解析电磁兼容的危害及整改

解析电磁兼容的危害及整改

马宇321323199001210227

摘要:电磁兼容性主要解决电磁干扰（EMI）和电磁干扰（EMS）两个问题。所谓EMI，是指产品本身的运行中断，不会对其他系统或产品造成伤害;EMS是指产品在使用过程中不影响周围电磁环境，可以完成预定功能。无论是对产品其他系统的危害，还是环境对自身的影响，不采取相应的措施都会导致产品的异常使用，严重时会导致重大事故，因此有必须解决电磁兼容性问题。本文介绍了EMI以及EMS的原理和导电模式，并解释了EMI与EMS之间的关系。随后，在适当的情况下介绍了电磁学的危险和后果。根据电磁波的危害性，建议相应的设计和补救措施应作为产品设计和修改的基准。

关键词:电磁兼容;危害;产品设计;整改措施

引言

随着通信技术的提升、智能化的发展，越来越多的电子控制技术、人工智能技术投入到各行各业，而这些高速通信、先进的控制及智能处理，都是以电子板卡作为母体进行各种运算，实现各种功能。SG通信的高速数据处理、人工智能的大量运算会带来巨大的吞吐量，将会产生大量的电磁兼容性问题，因为在既往的4G以下的通信技术及数据处理以及相关常用的设备，都会衍生电磁兼容性问题。      

电磁干扰问题存在于我们生活中的方方面面，电磁干扰可以导致产品自身的功能失效，而某些产品的功能在执行某些任务时出现失效会导致重大安全及人员的危害。因此，从电磁干扰产生的原理到传导方式，分析及设计相应的整改措施，为产品的电磁兼容性提供指导。   

EMI和EMS分别指产品自身的对外界的干扰以及自身可以承受的干扰能力，电磁兼容主要解决的就是各种电气设备在同一个环境中相互兼容，同时做到互不影响。而无论是EMI还是EMS，主要包括电磁传导、电磁感应和电磁辐射3种方式。传导指从任何可接触的部位，如产品的线缆，板卡的管脚等;而电磁感应是指电是指因磁通量变化产生的干扰，如产品中的感性效应;电磁辐射主要是周围环境的电磁场对产品自身的干扰。

1电磁危害及相关研究

电磁的危害存在于生活中的方方面面，随着SG等快速通信技术发展，电磁的危害愈发严重。而电磁的影响主要与电子产品相关，本文从与电磁干扰密切相关的通信领域，与人出行相关的智能交通，与健康相关的医疗器械等几个方面对电磁的危害进行阐述。

1.1通信相关电磁危害研究

通信领域使用最多的是通信设备，如手机、基站等，这些主要是射频相关的电磁特性。陈恒勤等[[A]在文章中说明，世界各国对移动通话的电波频率及功率在动物和人体细胞的培养基上进行了相关试验，研究表明无线电波能使遗传分子DNA破裂成几部分，引起皮肤癌或脑癌、早期老年痴呆症、白内障等疾病;并且说明射频电磁波主要是通过热效应使器官的温度产生变化，导致病变以及非热效应引起的神经系统功能紊乱等。因此，电磁干扰在某种程度上，对人体健康还是有一定的影响。温伯银在文中阐述了信息通信中由于谐波电压、谐波电流和电磁干扰使电能质量迅速恶化，而这些干扰中尤其以电源产生的干扰最为突出。      

绝大部分是使用计算机系统进行信息传输与控制，而计算机经常以三相供电系统中的中性线电压为相对零点，当中性线上承受谐波类的电磁干扰时，中性导线的阻抗会产生大的中性线电压降，出现零点漂移。而计算机系统在有谐波干扰时出现程序错误、数据传输错误、时序措施、无故重启，甚至对设备造成永久性损坏。

1.2交通领域电磁危害研究

目前，国内交通出行方式众多，包括汽车、轨道、飞机等等。随着智能化的发展，这些交通工具增加了更多的电控设备，同时也带来了更多的电磁隐患。张剑锋对ZPW 2000A轨道电路系统产生的EMI及其危害进行了分析，ZPW 2000A轨道电路系统与其他的轨道信号系统处在同一个工作环境中，并且其中的列控系统、集中监测系统和电源屏都和ZPW 2000A相连，轨道电路的EMI处理不当，可通过通信线缆将干扰传递到列控，使得轨道铁路和列控之间的数据包会被列控认为是无效数据而被丢弃，影响列车正常运行;刘少林在文中介绍了城市轨道交通变电所的电磁危害，分析了城市轨道交通电磁干扰的来源。变电所内部的断路器、隔离开关等高压设备在开关动作时，由于负载的感性或容性效应，会在通过负载时产生瞬态的高压或电流，这种突变电流会产生强大的磁场，对周围的电子设备带来电磁骚扰;同时变电所中的二次设备电压布线集中，当元器件及布线未增加电磁屏蔽措施，造成强弱回路交错，线路间由于电容或电感耦合，干扰信号窜进弱电回路，对信号产生电磁干扰。

1.3医疗领域电磁危害研究

目前，大量的电子设备被应用于医疗产业中，从超声扫描到核磁共振，都需要电子设备进行控制。同时，电子治疗设备，诸如电子心脏起搏器、电子输液泵等，也广泛应用于医疗行业中。随着5G通信技术，为方便信息的传输和处理，医院广泛地应用了无线通信网络、无线掌上设备等，这些电子设备对医用治疗设备产生了干扰。张楠等对医疗环境中的电磁干扰对医疗设备的危害进行了研究，EMI会导致诊断用设备产生错误的结果，比如心电图机、呼吸机的显示波形发生变化，电子监视器产生错误的报警信号，严重的甚至引起诸如心肺复苏机停止工作，从而危及患者生命安全。

2电磁兼容整改措施

针对电磁兼容中存在的诸多问题，也形成了相关的设计及整改措施，而无论多么复杂的设备，其电磁兼容问题都是从骚扰源、荆合路径以及敏感设备3个方面入手。下面从这3个方面进行阐述相关设计整改方法。

2.1源头电磁问题整改

从电磁骚扰源解决电磁骚扰的根本思想就是在允许的范围内降低骚扰源骚扰，减弱骚扰源的方法是增加去荆电容和在保证信噪比和灵敏度不变的情况下增加衰减器。

2.2耦合路径电磁兼容问题整改

电子产品正常工作需要通过电源线、通信线以及控制线路等完成能量传输以及信息的处理，因此电磁干扰通过各种线缆耦合的问题最多。高荣山对某设备电源线传导发射发现，CE102传导发射测试在100 kHz以下有2个超过极限值的频点，通过分析确定100 kHz以下干扰主要为差模传导干扰，通过在电源交流输入火线和零线上各串联一个铁粉芯绕制电感，电感值约1uH，同时增加一级共模抑制器，最终测试合格。   

而对于电子系统中信号线上电平突变会导致RF能量超限，在信号线上并联电容同时通过对信号边沿使用傅里叶变换分析，减少了RF能量，使得EMI干扰得到了改善。

2.3敏感设备电磁兼容问题整改

电磁敏感设备是指即使有轻微的功率波动、电源变化，都有可能会导致这些设备输出异常，发生故障甚至损坏。尤其是医疗设备，如M RI机器、X光机和其他诊断设备等医疗设备需要稳定可靠的电源。任何功率波动都会影响读数的准确性，并可能伤害患者。而对医用电子电气设备电磁测试中出现的问题，通过在按键和屏幕处增加抗静电薄膜，降低由于接触导致的静电放电损伤;同时在设计时增加TVS管，对静电电压进行吸收和屏蔽，消除静电神经传导骚扰。对这些增加防护以及设计上进行预防的，依据相关标准进行测试，针对传导测试不合格的问题通过更换合适的滤波器进而解决。

3结语

本文介绍了电磁兼容的原理以及传导方式，说明电磁主要是解决EMI和EMS的问题;同时分析研究了电磁干扰对现实生活中危害，同时针对电磁干扰问题，阐述了如何从源头、荆合路径以及敏感设备解决电磁干扰的问题。通过电磁兼容原理、危害以及整改的研究，为电子产品电磁防护设计提供了参考，为相关设计及测试人员解决电子产品电磁问题提供了参考。

参考文献

[1]刘浩明,胡昌明.常见医疗器械的电磁兼容检测情况分析[J].中国设备工程,2023,(22):178-179.

[2]李健,李占刚,滕玲等.北斗接收机电磁兼容参数研究实践[J].电力信息与通信技术,2023,21(10):80-85.

[3]刘喆,王云,丁一夫等.电动汽车用电驱系统电磁兼容技术发展趋势研究[J].中国汽车,2023,(06):27-32.

[4]王炳文,郑久寿,陈潇然.基于电磁兼容风险评估方法的EMC整改研究[J].安全与电磁兼容,2022,(05):60-65.