仪控系统中EMI的控制与消除

　　1 电磁干扰的危害

　　电磁干扰即EMI(Electromagnetic Interference)，指系统通过传导或者辐射，发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作。无论何种干扰源,对仪器仪表的干扰一般是通过传导和直接辐射两种途径进入仪器仪表控制系统中的,如通过容性耦合或感性耦合把电磁场干扰直接辐射到控制系统中。或者通过输入输出信号线、电源线和地线,把干扰传导到控制系统中。仪器仪表的低电平电子电路,其正常的输入峰值电压在0.05~2 V范围内,当受到中等场强辐射时就会发生故障。由脉冲宽度和脉冲重复频率的改变所引起的敏感度变化是轻微的,信号的极化是重要的,通常仪器仪表对垂直极化信号更为敏感。在恶劣的电磁环境中或信息技术设备之间的相互干扰,会导致仪器仪表运转失灵。主要是由于指令传输的错误而进入错误工作程序,或造成仪器仪表停止运行,数据库信息遭到破坏等故障。

　　2 EMI的控制

　　我们知道，造成设备性能降低或失效的电磁干扰必须同时具备三个要素，首先是有一个电磁场所，其次是有干扰源和被干扰源，最后就是具备一条电磁干扰的耦合通路，以便把能量从干扰源传递到受干扰源。因此，为解决设备的电磁兼容性，必须围绕这三点来分析。一般情况下，对于EMI的控制，我们主要采用三种措施：屏蔽、滤波、接地。这三种方法虽然有着独立的作用，但是相互之间是有关联的，良好的接地可以降低设备对屏蔽和滤波的要求，而良好的屏蔽也可以使滤波器的要求低一些。下面，我们来分别介绍屏蔽、滤波和接地。

　　2.1 屏蔽

　　屏蔽能够有效的抑制通过空间传播的电磁干扰。采用屏蔽的目的有两个，一个是限制内部的辐射电磁能量外泄出控制区域;另一个就是防止外来的辐射电磁能量入内部控制区。按照屏蔽的机理，我们可以将屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽、和电磁场屏蔽。

　　2.1.1 电场屏蔽

　　一般情况下，电场感应可以看成是分布电容间的耦合，图1是一个电场感应的示意图。其中A为干扰源，B为受感应设备，其中Ua和Ub之间的关系为

　　Ub=C1*Ua/(C1+C2)

　　C1为A、B之间的分布电容;C2为受感应设备的对地电容。

　　根据图1和等式，为了减弱B上面的地磁感应，使用的方法有：

　　1)增大A和B之间的距离，减小C1;

　　2)减小B和地之间的距离，增大C2;

　　3)在AB之间放置一金属薄板或将A使用金属屏蔽罩罩住A，C1将趋向0数值。

　　使用电场屏蔽时屏蔽板的形状对屏蔽效能的高低有明显的影响，并且屏蔽金属板靠近受保护设备比较好，屏蔽板的材料以良性导体为佳，对厚度并无特殊要求。