第一章电磁兼容课件电磁兼容概述.ppt

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1、电气工程系.江滨浩 教授,为什么要掌握电磁兼容技术,电磁干扰和电磁污染的危害日益严重电磁兼容标准强制实施 市场竞争日益激烈,为什么要掌握电磁兼容技术,各国都注重EMC教育和培训及学术交流，以04年为例，就举办了35次国际性的一流学术交流会和培训班。研究的热点已涉及社会许多方面，如计算机安全、电信设备电磁兼容、航空航天、武器系 统、电磁场生物效应、地震电磁现象,.。我国对电磁环境学重要性的认识还很不够，目前仅有少数单位从事相关研究。（好/坏事！？）电磁兼容学正是为解决这类问题而迅速发展起 来的一门新兴学科。,第一章 电磁兼容概述,电磁干扰与电磁污染的危害案例电磁兼容的含义电磁兼容学科的研究内容电

2、磁兼容学科的特点课程内容度量单位-dB,电磁干扰与污染的危害案例,1969年土星V-阿波罗12事件 1999年医疗设备的失灵 1989年南京的雷电引起的油库爆炸微波老鼠丧失记忆报告 1986年湖北省潜江变电站火灾 人类健康的潜在危险,人祸天灾、重大、致命、不胜枚举,电磁干扰与污染的危害案例,对航空的危害 喷气式民航飞机每50001000小时的飞行平均遭一次雷击1992年9月16日深圳国际 机场因感应雷电过电压导致 25套通讯、雷达、导航设备 中有5套损坏，使机场停业1996年白云机场由于雷电 导致指挥系统故障而机场1961年，意大利发生了“丘比 特”导弹武器系统的雷击事故1969年11月美国土

3、星“V阿 波罗12”载人飞船在起飞后出现 雷击事故,电磁干扰与污染的危害案例,对战争的作用 电子战，在1990年的海湾战争期间，美军采用电子干扰 战术来干扰伊拉克的武器系统，使之不能正常工作；信息电磁安全与泄漏对人类健康的影响 高频辐射大于一定限值时，会使人产生失眠、嗜睡等 植物神经功能紊乱，以及 脱发、白血球下降、视力 模糊、晶状体混浊、心电 图改变等症状受损有关联。,中华人民共和国环境电磁波卫生标准规定：一级标准（小于10伏米），二级标准（小于25伏米）为中间区，超过二级标准地区，对人体可带来有害影响；,电磁干扰与污染的危害案例,对电子系统的危害美国每年因电磁干扰（包括雷害）而导致设备损坏

4、的损失就达260亿美元,电磁骚扰(Electromagnetic Disturbance)电磁噪声(Electromagnetic Noise)任何可能引起设备或系统性能下降，或对生命或无生命物质产生损害的电磁现象，强调任何可能的电磁危害现象电磁干扰(Electromagnetic Interference-EMI)电磁噪声（骚扰）所引起的设备、传输通路或系统性能的下降强调电磁危害现象产生的结果。分为系统间干扰和系统内干扰,电磁兼容的含义,(Electromagnetic CompatibilityEMC)设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力

5、有一定的抗干扰能力，不产生超过限度的干扰 EMC EMI Susceptibility 和谐/共存/相容的性能/能力/品质 要有确定的标准、规范来界定和强制,和 谐 社 会,电磁兼容,Electromagnetic Compatibility,日本：EMC是一门独立的学科，随着电磁能量利用的发展，它将研究、预测并控制变化着的地球和天体周围的电磁环境、为了协调环境所采取控制方法、各项电气规程的制定以及电磁环境的协调和电磁能量的合理应用等。Bernhard Keiser：设备不相互干扰，都能正常工作。GB/T：电磁兼容是研究在有限的空间、有限的时间、有限的频谱 资源条件下，各种用电设备(分系统、系

6、统，生物体)可以 共存并不致引起降级的一门科学。,Electromagnetic Compatibility,EMC学科领域范围日益扩大，现已不只限于电子设备 本身，还涉及到电磁污染、电磁饥饿等一系列生态效 应问题以及其他多方面的问题，“电磁兼容”一词似已 不能包含EMC学科的全部内容。对一门学科、一个领域、一个工业或技术范围来讲，Electromagnetic Compatibility 应译为“电磁兼容”，反映 整整一个领域，而不仅仅是单项技术指标对于设备、分系统、系统的性能参数来说，Electromagnetic Compatibility 应译为“电磁兼容性”。电磁兼容学科=环境电磁学

7、、电磁环境学,Electromagnetic Compatibility,误解：很长时间以来，人们错误地认为干扰抑制技术是纯经验的实验技巧。EMC设计已发展为一门多学科的、综合性的学科分支电 磁兼容是研究在有限的空间、时间和频谱资源等条件下，各种用电设备(广义的还包括生物体)可以共存，并不致引起降级的一门科学三方面的含义电磁环境应是给定的或可预期的设备电磁骚扰发射符合标准要求应满足电磁敏感性或抗扰度限值要求,Electromagnetic Environment(EME),电磁环境：存在于给定场所的所有电磁现象的总和。要素：空间、时间、频谱空间有限性：如美国尼米兹(NIMITZ)航空母舰32.

8、9m，宽48m，甲板上下需装设各种收、发信机数十部、各种天线数十付，还有其他各种用电设备时间：全天24小时，所有的设备与分系统都需要在这些时间内工作，作战时，几乎所有的设备都进入工作状态频谱：现在由国际电联(ITU)已经规划的可以利用的无线 电频谱在10kHz400GHz之间，频率再低则进入音频，而再高则进入光波，任何一种无线电业务都脱离不开这一频谱范围,电磁兼容术语,抗扰性（immunity）：设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。敏感性（susceptibility）：在存在电磁骚扰的情况下，设备或系统不能避免性能降低的能力。电磁发射（electromagnetic emission

9、）：从源到外发出电磁能量的现象 电磁辐射（electromagnetic radiation）：电磁能量以电磁波辐射的形式发射到空间的现象。,电磁兼容术语,电平 level(of time varying quantity)：用规定方式在规定时间间隔内求得的诸如功率或场参数等时变量的平均值或加权值。骚扰限值（limit of disturbance）：对应于规定测量方法的最大电磁骚扰允许电平。抗扰性限值（limit of immunity）：规定的最小抗扰性电平。发射裕量（emission margin）：设备或系统的电磁兼容电平与发射限值之间的差值。抗扰性裕量（inmmunity margi

10、n）：设备或系统的抗扰度限值与电磁兼容电平之间的差值。电磁兼容裕量(electromagnetic compatibility margin）：装置、设备或系统的抗扰度电平与骚扰源的发射限值之间的差值,发射/抗扰度限值、兼容电平,电磁兼容术语,耦合途径（coupling path）：电磁能量从源到另一电路或装置所经的途径。地耦合干扰（groud coupled interference）：电磁骚扰从一电路通过公共地或地回路耦合到另一电路从而引起的电磁干扰。电磁屏蔽（electromagnetic screen）：用来减少电磁场向指定区域穿透的措施,电磁兼容术语,干扰抑制（interferenc

11、e suppression）：削弱或消除电磁骚扰的措施差模电压（differential mode voltage）：一组规定的带电导体任意两根之间的电压。共模电压（common mode voltage）：每个导体与规定参考点（通常是机壳或地）之间的电压。横电磁波室（TEM Cell）：一个封闭系统，电磁波在其中以横电磁波模式传播，从而产生供测试使用的规定的电磁场。,电磁兼容学科的研究内容,电磁干扰特性及其传播理论电磁频谱管理与利用电磁干扰的工程、机理分析电磁兼容控制技术电磁兼容设计理论和设计方法电磁兼容性标准、规范与工程管理,电磁兼容学科的研究内容,电磁兼容测量和试验技术电磁兼容性预测和分

12、析信息电磁泄漏及其防护技术环境电磁脉冲及其防护电磁生物效应地震电磁现象.,电磁兼容学科的特点,理论体系以电磁场/电路原理为基础一门新兴的综合性的交叉学科计量单位的特殊性大量引用无线电技术的概念和术语极强的实用性极强地依赖于测量,教材和参考文献,教 材工程电磁兼容路宏敏，西安电子科大出版社，2003电磁兼容技术白同云，北京邮电大学出版社，2001电磁兼容原理及技术刘鹏程，高教出版社，1993 参考文献电磁兼容原理与应用D.A.Weston(王守三译），机械工业出版社，2006电磁兼容设计基础及干扰抑制技术钱照明，浙大出版社，2000电磁兼容技术总装备部教材编辑会，国防工业出版社，2005电磁干扰

13、及控制林国荣，电子工业出版社，2004电磁兼容导论C.R.Paul（闻映红译）机械工业出版社，2006电磁兼容理论与应用技术丛书北京邮电大学出版社，2001,课 程 内 容,电磁兼容概述电磁环境及电磁干扰 的耦合途经地线干扰与解决方法电磁屏蔽原理和搭接电磁干扰滤波技术电缆设计技术瞬态脉冲干扰抑制技术印刷电路板的电磁兼容问题电磁兼容标准与认证、电磁兼容性管理EMC模拟与预测跋：EMC 与和谐社会和人生,对电磁兼容原理有较为全面的理解 掌握电磁骚扰的耦合与传输理论 掌握接地、滤波、屏蔽等关键技术 了解瞬态抑制技术 具备进一步学习的能力 在电磁兼容设计方面有明确的思路,通过学习本课程要达到,分 贝(

14、dB),分贝（dB）的定义：分贝数,P1、P2 是两个功率值，无量纲 性,贝尔（B）,电压、电流和电功率的单位（量纲）：电场、磁场、能量密度和功率流的单位：？,但当基准量的单位不同时，形式上带有量纲的表达区别,电压电流电场磁场功率流（面）密度,为什么是 10 或 20？,电压：用1V、1mV、1V 为参考（例如：1V=0dBV）则单位为：dBV、dBmV、dBV 等，,电流：用1A、1mA、1A 为参考，则：dBA、dBmA、dBA,电场：用1V/m、1V/m 为参考，则：dBV/m、dBV/m 等，磁场：用1A/m、1A/m 为参考，则：dBA/m、dBA/m 等,功率：用1W、1mW 为参

15、考，则：dBW、dBm等，,注：常用,换算关系，例,压大增小 增益乘除变加减 频谱宽度 给出不同 量纲 量之间的数学关系,例：可方便地判别（区分）多个不同量纲、量级因 素的不同影响程度,为什么要用 dB?,为什么要用 dB?,一个设备在进行辐射发射试验时发现在某个频率上有超标发射，经过分析有五个地方可能是泄漏源。去掉一个泄漏源：辐射改善 201g1/(4/5)=1.9 dB 去掉两个泄漏源：辐射改善 201g1/(3/5)=4.4 dB 去掉三个泄漏源：辐射改善 201g1/(2/5)=7.9 dB 去掉四个泄漏源：辐射改善 201g1/(1/5)=13.9 dB 去掉五个泄漏源：辐射改善 201gl/(0/5)=dB,如各泄漏源的辐射发射的强度不同，结果又如何？,教员简介,简历（江滨浩）1959年出生于沈阳市，（东北人），现工作在电工基础教研室教学经历本 科：电磁场，电路理论基础 研究生：电磁场理论，电磁兼容原理，气体放电与等离子体物理，电磁场数值分析方法研究方向 电磁场理论与应用，电磁兼容技术，等离子体的电磁控制理论与技术，电磁波（地波）的散射和传播理论，高功率脉冲电源，同位素分离技术，近空间表面等离子体推进技术，联系方式电话：13936480686E-Mail：J,