電磁兼容――不可忽視的電子測量問題

外部噪聲是指從外部侵入檢測儀表和裝置的噪聲，主要有自然噪聲和人為噪聲二類，自然噪聲指大氣噪聲、太陽噪聲、宇宙噪聲。人為噪聲有放電噪聲、高頻噪聲、工頻噪聲、輻射噪聲等，其中影響比較嚴(yán)重的是工頻噪聲，工頻噪聲是電力輸配電線路、工頻電源由于工頻感應(yīng)、靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、大地漏電流等形成的噪聲，對檢測儀表是影響最大的干擾;而輻射噪聲是由大功率發(fā)射、接收裝置等產(chǎn)生的噪聲，通過輻射或通過電源線會給電子測量裝置造成很大的干擾。

4.2噪聲的傳播

噪聲的傳播來源于噪聲源，不同的噪聲必有各自不同的噪聲源，噪聲源必須通過一定的耦合途徑進(jìn)行傳播，才能將噪聲送至檢測儀表和裝置中，對其正常工作造成影響而形成 干擾，因此，噪聲形成干擾必須具備以下途徑：a、噪聲源;b、對噪聲敏感的接收電路或裝置;c、噪聲源到接收電路之間的噪聲通道。

噪聲可能通過公共導(dǎo)線(如公用電源、公用連線等)，設(shè)備間電容相鄰導(dǎo)線的互感空間輻射以及交變電磁場中的導(dǎo)線途徑，將噪聲源耦合和合到接收電路中，耦合方式主要有傳導(dǎo)耦合和輻射耦合，有些噪聲可通過傳導(dǎo)和輻射兩種途徑傳輸。

傳導(dǎo)耦合分為電容性耦合、電感性耦合、公共阻抗耦合和漏電流耦合。

電容性耦合是由檢測儀表和裝置內(nèi)的寄生電容形成的耦合，其干擾電壓正比于噪聲源的角頻率、分布電容、接收電路的輸入阻抗。

電感性耦合是由于噪聲源中通過交變電流所形成的交變磁場與周圍回路交鏈，在高敏感接收回路中產(chǎn)生感應(yīng)而形成，其干擾電壓正比于噪聲源角頻率、互感系數(shù)和噪聲源電流。

公共阻抗耦合是由于兩個電路存在著公共阻抗，當(dāng)一個電路中有電流通過時，通過公共阻抗便在另一個電路中產(chǎn)生干擾電壓、形成公共阻抗耦合干擾，其干擾電壓正比于公共阻抗和噪聲源電流。公共阻抗耦合是檢測儀表中常見的一種干擾，一般有以下幾種形式：

由電源骨阻形成的公共阻抗耦合干擾，當(dāng)用同一個電源同時對多個儀表供電時，如有高電平電路的輸出電流流過電源，這個電流就會在電源內(nèi)阻上產(chǎn)生壓降，形成干擾電壓，造成對其它低電平電路的干擾。

信號輸出電路相互干擾，當(dāng)電子測量裝置的信號輸出電路帶有多路負(fù)載時，如果有任一路負(fù)載發(fā)生變化，此變化者將通過輸出阻抗公共耦合而影響到其它輸出電路。

由接地線阻抗形成的公共耦合干擾，如果電子測量裝置的公共線接地時，若在接地線上有較大電流通過，會通過接地線阻抗產(chǎn)生公共阻抗耦合干擾。

漏電流耦合是由于絕緣不良時，電流經(jīng)絕緣電阻的漏電流所引起的噪聲干擾。

電磁輻射耦合是指干擾源通過空間輻射將干擾傳遞給接收電路，接收電路受到干擾的程度與所處位置的干擾強(qiáng)度成正比。

4.3電磁干擾的方式

各種噪聲源產(chǎn)生的噪聲，必然要通過各種耠合通道進(jìn)入電子測量裝置，對其產(chǎn)生干擾，引起測量誤差，根據(jù)噪聲進(jìn)入測量電路的方式不同及與有用信號的關(guān)系，可將噪聲干擾分為差模干擾與共模干擾。

差模干擾是檢測儀表的一個信號輸入端于相對于另一個信號輸入端子的電位新式發(fā)生變化而產(chǎn)生的干擾，即干擾信號與有用信號是疊加在一起，直接作用于輸入端，因此，它直接影響測量結(jié)果。

共模干擾是相對于公共的電位基點(diǎn)(通常為接地點(diǎn))。在檢測儀表的兩個輸入端子上同時出現(xiàn)的干擾，雖然這種干擾不直接影響測量的結(jié)果，但是，當(dāng)信號輸入電路參數(shù)不對稱時，這種共模干擾就會轉(zhuǎn)化為差模干擾，對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，而在實(shí)際測量中，由于共模干擾的電壓值一般都比較大，而且其耦合機(jī)理及其耦合電路也比較復(fù)雜，排除較為困難，所以，共模干擾比差模干擾對測量的影響更為嚴(yán)重。

5 電磁干擾的排除

電磁干擾對測量結(jié)果的影響程度是相對于信號而言，高電平信號允許有較大的干擾，而信號電平信號允許有較大的干擾，而信號電平越低，對干擾的限制也就越嚴(yán)格，通常干擾的頻度范圍很寬，但對一臺電子儀器來說，并不是所有頻率的干擾所造成的結(jié)果都有相同的，對直流測量儀表，由于儀器本身具有低通濾波特性，因此對頻率較高的交流干擾不敏感;對于低頻測量儀器，若輸入端裝有濾波器，則可將通常以外的干擾濾除;但是，對于工頻干擾，用濾波器會將50Hz的有用信號濾掉，因此工頻干擾是對低頻電子儀表的最嚴(yán)重且不易除去的干擾，對于寬頻帶電子儀表，在工作頻帶內(nèi)的各種干擾都將起作用。抑制干擾應(yīng)著眼于噪聲形成的三個要素，根據(jù)具體情況，有針對性地采用相應(yīng)措施。一般常用采用的有五種方法：

5.1接地

在進(jìn)行電子測量時，接地是抑制干擾的主要方法之一，即將設(shè)備的地線或接地面與大地實(shí)行低阻抗連接，接地主要目的是：

(1)給出設(shè)備的零電位基準(zhǔn)(統(tǒng)一參考電位點(diǎn));

(2)防止在設(shè)備外殼或屏蔽層上由于電荷積聚，電壓上升而造成人身和儀器的不安全，或引起火花放電;

(3)將設(shè)備機(jī)殼或屏蔽層等接地，給高頻干擾電壓形成一個低阻抗通路，以防止它對電子設(shè)備的干擾。

5.2連接線

在電子測量裝置和被測電子產(chǎn)品中，需要很多的連接線，連接導(dǎo)線是引起干擾的重要原因，應(yīng)考慮正確布置這些連接線，減少各種寄生耦合。導(dǎo)線的引線電感對于低頻來說，沒有大的影響，但對高頻的影響是不能忽視的，必須盡量減少引線電感，為了抑制感應(yīng)干擾，高頻時應(yīng)采用同軸電纜或屏蔽雙絞織線，且導(dǎo)線應(yīng)盡可能短;在測試系統(tǒng)中，有不同用途的連接導(dǎo)線，如電源線、射頻線、音頻線、控制線等，要進(jìn)行分類，使不同類別的導(dǎo)線盡量遠(yuǎn)離，且不要平行排列，為了避免輻射耦合，連接導(dǎo)線最好使用屏蔽線，此外導(dǎo)線的粗細(xì)與噪聲有關(guān)，要選擇適當(dāng)?shù)倪B接導(dǎo)線，是測量前的準(zhǔn)備。

5.3屏蔽

為了抑制電磁干擾，無論是外部干擾，還是內(nèi)部干擾，都必須對干擾源或接收器進(jìn)行屏蔽，然而，在電子測量中，這種方法只能應(yīng)用于抑制外部干擾，對于測試系統(tǒng)內(nèi)的干擾，采用屏蔽是不太可能。

5.4浮置

浮置是指電子測量裝置的公共線(信號地線)不接大地。浮置與屏蔽接地相反，屏蔽接地的目的是將干擾電流從信號電路引開，即不讓干擾電流經(jīng)信號線，而是讓干擾電流流經(jīng)機(jī)殼或屏蔽層到大地，浮置是阻斷干擾電流的通路，測量系統(tǒng)被浮置后，加大了測試系統(tǒng)公共線與大地之間的阻抗，大大減少了共模干擾電流，可以提高共模干擾抑制能力。