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机械电子设备电磁环境防护途径 本文关键词：电子设备，电磁，途径，防护，环境
机械电子设备电磁环境防护途径 本文简介：摘要：电磁环境包含了机械电子设备自身所处的内部电磁环境，以及自然界中的电磁环境，在这二者的共同干扰下，如果没有科学合理的防护手段，对机械电子设备的各项功能损害和影响是非常严重的。本文对机械电子设备的电磁环境干扰因素做了总结和分析，主要包括了电磁干扰源，电磁干扰的传播途径以及机械电子设备的敏感装置，从
机械电子设备电磁环境防护途径 本文内容：
摘要：电磁环境包含了机械电子设备自身所处的内部电磁环境，以及自然界中的电磁环境，在这二者的共同干扰下，如果没有科学合理的防护手段，对机械电子设备的各项功能损害和影响是非常严重的。本文对机械电子设备的电磁环境干扰因素做了总结和分析，主要包括了电磁干扰源，电磁干扰的传播途径以及机械电子设备的敏感装置，从而探究了几种用于机械电子设备抗电磁干扰的措施，主要从接地设计，屏蔽设计以及滤波设计三个方面进行抗电磁干扰防护。
关键词：机械电子设备；电磁干扰；预防措施
随着我国机械和电子产业的飞速发展，机械电子设备的内部结构也越来越复杂，内部的电路和各种元件的连接，以及连接其他设备的电缆等等，数量越来越多结构也越来越复杂。从机械电子设备的应用上来看，无论是家居生活，工厂生产，还是学校医院等公共机构，都离不开机械电子设备，机械电子设备一旦因着电磁干扰而导致系统受损无法工作，不仅影响正常的生活还会影响社会的稳定和经济的发展。所以加强对机械电子设备抗电磁干扰方面的研究和改良对社会的发展有着重要的意义。
1机械电子设备电磁环境的干扰要素
1.1电磁干扰源
在电磁干扰源中大体可以分为自然干扰源和人为干扰源两大类，所谓自然干扰源就是地球本身的电磁环境，其中包括了雷电以及自然界产生的各种噪声等等。其中影响较大也是比较常见的就是雨天的雷电干扰，在机械电子设备的内部结构中呈现了高度集成化的特点，受到雷电放电的干扰后会导致内部电压过量给设备造成损害。另外在机械电子信号传输过程中也极容易受到雷电的电磁干扰，危害极大。人为干扰源则是由人工创造出的一些设备产生的电磁环境的干扰，其中一部分是专门发射电磁能量的广播以及通讯设备等，因为这类设备主要就是靠电磁波为载体进行信号的发射，这对于机械电子设备的影响是最为严重的，我国目前在电磁环境污染方面主要的研究对象也是这些以电磁波为载体发射信号的设备。还有一部分是间接发射电磁干扰，例如家居电器和一些用来照明的设备，以及在工业和医疗业用到的各种机械设备等等。[1]
1.2电磁干扰传播途径
普遍来看机械电子设备的电磁干扰传播途径主要有两大方向，其中一种是传导性传播，这种方式多存在机械电子设备内部的电路连接中，电磁干扰在机械电子设备中通过电路传到设备的敏感器，从而对设备产生干扰，机械电子设备的内部电路包含了导线，可导电的原件以及电源、电阻等等。[2]另外一种是辐射性传播，这种干扰是由外界可以发射电磁波的设备向周围辐射电磁波，通过介质传导到机械电子设备上，使机械电子设备收到外界电磁的干扰。对于两个设备之间的电磁干扰通常有多种情况，比如说导线和导线之间的高频信号感应影响等，因为产生的途径比较多所以控制起来也是十分困难。
1.3敏感设备
敏感设备其实就是机械电子设备中能够接收电磁感受的敏感元件，它可能是一个微小的组成构件或者是连接电路的一个小元件，也可能是一个大的系统或者整体的设备等等，不管它以什么形式存在，当它接收电磁干扰后都会对机械电子设备产生影响。
2机械电子设备电磁环境的防干扰措施
在机械电子设备的研发过程中，如何能够最大程度的防御电磁环境对机械电子设备的干扰一直是一个重点研究对象，这也是机械电子设备在工作的过程中能够顺利传输信号的基本保障。以下便根据机械电子设备的电磁环境干扰因素采取的相关防御措施。
2.1采用接地设计防干扰
对机械电子设备进行接地处理时能够很好的减少机械电子设备的电磁干扰问题，尤其是对于室外工作的机械电子设备，接地设计可以让他们避免遭遇雷电的干扰甚至雷电的袭击，能够很好的保护好机械电子设备的内部结构，使机械电子设备能够正常的进行信号的输送。接地设计对于机械电子设备的优势主要有以下几个方面：①有了接地的零电位能够很好的维持机械电子设备内部电路系统的稳定。②假如机械电子设备的外壳接地，就可以将机械电子设备外壳多余的电荷释放到大地中，避免了自身的高电荷对设备信号输送的影响。③合理的接地设计可以有效保护机械电子设备的内部电路，防止内部电路相互之间的干扰。④可以有效的避免外部电磁环境对于机械电子设备在信号传送上的影响。在接地设计中也有几点需要注意：一方面是要考虑接地的方式是单点还是多点，这就要看要接地的机械电子设备在工作中的频率的高低，当频率低于1M赫兹的时候，在机械电子设备的内部电路和各个元件中的电磁影响是比较小的，相对来说接地产生的环形电路对其影响要大很多，所以要采取单点的接地方式。如果说频率大于10M赫兹的话，接地线的电阻过大则必须采取多点接地的方式。两方面是要考虑接地线的电阻，接地的电阻一般都不宜过大，不能超过所要求的固定值，所以为避免电阻过大可选择较粗的接地导线，最好可以在3mm以上。最后要注意的是将接地线的电路设计成闭型环路，这样会增加机械电子设备对于噪声的抗干扰能力。[3]
2.2采用屏蔽设计防干扰
屏蔽设计其实就是在空间上将干扰源用金属质地的网或者盖或者盒进行隔离，使它不能向外扩散电磁波对其他的机械电子设备进行干扰，这不仅可以用于两个机械电子设备之间，也可以用于外界电磁环境对机械电子设备的干扰，同时也可以用于一个机械电子设备的内部电路以及各元件之间的相互影响。在一个机械电子设备中有多个组成结构，包括了传导线，敏感器以及各个元件等等，它们都会不同程度的产生电磁波对其他元件和电路产生干扰，就可以借用屏蔽设计让这些电磁波相互抵消或者削弱从而达到保护机械电子设备不受损害。以下举几个具体例子：①设备外壳的缝隙屏蔽，一方面可以在缝隙的连接处嵌入导电的材料或者缩短缝隙的长度；另一方面可以用螺丝钉在缝隙处进行连接，同时要尽可能的减少螺丝钉的间距。②通风口处的屏蔽，一方面通风口可以选用金属网进行覆盖，或者用带有孔的金属板进行覆盖；另一方面当工作频率较高的设备中这种金属板或者金属网的效果就不会太好，这时可以采用蜂窝式通风板，屏蔽效果会大大加强。③机械电子设备的开关屏蔽，如果是扭动的开关可以在开关与设备接触口处嵌入导电垫，如果是按动开关可以在扭动开关的基础上外加屏蔽罩。当然在机械电子设备进行屏蔽设计时还需考虑选择屏蔽材料的电阻大小，不如说电磁干扰比较强烈时必须选用电阻小的材料进行屏蔽设计，可以在保护自身设备的正常工作的前提下防止电磁干扰。如果说电磁干扰不是很强烈，就应该用导磁率比较高的材料进行屏蔽设计，这样可以最大程度的防止电磁向外辐射，避免对其他元件或者设备进行干扰。
2.3采用滤波器防干扰
滤波器是在机械电子设备中比较常见也是最为重要的一项预防电磁干扰的措施，它能够在很大程度上将电平降到最小，同时能够抑制不同信号的频率从而控制相互之间的干扰，虽然它对于电磁干扰的防御功能非常强大，但是在设计的过程中也要注意一些问题：第一是在电路上的选择问题，滤波器一般会选择放在机械电子设备的外壁上，可以说滤波器是低消外界电磁环境对于机械电子设备的干扰以及机械电子设备内部电路以及元件之间相互产生的电磁干扰的设备。第二对滤波器元件的选择问题，这个主要是考虑机械电子设备的工作环境，根据滤波器的电容值来衡量，在现阶段中滤波网和管状的滤波电容是应用比较广泛的，因为这两种是对电磁干扰的过滤效果都比较明显。[4]3结束语在机械电子设备的运行过程中能不能保证其高质量且稳定的传输信号，与其抗电子干扰的能力有着直接的关系，在现阶段机械电子设备在各个领域被广泛应用的情况下，设计人员更要做好抗电磁干扰这项重要研究，一方面是为了减少电磁污染，另一方面也是保证机械电子设备的工作质量，把各方面的电磁环境对机械电子设备的影响降到最低。
参考文献：
[1]唐超，王牧原.关于汽车电子的电磁兼容性分析[J].时代汽车，2019（07）：125-126.
[2]李娟.电力电子装置电磁兼容传导特性测试方法研究[D].天津理工大学，2019.
[3]孙成文.试论机械电子设备中的电气干扰及抗干扰措施[J].农家参谋，2018（11）：198.
[4]谢宗奇.电磁干扰传播危害及改进措施[J].中国新通信，2017，19（01）：159-160
作者：蔡秋元 单位：福建鑫青华建设工程有限公司
机械电子设备电磁环境防护途径 来源：网络整理
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