为什么电子测量仪器会有电磁兼容问题
发布时间:2022-09-23 16:06:51

在科研生产过程中,人们经常会遇到电子测量仪器的电磁兼容问题,那么为什么会出现这种现象呢?

目前,人们逐渐意识到电子产品的电磁兼容性与生活的关系越来越近。彩电、电脑、通讯产品是否存在电磁干扰,这些产品的电磁兼容状况如何,国家出台了很多相关标准,电磁兼容已经成为评价电子产品性能和质量的重要参数。电磁兼容性是任何电子工程和系统设备的主要性能指标之一。所谓电磁兼容,是指设备和设备不会受到相同电磁环境中其他设备或设备的电磁辐射,导致或遭受不允许的性能下降。例如,同一房间的电脑、彩电、VCD、手机等在电磁环境下都可以正常工作,即在共同的电磁环境中以共存状态完成各自的功能。

电子测量中的电磁兼容性问题

我们在对电子产品进行电磁兼容测试时,一个容易被忽视的问题是电子测量仪器本身也存在电磁兼容问题。

因为在电子测量中,测试系统和设备的功能和精度等性能指标是衡量系统和设备测试精度的最重要因素,而较少考虑电磁兼容性能测试系统和设备本身由于电磁兼容性差导致的不正确的测量结果往往被忽视,而往往对被测电子产品给出结论。许多测试系统由许多不同的仪器组成,相互之间存在不同程度的干扰。尤其是被测对象的电磁兼容性较差时,对测试系统的影响非常严重,甚至可能导致错误的测量。结果。我在参与581雷达液晶液体电磁兼容测量设计时,使用了德国进口的发射机(信号发生器)源仪器进行测试。由于仪器有轻微漏电,被测产品中频电路自激引起。干扰,关闭测试仪器,消除自激。又如我用RS-2、TS-3信号源验证XB-35彩电信号发生器时,尤其是小信号测量(如灵敏度),干扰特别严重,影响考试。因此,所有从事质量检测的技术人员都应该了解和掌握电磁兼容原理,并在实际工作中运用相关技术解决测量过程中遇到的电磁兼容问题。确定是产品问题还是测试本身的问题。

事实上,任何检测设备都必须在一定的电磁环境中工作。电磁环境中的意外电磁能量会降低检测设备的技术性能或造成永久性损坏。这种电磁效应主要取决于测试装置的灵敏特性。电磁环境特性,为了避免这种电磁损害,必须对电磁环境进行分析。电磁环境往往由大量具有不同特性的干扰源所支配,这些干扰源是由多种因素决定的,并且是随机变化的。这些干扰会影响测试系统和设备的可靠性和可用性。为了控制电磁干扰,需要识别出各种干扰,并采取相应的防护措施。学习区分 EMI 的基本部分。

从现象看本质

我们在进行测量时,有些电子测量设备在工作中有时会出现一些异常现象,比如指针式仪表会出现抖动、突然跳变现象;数字仪表的数字会出现不规则跳动这些现象的原因,一方面可能是由于仪表本身电路结构不合理、工作原理不完善、元器件质量差、制造过程。这种现象在国内测量仪器中经常出现。不排除这方面也存在问题;另一方面,可能是由于仪器工作环境(条件)的变化,如电源电压、频率波动、环境温度等电气设备的变化,特别是在使用时。当检测信号很微弱时,这种影响更为严重和突出。这种影响电子测量装置测量结果的外部和内部无用信号干扰现象,分析现象的本质,以消除或削弱它。各种干扰对电子测量装置工作的影响必须采取各种必要的措施。因此,从事电子测量的技术人员,在遇到上述类似现象、测量异常或测量结果不能令人信服时,不能简单地认为是仪器或被测样品有问题,而应首先检查是否存在干扰和干扰。找出干扰源,尽量排除各种干扰,使测量更准确。

应该分析存在的问题。在电子测量装置中,连接方式多种多样,可分为内连接和外连接。外部连接如:输入信号、输出信号、电源和外部环境条件(包括温度、湿度、压力、各种场强),这些外部因素,在正常情况下,不会对电子测量设备和仪器造成影响,有些还是有必要和有用的,但是当这些外部因素发生变化时,就会影响到电子测量设备,从而成为有害连接电子测量仪器,成为外部干扰源。仪器仪表和电子测量装置的内部零件也是相互连接的,比如信号的前向传输,是一种有用的连接,而零件之间的寄生耦合是一种有害的连接。因此,我们必须想办法去做。切断或削弱这些有害连接,而不影响或削弱正确测量和工作所需的连接。

对于外界干扰,可以通过适当的抗干扰措施来解决。通过正确的设备设计和布局,可以消除和削弱来自电子测量设备和仪器的内部干扰。实践证明,不同的测量原理和测量方法受干扰的影响是不同的。同时,干扰对电子测量仪器仪表工作的影响是通过其内在原因造成的。

综上所述,看现象的本质是研究电子测量仪器仪表的抗干扰问题。不能完全归咎于防护措施的问题,应结合工作原理和测试方法进行研究,以达到具体问题。歧视。

电磁干扰的产生与分析

在检测中,我们遇到电磁干扰。最常见的一种是电噪声,即叠加在有用信号上的电物理量,干扰信号传输,使原始有用信号失真,简称噪声。检测仪器工作时,噪声总是叠加在有用信号上,影响测量结果,有时甚至完全淹没有用信号,使测量无法进行。在测量过程中,应尽可能提高信噪比,抑制有用信号噪声干扰。

1)噪声生成

噪声有很多种,它们的产生、传播和抑制的方法也不同。它们根据产生的原因进行分类,包括内部噪声和外部噪声。

内部噪声指检测

测量仪器内部和装置内部或装置本身产生的噪声,常见的有:热噪声、散粒噪声、接触噪声、感应噪声、交流噪声、振荡噪声、反射噪声等。

外部噪声是指从外部侵入检测仪器设备的噪声,主要包括自然噪声和人为噪声。自然噪声是指大气噪声、太阳噪声和宇宙噪声。人为噪声包括放电噪声、高频噪声、工频噪声、辐射噪声等。其中,影响比较严重的是工频噪声,工频噪声是输配电线路,工频电源由于工频感应、静电感应、电磁感应。对地漏电流等形成的噪声对检测仪器的影响最大;辐射噪声是大功率发射和接收设备等产生的噪声,会通过辐射或通过电源线对电子测量设备造成很大的干扰。 .

2)噪声的传播

噪声的传播来自噪声源。不同的噪声必然有自己不同的噪声源。噪声源必须经过一定的耦合路径传播,才能将噪声送到检测仪器和设备,影响其正常工作。因此,噪声形成干扰必然有以下几种方式:

a,噪声源;

b.对噪声敏感的接收电路或器件;

c。噪声源与接收电路之间的噪声通道。

噪声可能通过公共导线(如公共电源、公共连接线等)、器件间电容相邻导线的互感空间辐射,将噪声源耦合组合到接收电路中,以及交变电磁场中的导线路径。耦合方式主要有传导耦合和辐射耦合,部分噪声可以通过传导和辐射传播。

传导耦合分为电容耦合、电感耦合、共阻抗耦合和漏电流耦合。

电容耦合是检测仪器与设备中的寄生电容形成的耦合,其干扰电压与噪声源的角频率、分布电容、接收电路的输入阻抗成正比。

感应耦合的形成是由于噪声源中的交流电形成的交变磁场与周围回路相连,在高灵敏度的接收回路中产生感应。干扰电压与噪声源的角频率和互感系数成正比。和噪声源电流。

公共阻抗耦合是由于两个电路中存在公共阻抗。当电流流过一个电路时,会通过公共阻抗在另一个电路中产生干扰电压,形成公共阻抗耦合干扰。干扰电压与公共阻抗成正比。阻抗和噪声源电流。共阻抗耦合是测试仪器中的一种常见干扰,一般有以下几种形式:

电源骨电阻形成的常见阻抗耦合干扰。当同一个电源同时给多台仪器供电时,如果高电平电路的输出电流流过电源,这个电流就会在电源的内阻上产生压降,形成干扰电压,对其他低电平电路造成干扰。

信号输出电路相互干扰。当电子测量装置的信号输出电路有多个负载时,任何一个负载发生变化,都会通过输出阻抗的共同耦合影响其他输出电路。

地线阻抗所形成的公共耦合干扰。如果电子测量设备的公共线接地,如果有大电流流过地线,则会通过地线的阻抗产生公共阻抗耦合干扰。

漏电流耦合是绝缘不良时电流通过绝缘电阻的漏电流引起的噪声干扰。

电磁辐射耦合是指干扰源通过空间辐射将干扰传递给接收电路,接收电路接收到的干扰程度与所在位置的干扰强度成正比。

3)电磁干扰方式

各种噪声源产生的噪声必须通过各种组合通道进入电子测量装置,对其产生干扰,造成测量误差。噪声干扰分为差模干扰和共模干扰。

差模干扰是检测仪器的一个信号输入端相对于另一信号输入端的电位形式发生变化而引起的干扰,即干扰信号和有用信号叠加在一起,直接作用输入端,所以直接影响测量结果。

共模干扰是相对于一个共同的电位基点(通常是接地)。检测仪器两个输入端同时出现的干扰,虽然这种干扰不直接影响测量结果,但是当信号输入电路参数不对称时,这种共模干扰会转化为差模干扰,不会影响测量结果。在实际测量中,共模干扰的电压值一般都比较大,其耦合机制和耦合电路也比较复杂,难以消除。影响更严重。

排除电磁干扰

电磁干扰对测量结果的影响是相对于信号而言的,高电平信号允许更大的干扰,而信号电平信号允许更大的干扰,而信号电平越低,干扰越大越严格极限电子测量仪器,通常干扰的频率范围很宽,但是对于电子仪器来说,并不是所有的干扰频率造成的结果都一样,对于直流测量仪器,由于仪器本身的频率低,所以,对高频交流干扰不敏感;对于低频测量仪表米乐M6,如果在输入端加装滤波器,可以滤除平时以外的干扰;但是对于工频干扰,会使用滤波器滤掉50Hz的有用信号,所以工频干扰是对低频电子仪器的干扰最严重,也是最难去除的干扰。对于宽带电子仪器,工作频段内的各种干扰都会起作用。抑制干扰应重点关注噪声形成的三要素,并根据具体情况采取相应措施。常用的方法有五种:

1、接地

在进行电子测量时,接地是抑制干扰的主要方法之一,即设备的地线或地平面以低阻抗接地。接地的主要目的是:

(1)给出设备的零电位参考(统一参考电位点);

(2)防止由于设备外壳或屏蔽层上的电荷积累和电压升高导致人身和设备安全或火花放电;

(3)将设备外壳或屏蔽层接地,形成高频干扰电压的低阻抗通路,防止其对电子设备产生干扰。

2、连接器

在电子测量装置和被测电子产品中,需要大量的连接线。连接线是造成干扰的重要原因。应考虑这些连接线的正确布置,以减少各种寄生耦合。导线的引线电感对低频影响不大米乐M6,但对高频的影响不容忽视。必须尽量减小引线电感。为了抑制感应干扰,高频时应使用同轴电缆或屏蔽双绞编织线。 , 并且电线应尽可能短;在测试系统中,有不同用途的连接线,如电源线、射频线、音频线、控制线等,要进行分类,使不同种类的线尽量远离,且不宜平行排列,为避免辐射耦合,连接线最好使用屏蔽线。此外,线材的粗细与噪声有关。选择合适的连接线是测量前的准备工作。

3、封锁

为了抑制电磁干扰,无论是外部干扰还是内部干扰,都必须屏蔽干扰源或接收器。但在电子测量中,这种方法只能用于抑制外部干扰。干扰,使用屏蔽的可能性不大。

4、浮动

悬空是指电子测量装置的公共线(信号地线)不接地。浮动与屏蔽接地相反。屏蔽接地的目的是将信号电路中的干扰电流分流,即不让干扰电流通过信号线,而是让干扰电流通过机箱或屏蔽层流向大地。浮动是阻塞。干扰电流的路径,在测量系统浮空后,增加了测试系统的共线与地之间的阻抗,大大降低了共模干扰电流,可以提高共模干扰抑制能力。

但是,浮动不是绝对的。虽然测试系统的公共线与地之间的阻抗很大(绝缘电阻水平),可以大大降低阻性漏电流的干扰,但它们之间仍然存在寄生电容,即容性漏电流仍然存在。

5、过滤

过滤是抑制和防止干扰的重要措施。无论是抑制干扰源、消除耦合,还是提高系统的抗干扰能力,都可以采用滤波技术。任何使用交流电源的电子设备,噪声都会通过电源。线路传导耦合到电路中形成干扰。为了抑制这种干扰,在测试系统的交流电源输入端使用滤波器是非常必要且常用的抗干扰方法。

大家对电子测量仪器的兼容性有一个大概的了解,这也提醒我们,在测量过程中,会遇到各种各样的问题,需要测量技术人员认真分析解决。被测电子产品的不合格结论必须与电子测量仪器的问题、测量方法的问题、测量环境的问题进行区分。特别是在自动化测试过程中,测量人员要善于分析测量结果,排除各种干扰,提高测量数据的准确性和可靠性。这也对测量人员提出了更高的要求。测量人员必须具备良好的专业素质,同时具备分析和解决问题的能力,力求得到准确的测量结果。