電子儀器儀表中電磁干擾的抑制的方法

武海波，李彪

（鄭州工商學(xué)院，河南鄭州，451450）

1 幾種常見(jiàn)的電子儀器儀表

電子儀器儀表在日常的生產(chǎn)過(guò)程中，一般用于測(cè)量電流和電磁的數(shù)據(jù)，方便工作人員進(jìn)行測(cè)量和使用。電子儀器儀表的通用工作流程是，電流通過(guò)能量的轉(zhuǎn)化，將電能轉(zhuǎn)化為其他能量，最終在電子儀器儀表的表盤中表示出來(lái)。在電子行業(yè)中常見(jiàn)的電子儀器儀表主要包括以下幾種：（1）模擬示波器。模擬示波器在實(shí)際的工作過(guò)程中，工作人員主要將其使用于信號(hào)顯示和測(cè)量作業(yè)中。模擬示波器的信號(hào)顯示較為特殊，所以模擬示波器的應(yīng)用情況一般也較為特殊。在模擬示波器的工作過(guò)程中，工作人員會(huì)依據(jù)模擬屏幕所顯示的信號(hào)進(jìn)行作業(yè)。模擬示波器的信號(hào)一般為波形信號(hào)，它的信號(hào)內(nèi)容主要被測(cè)量者的頻率、幅度等物理信息。如果工作人員需要測(cè)量非電量參數(shù)時(shí)，就會(huì)使聯(lián)合使用模擬示波器和傳感器來(lái)進(jìn)行測(cè)量工作。模擬示波器，其實(shí)是示波器中最常用、最典型的一種示波器。深究模擬示波器的工作原理可以得知，試播器將被檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行垂直放大，這些電信號(hào)將傳輸給示波管和模擬示波器內(nèi)的水平系統(tǒng)。在示波器的水平系統(tǒng)中，相關(guān)電路會(huì)與波動(dòng)進(jìn)行同步傳輸，然后在電路中將相關(guān)信息形成電能，最終在模擬示波器的顯示屏中形成相應(yīng)的波形，進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)活動(dòng)。也有一部分信號(hào)會(huì)在模擬示波器的垂直系統(tǒng)中進(jìn)行傳輸。模擬示波器的垂直系統(tǒng)會(huì)將信號(hào)進(jìn)行垂直衰減，然后再通過(guò)其他設(shè)備進(jìn)行放大和顯示信號(hào)，例如，垂直末極放大器、示波管、放大器等設(shè)備，最終工作人員會(huì)得到有效的工作信息。總而言之，模擬示波器是通過(guò)電信號(hào)的傳輸來(lái)進(jìn)行工作，它能夠有效的測(cè)量電信號(hào)中的信息內(nèi)容，輔助工作人員進(jìn)行有效的信息判斷。（2）數(shù)字萬(wàn)能表。通過(guò)數(shù)字萬(wàn)用表的字面意思來(lái)說(shuō)，數(shù)字萬(wàn)能表應(yīng)該具有十分廣泛的應(yīng)用性，其功能內(nèi)容應(yīng)該也十分豐富。在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，數(shù)字萬(wàn)能表確實(shí)可以測(cè)量許多物理數(shù)據(jù)。通過(guò)查閱大量資料和論文后，可以發(fā)現(xiàn)數(shù)字萬(wàn)能表對(duì)于系統(tǒng)中的電阻、直流電壓、交流電壓、溫度、通斷性、二極管、三極管以及其他各類電器的數(shù)字參數(shù)都可以進(jìn)行測(cè)量。觀察數(shù)字萬(wàn)能表的外觀可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)字萬(wàn)能表是由轉(zhuǎn)換器、電子計(jì)算器、數(shù)字顯示屏等部件構(gòu)成的。通過(guò)它的構(gòu)造也可以得出結(jié)論，數(shù)字萬(wàn)能表對(duì)于測(cè)量電器的數(shù)字參數(shù)應(yīng)該會(huì)有較多的應(yīng)用。為了能夠更加詳細(xì)的了解數(shù)字萬(wàn)能表的工作，研究者應(yīng)該對(duì)數(shù)字萬(wàn)能表的工作原理進(jìn)行分析和討論。在實(shí)際的工作過(guò)程中，數(shù)字萬(wàn)能表的原理實(shí)際為轉(zhuǎn)換器的工作方式。也就是說(shuō)，在數(shù)字萬(wàn)能表的工作過(guò)程中，被測(cè)試物體的電壓值會(huì)通過(guò)數(shù)字萬(wàn)能表中的控制電路進(jìn)入到積分器中。積分器的作用就是對(duì)壓進(jìn)行正向積分，從而提高電壓的數(shù)值。與此同時(shí)，數(shù)字萬(wàn)能表中的控制電路開(kāi)關(guān)會(huì)隨之處于開(kāi)啟狀態(tài)，在電壓進(jìn)入電路的時(shí)候，電流產(chǎn)生的脈沖能量進(jìn)入電子計(jì)算器中。經(jīng)過(guò)電子計(jì)算器的計(jì)算處理后，數(shù)字萬(wàn)能表的顯示屏?xí)@示出當(dāng)前的有效電壓值。在工作人員進(jìn)行數(shù)字萬(wàn)能表的使用時(shí)，一般會(huì)使用特殊的電壓計(jì)算公式來(lái)進(jìn)行電壓計(jì)算，最終得到較為準(zhǔn)確的參數(shù)。（3）交流毫伏表。通過(guò)對(duì)前兩種常見(jiàn)的電子儀器儀表的了解，可以得知常用的電子儀器儀表一般都用于測(cè)量電流的物理性質(zhì)。那么交流毫伏表也不例外。交流毫伏表是一種用于測(cè)量交流電壓的儀器設(shè)備，在實(shí)際的電力網(wǎng)絡(luò)工作過(guò)程中，具有十分的實(shí)用性。在電工或者電子實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)?？梢砸?jiàn)到交流毫伏表的身影，實(shí)驗(yàn)工作人員一般會(huì)使用交流毫伏表來(lái)進(jìn)行交流電壓的有效值測(cè)量。在交流毫伏表的實(shí)際工作過(guò)程中，工作人員會(huì)將交流毫伏表的插頭插入需要進(jìn)行電壓測(cè)量的插座中。插座中的交流電壓首先會(huì)進(jìn)入到交流毫伏表的輸入放大器中，緊接著通過(guò)放大器放大后的電壓會(huì)進(jìn)入后續(xù)的個(gè)杯中，即前置放大器、電子衰減器和主放大器。經(jīng)由以上的一系列放大后，被測(cè)量電壓會(huì)進(jìn)入濾波器以及其他處理設(shè)備中，在這些設(shè)備中，電流會(huì)轉(zhuǎn)為電信號(hào)，最終顯示在交流毫伏表的中顯示屏上。工作人員通過(guò)閱讀顯示屏上的交流電壓數(shù)值，來(lái)進(jìn)行后續(xù)的工作和測(cè)量。在交流毫伏表進(jìn)行電壓處理的過(guò)程中，主要是通過(guò)放大器來(lái)進(jìn)行電流的制約，保證交流毫伏表中的電壓是穩(wěn)定的，這樣才能測(cè)量出被測(cè)單位的具體交流電壓值。

2 電子儀器儀表出現(xiàn)電磁干擾的過(guò)程及原因

2.1 電子儀器儀表電磁干擾類型以及干擾源分類

其實(shí)在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)電磁干擾的形成進(jìn)行觀察后，可以發(fā)現(xiàn)，電磁干擾主要是在電流的輸送過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生許多電信號(hào)對(duì)電子儀器儀表進(jìn)行干擾。電磁干擾實(shí)際上屬于一種電子噪聲，這就說(shuō)明電磁干擾對(duì)于實(shí)際的信號(hào)傳輸具有消減功能。所以針對(duì)于電子儀器儀表防電磁干擾的能力研究，是目前我國(guó)和國(guó)際都在進(jìn)行研究的論文項(xiàng)目。在實(shí)際的工作過(guò)程中，電磁干擾主要包括兩個(gè)類型：（1）電磁內(nèi)部干擾。電池內(nèi)部干擾，顧名思義，就是指電子儀器儀表在工作過(guò)程中，受到了內(nèi)部電磁信號(hào)的干擾，最終使電子儀器儀表出現(xiàn)問(wèn)題。常見(jiàn)的有，電子儀器內(nèi)部的電線過(guò)多，在工作時(shí)，電線和導(dǎo)線之間互相產(chǎn)生電信號(hào)，這些無(wú)用的信號(hào)會(huì)影響電子儀器本身需要傳輸信號(hào)傳輸效果，最終出現(xiàn)電子干擾問(wèn)題。也有一些電子儀器，由于使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致內(nèi)部的零件出現(xiàn)損壞或者散熱性能下降的問(wèn)題，此時(shí)的電子儀器就很容易出現(xiàn)電磁干擾問(wèn)題。這些問(wèn)題都會(huì)影響電子儀器儀表的工作性能和信號(hào)傳輸效率，對(duì)我國(guó)的電子相關(guān)行業(yè)發(fā)展具有不利的影響。還有一些特殊情況，比如說(shuō)在一場(chǎng)設(shè)備功率較大的儀器運(yùn)行中，整個(gè)儀器會(huì)散發(fā)出特定范圍的磁場(chǎng)，由于這種磁場(chǎng)的能量較大，就會(huì)干擾電子儀器儀表產(chǎn)生耦合效應(yīng)，最終也對(duì)相應(yīng)的產(chǎn)生較大干擾作用?？v觀電磁內(nèi)部干擾出現(xiàn)的情況，可以發(fā)現(xiàn)電磁干擾出現(xiàn)的原因往往都是由于環(huán)境因素或者是內(nèi)部設(shè)備因素。這就需要設(shè)計(jì)者們?cè)谶M(jìn)行設(shè)計(jì)之初就要考慮出現(xiàn)電磁干擾的現(xiàn)象，做出更好的預(yù)防和避免，延長(zhǎng)設(shè)備整體的使用壽命。（2）電磁外部干擾。通過(guò)上文討論可以發(fā)現(xiàn)，電磁外部干擾是指電子儀器去除內(nèi)部干擾因素后，由于外部因素影響而產(chǎn)生的電磁干擾效應(yīng)。

如果想要避免電磁干擾再次出現(xiàn)，那么就需要對(duì)電磁干擾源進(jìn)行研究和討論。通過(guò)對(duì)過(guò)往論文和實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，可以得知，電磁干擾源主要包括以下幾種：（1）靜電感應(yīng)現(xiàn)象。靜電感應(yīng)是一種較為常見(jiàn)的放電現(xiàn)象，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)在電磁干擾現(xiàn)象中。一般來(lái)說(shuō)，如果電子儀器在進(jìn)行線路布置時(shí)，出現(xiàn)不合理的現(xiàn)象，那么就很容易出現(xiàn)靜電感應(yīng)效應(yīng)，最終形成電磁干擾。（2）振動(dòng)現(xiàn)象。實(shí)際上振動(dòng)屬于一種非常常見(jiàn)的物理現(xiàn)象，它也是電磁干擾過(guò)程中必不可少的一部分。這是由于在各種電子設(shè)備的工作過(guò)程中，都會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)噪聲。如果隨著震動(dòng)噪聲的出現(xiàn)，電子儀器內(nèi)部或外部產(chǎn)生電磁場(chǎng)，那么電子儀器就會(huì)受到電磁干擾，中影響電子儀器的正常工作。（3）電磁感應(yīng)現(xiàn)象。電磁感應(yīng)現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)在大型電子設(shè)備中。大型電子設(shè)備的電流較大，容易產(chǎn)生能量較強(qiáng)的電磁場(chǎng)，使得電子儀器在電磁場(chǎng)中受到環(huán)境影響，最終影響電子儀器的測(cè)量精度。

2.2 電子儀器儀表出現(xiàn)電磁干擾的原因

電磁干擾實(shí)際上是一種電磁現(xiàn)象，探究其本質(zhì)可以發(fā)現(xiàn)，電磁干擾是由于電信號(hào)之間的工作而產(chǎn)生的。通過(guò)研究電磁干擾產(chǎn)生的路徑，可以發(fā)現(xiàn)，電磁干擾需要具備三種條件才能順利進(jìn)行。首先需要相應(yīng)的干擾源出現(xiàn)，干擾員在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，往往不是為了妨礙電信號(hào)而出現(xiàn)的。而是由于在機(jī)器的實(shí)際工作過(guò)程中，由于電流過(guò)大或者機(jī)器內(nèi)部設(shè)置不合理等原因而產(chǎn)生的。但是干擾員的表達(dá)形式是相同的，一般都為電磁場(chǎng)中混亂而無(wú)序的電信號(hào)。其次，想要構(gòu)成電磁干擾，還需要電子儀器與電磁場(chǎng)形成耦合效應(yīng)。耦合效應(yīng)就是指，電磁場(chǎng)與電子儀器形成了互相干擾的電磁路徑。在實(shí)際出現(xiàn)電磁干擾的現(xiàn)象中，耦合效應(yīng)往往會(huì)出現(xiàn)在電子儀器的內(nèi)部，這種效應(yīng)對(duì)于電子儀器的工作準(zhǔn)確度具有較大的影響。最后一個(gè)條件就是電子儀器儀表中的敏感接受器。雖然敏感接受器的設(shè)計(jì)初衷不在于形成電磁場(chǎng)，但是一旦出現(xiàn)電磁干擾，敏感接受器就會(huì)受到影響，并且接收雜亂的電信號(hào)。使得電子儀器儀表最終測(cè)量出來(lái)的電子數(shù)據(jù)，不能進(jìn)行正常使用。

3 電子儀器儀表出現(xiàn)電磁干擾的危害及抑制措施

3.1 電子儀器儀表出現(xiàn)電磁干擾的危害

為了能夠更好的進(jìn)行電子儀器儀表的維護(hù)工作，需要對(duì)電子儀器儀表出現(xiàn)電磁干擾時(shí)的危害效應(yīng)進(jìn)行分析。電子儀器儀表出現(xiàn)電磁干擾的危害主要包括以下幾個(gè)方面：（1）高壓擊穿現(xiàn)象。在電磁干擾的電磁場(chǎng)中，電子儀器內(nèi)部或外部會(huì)由于電磁能量的轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生較大電流。如果此時(shí)電子儀器的電阻較大，那么電子儀器產(chǎn)生的額外電流會(huì)形成較高的電壓，使得電子儀器整體被高電壓擊穿。而被擊穿的電子儀器將會(huì)失去其原本的作用，面臨報(bào)廢等問(wèn)題。（2）電流沖擊現(xiàn)象。如果電子儀器本身存在金屬屏蔽設(shè)計(jì)，那么當(dāng)電子儀器面臨電磁干擾時(shí)，就會(huì)由于微波能量的轉(zhuǎn)化，使得電子儀器內(nèi)部產(chǎn)生過(guò)量的輻射，最終使得儀器內(nèi)的敏感部件受到損壞。（3）電子電路傳遞受損。電磁干擾會(huì)損害電子電路的傳遞效應(yīng)。

3.2 電子儀器儀表出現(xiàn)電磁干擾的抑制措施

目前較為有效的防電磁干擾的抑制措施，主要有以下幾種：（1）屏蔽抑制。屏蔽是抑制電子儀器儀表出現(xiàn)電磁干擾的最直接方式。屏蔽是通過(guò)減少電磁場(chǎng)穿透力，將干擾的電信號(hào)進(jìn)行衰減和隔離，最終將電子儀器儀表保護(hù)在安全的電磁環(huán)境中。（2）濾波器抑制。在當(dāng)前的生產(chǎn)活動(dòng)中，許多電子儀器都應(yīng)用了具有防電磁干擾的濾波器，來(lái)進(jìn)行電磁防護(hù)。這種濾波器一般適用于靜電防護(hù)。在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，濾波器也展現(xiàn)了相當(dāng)?shù)姆雷o(hù)效率，保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。（3）增加接地功能。增加電子儀器中的落地設(shè)計(jì)是有效防護(hù)電磁干擾的措施之一。這防護(hù)措施主要是依靠地球的導(dǎo)電作用，將干擾電流引入到地面中，使得電磁效應(yīng)得到減弱，最終可以忽略不計(jì)。（4）減少電磁干擾源。電磁干擾源是產(chǎn)生電磁干擾的重要原因之一。所以在進(jìn)行電子儀器應(yīng)用的過(guò)程中，要注意電磁干擾源的出現(xiàn)，從源頭上抑制電磁干擾的產(chǎn)生可能。（5）遠(yuǎn)離強(qiáng)電磁場(chǎng)。強(qiáng)電磁場(chǎng)中的靜電干擾較為嚴(yán)重。在電子儀器的工作過(guò)程中，如果處于強(qiáng)電磁場(chǎng)的環(huán)境下，就會(huì)更容易與電磁場(chǎng)進(jìn)行耦合現(xiàn)象，最終出現(xiàn)電磁干擾現(xiàn)象。所以在電子儀器的實(shí)際工作過(guò)程中，要保證電子儀器與強(qiáng)電磁場(chǎng)具有一定的距離，防止電子儀器出現(xiàn)問(wèn)題。