電磁干擾傳播危害及改進措施

謝宗奇

【摘要】 近年來，隨著電子科學技術的迅速發(fā)展，世界進入了信息時代。因此電子、電氣設備及其系統(tǒng)獲得了越來越廣泛的應用。但隨之而來不可避免的是電氣和電子設備所帶來的電磁干擾。在日常生活中，人們越來越離不開給生活帶來便利的電子設備和多種家電產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品無形中又會產(chǎn)生電磁干擾，電磁干擾不僅對我們?nèi)祟愒斐闪藰O大的危害，也給電子設備及電氣產(chǎn)品帶來了損害。越是工業(yè)發(fā)達的大城市，其電磁環(huán)境越是惡劣，電磁干擾往往會使電子、電氣設備或系統(tǒng)不能正常工作，引起設備的性能降低，甚至設備受到損壞使其無法正常使用。本文主要介紹了電磁干擾傳播的一些危害，并針對其危害性提出了相應的改進措施，以降低電磁干擾傳播對人類及其設備本身的傷害。

【關鍵詞】 電磁干擾 危害 改進措施

引言：

現(xiàn)代科學技術正在以不可預測的速度迅速發(fā)展，但高科技所帶來的不僅僅是快捷與方便，其產(chǎn)生的污染也隨處可見。隨著人們對生活水平與生活質(zhì)量的要求越來越高，電磁干擾這一重要的污染源受到了大家的廣泛關注。隨著電子產(chǎn)品與電氣設備的頻繁使用，各種頻率不同、能量不同的電磁波在空間中分布越來越廣。我國目前也在針對電磁干擾這一污染源進行合理的改進措施，并制定方案對其進行合理的控制。但由于現(xiàn)在的電子產(chǎn)品類型多樣，其便利型的小型產(chǎn)品對干擾的敏感度反應越來越強烈，以致于其更容易受到電磁干擾損害。因此，加強對電磁干擾進行研究并降低其危害對提高電子產(chǎn)品的精確度與使用年限具有重要的作用。此外，不斷更新電磁干擾的改進措施，有助于改善人類生活周圍的電磁環(huán)境。

一、電磁干擾概述

電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）產(chǎn)生于干擾源，它是一種來自于外部的、并會有損于有用信號的電磁現(xiàn)象，它常?？梢愿蓴_電纜信號并降低信號完整性。由電磁干擾源發(fā)出的電磁能，經(jīng)某種傳播途徑會傳輸至敏感設備，此時，敏感設備又相應表現(xiàn)出某種形式的“響應”，并產(chǎn)生干擾的“效果”，這個作用過程及其結果，被稱為電磁干擾效應。電磁干擾產(chǎn)生的干擾源一般為電磁輻射發(fā)生源，例如馬達和機器等。電磁干擾產(chǎn)生的條件不僅需要有干擾源，還需要有對電磁信號敏感的接收器和合適的耦合路徑。1981年英國科學家發(fā)表了”論干擾”的文章，此文章標志著研究干擾問題的開始。1989年英國郵電部門研究了通信中的干擾問題，使干擾問題的研究開始走向工程化和產(chǎn)業(yè)化。此舉極大地加快了抗干擾的研究步伐，使電磁干擾的防護問題受到了大家的重視。

在人們的日常生活中，電磁干擾效應普遍存在，形式各異，?？煞譃閮煞N，外部電磁干擾和內(nèi)部電磁干擾。例如一般的電子產(chǎn)品在其外部和內(nèi)部都存在著電磁干擾現(xiàn)象。外部干擾主要可分為自然界產(chǎn)生的（例如，地球大氣的放電現(xiàn)象）和人為形成的（例如電吹風，電熱器，手機產(chǎn)生的電磁干擾）。內(nèi)部干擾則是由設備內(nèi)部的寄生耦合現(xiàn)象而產(chǎn)生的。常說的電磁干擾是指電子設備除了設備本身需要的信號以外，還存在著外界電磁波對設備功能造成影響，如果干擾效應十分嚴重，設備或系統(tǒng)將會失靈，導致嚴重故障或事故，這被稱為電磁兼容性故障。顯而易見，電磁干擾已經(jīng)成為了現(xiàn)代電子技術發(fā)展道路上必須逾越的巨大障礙。為了保障電子系統(tǒng)或設備的正常工作，必須研究電磁干擾，分析預測干擾，限制人為干擾強度，研究抑制干擾的有效技術手段，提高抗干擾能力，并對電磁環(huán)境進行合理化設計。

二、電磁干擾傳播的危害

隨著電子儀器及產(chǎn)品的使用力度加大，電磁干擾的現(xiàn)象日益嚴重，研究人員發(fā)現(xiàn)其帶來的危害已不容小覷。電磁干擾不僅會對人類機體造成損害，還會給電子設備本身帶來破壞。研究者需要對已有的抗干擾方法進行改進以便于其更適合實際應用，以便于提高其抗干擾能力。研究者還可以大力創(chuàng)新抗干擾方法，可以從抗干擾的原理入手，可以從電子設備的制作程序入手，可以從電子設備的周圍環(huán)境入手，多學科融合，多種知識一起運用，更好的使多余的電流和磁通流入地面，從而降低電磁場帶來的干擾。

2.1 電磁干擾傳播對人體的危害

電磁干擾對人體的危害一般可以分為熱效應、非熱效應和累積效應。首先，熱效應是指人體中所含的水分在電磁干擾的作用下會發(fā)生水分子之間的摩擦，從而使機體體溫異常升高，使機體內(nèi)的細胞、組織和器官不能正常工作。常見的危害有：對人的眼睛造成損傷從而造成白內(nèi)障，男性還可因體內(nèi)水分的變化而產(chǎn)生不育現(xiàn)象。電磁波對人體的傷害同時與電磁的強弱有很大關系。其次，非熱效應是指人體周圍存在的微弱電場被電磁干擾所破壞，使微弱磁場處于不平衡狀態(tài)。常見的會出現(xiàn)的現(xiàn)象有：人體內(nèi)的免疫系統(tǒng)抵抗能力下降，體液免疫和細胞免疫的細胞和相關蛋白都在不同程度上降低；電磁干擾會使人的感覺系統(tǒng)不夠敏感，對聲音判斷不夠清楚，嗅覺能力下降；電磁干擾還會對我們?nèi)梭w的神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)等造成損害，人的反射弧會行動緩慢，對外界刺激不能及時反應，反射活動受到約束；使人的內(nèi)分泌系統(tǒng)不同程度的失調(diào)。最后，累積效應主要是指在原有的電磁損傷還未完全發(fā)生復原之前，機體再次受到電磁損傷，長此以往，電磁輻射就會在機體內(nèi)長久積累，引發(fā)機體的各種異常突變，從而影響機體的正常運行。

電磁干擾對人類的影響主要表現(xiàn)在對人體健康的不利。第一、電磁干擾目前是癌突變和心血管疾病的原因之一，長期經(jīng)受電磁干擾的人更容易患心血管病和癌癥等疾??；第二，電磁輻射除了對男性的性能力有影響以外，還會對女性的生殖能力造成損害，電磁輻射會造成孕婦流產(chǎn)，會使女性經(jīng)期不調(diào)，會增大女性胎中嬰兒畸形的可能性；第三，電磁干擾會損傷我們的神經(jīng)系統(tǒng)，會使頭部疼痛，會使記憶力減退，可能會使人們面臨神經(jīng)衰弱的病癥。

2.2 電磁干擾傳播對電子設備的危害

隨著電子設備的應用越來越廣泛，電磁干擾越來越趨于社會化，其對電子設備的危害也多種多樣。首先，電磁干擾可以大規(guī)模的破壞無線電的通信，從而使電臺信號不能順利到達各個聽眾處，還可使電視信號出現(xiàn)混亂，屏幕出現(xiàn)雪花，條紋等現(xiàn)象。解決無線電通信距離變短的措施可以是增大發(fā)射機功率，但相應的電磁干擾也會越來越嚴重，從而陷入惡性循環(huán)之中；其次，信號塔的存在會對飛機場造成極大的影響，很多機場由于受附近的大功率電臺的影響，在飛機起飛和降落時會出現(xiàn)偏差，因此，在乘坐飛機時應確保手機處于關機狀態(tài)，以免影響飛機的正常運行。此外，在很多精密儀器的周圍使用一些電子產(chǎn)品會使儀器發(fā)生錯誤；例如，在醫(yī)院使用手機，就有可能使電子心臟起搏器停止運行，從而使病人處于危險之中；在實驗中使用電子設備可能會使儀器讀數(shù)發(fā)生偏差，從而使實驗失敗。

三、電磁干擾的改進措施

電磁干擾產(chǎn)生的危害已經(jīng)嚴重影響到了我們的正常生活，所以積極探求解決方法成了當務之急。對電磁干擾的改進措施不僅可以從電磁輻射的源頭解決，還可以通過改變其傳播過程中的重要節(jié)點而起到防護作用。

3.1 改進屏蔽技術

屏蔽技術是指用導電或者導磁材料制成的盒子、板子或者管子這類產(chǎn)品并使它們在屏蔽電場、磁場和電磁場干擾中可以發(fā)揮重要的作用。常見的屏蔽技術是由電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽組成。

電場的屏蔽主要是為了隔離靜電，防止電場發(fā)生耦合現(xiàn)象，從而防止電場的干擾。電子產(chǎn)品中的各個元件之間存在電場，干擾源和受感器之間很容易發(fā)生電容耦合。常見的電場屏蔽方法為用接地的金屬板把干擾源和受感器之間相互隔開，使之不發(fā)生相互反應。改進此技術可以從改進金屬板入手，使金屬板的材質(zhì)更加穩(wěn)定，接地性更好，則可以更好的起到電場屏蔽的作用。磁場屏蔽的作用是阻止磁耦合現(xiàn)象的發(fā)生，磁場的屏蔽方法較多，一般與磁場的頻率大小有關系。對于低頻的磁場和恒定磁場來說，一般可以使用導磁性較好的鐵做為屏蔽物，從而使磁通在鐵中傳播而避免過多的磁通流通在空氣中；對于高頻磁場來說，常采用金屬圓環(huán)或者金屬板來減少外界的磁場的影響，利用圓環(huán)產(chǎn)生的感應漩渦從而產(chǎn)生與外界磁場相反的磁場來抵消外界磁場的作用。對于電磁場來說，一般可采用接地的方法來避免高頻交變電磁場的干擾。通過對接地材料的選擇以及對接地材料的表面處理可以極大地改善電磁波的影響。

3.2 改進接地技術

改進電子設備的接地裝置可以使電子設備內(nèi)的電磁導入大地中，從而降低電磁場對電子設備造成的損傷。經(jīng)常采用的接地方式有三類，分別是單點接地、多點接地以及浮地等。連接點的選擇是效率高低的體現(xiàn)，選擇連接點時應從大局考慮，從整體考慮。

單點接地是指電子設備與地面只有一個連接點。這種方法可以大大降低電子儀器內(nèi)的回路電流產(chǎn)生的電場干擾，一般經(jīng)常在低頻的回路電子設備中采用此方法，例如電壓測試儀器等。多點接地是指電子設備和地面之間具有多個連接點，彼此之間相互獨立，該方法經(jīng)常用于高頻回路的電子設備中，主要是針對由于高頻電流和其他電流共同作用設備時對設備產(chǎn)生的電磁干擾。各個連接點的獨立性可以更好地起到抗干擾效果，多應用于高頻電子設備中。浮地是指電子設備的電路和地面的連接線相互獨立的一種方法。它可以避免回路的環(huán)流而引起的電磁干擾。一般電壓表和電流表等電子設備會采用此種接地方法。

結語：文章主要介紹了電磁干擾的類型以及由于電磁場干擾的存在對人類和電子設備所帶來的損害，并根據(jù)不同的干擾類型以及電子設備類型提出了相應的改進措施。但是隨著科學技術的發(fā)展，越來越多的電子設備進入了大眾視野，加劇了電磁干擾的危害，繼而又導致了更為嚴重的電磁污染。研究電磁干擾現(xiàn)象具有重要的實際意義，一方面可以減少電磁干擾對人體的傷害，另一方面可以保證電子設備的正常運行以及其測量值的精確性和儀器的使用壽命。

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