,防止电场发生耦合现象,从而防止电场的干扰。电子产品中的各个元件之间存在电场,干扰源和受感器之间很容易发生电容耦合。常见的电场屏蔽方法为用接地的金属板把干扰源和受感器之间相互隔开,使之不发生相互反应。改进此技术可以从改进金属板入手,使金属板的材质更加稳定,接地性更好,则可以更好的起到电场屏蔽的作用。磁场屏蔽的作用是阻止磁耦合现象的发生,磁场的屏蔽方法较多,一般与磁场的频率大小有关系。对于低频的磁场和恒定磁场来说,一般可以使用导磁性较好的铁做为屏蔽物,从而使磁通在铁中传播而避免过多的磁通流通在空气中;对于高频磁场来说,常采用金属圆环或者金属板来减少外界的磁场的影响,利用圆环产生的感应漩涡从而产生与外界磁场相反的磁场来抵消外界磁场的作用。对于电磁场来说,一般可采用接地的方法来避免高频交变电磁场的干扰。通过对接地材料的选择以及对接地材料的表面处理可以极大地改善电磁波的影响。

  改进电子设备的接地装置可以使电子设备内的电磁导入大地中,从而降低电磁场对电子设备造成的损伤。经常采用的接地方式有三类,分别是单点接地、多点接地以及浮地等。连接点的选择是效率高低的体现,选择连接点时应从大局考虑,从整体考虑。

  单点接地是指电子设备与地面只有一个连接点。这种方法可以大大降低电子仪器内的回路电流产生的电场干扰,一般经常在低频的回路电子设备中采用此方法,例如电压测试仪器等。多点接地是指电子设备和地面之间具有多个连接点,彼此之间相互独立,该方法经常用于高频回路的电子设备中,主要是针对由于高频电流和其他电流共同作用设备时对设備产生的电磁干扰。各个连接点的独立性可以更好地起到抗干扰效果,多应用于高频电子设备中。浮地是指电子设备的电路和地面的连接线相互独立的一种方法。它可以避免回路的环流而引起的电磁干扰。一般电压表和电流表等电子设备会采用此种接地方法。

  结语:文章主要介绍了电磁干扰的类型以及由于电磁场干扰的存在对人类和电子设备所带来的损害,并根据不同的干扰类型以及电子设备类型提出了相应的改进措施。但是随着科学技术的发展,越来越多的电子设备进入了大众视野,加剧了电磁干扰的危害,继而又导致了更为严重的电磁污染。研究电磁干扰现象具有重要的实际意义,一方面可以减少电磁干扰对人体的伤害,另一方面可以保证电子设备的正常运行以及其测量值的精确性和仪器的使用寿命。

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