《电磁兼容概述》PPT课件

*,*,单击此处编辑母版标题样式,1,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电磁兼容基础,刘 洋,应用物理教研室,1,教材及主要参考书,电磁兼容原理及应用教程，吕文红，郭银景等，清华大学出版社，2008年第2版。,电磁兼容总论，高攸纲，北京邮电大学出版社，2002年第1版。,电磁兼容基础，崔翔，华北电力大学讲义，2004年。,国内学者：盛剑霓,、马西奎、倪光正、周碧华、马信山、何金良、王赞基、袁建生、崔翔、颜威力、高攸纲、刘尚合、马伟明、解广润等,2,1,第一讲 第1章 电磁兼容概述,1.1 电磁兼容,(,EMC-electromagnetic compatibility),定义：,系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对其他系统和设备造成干扰。,EMC包括EMI(,电磁干扰,)及EMS(,电磁耐受性,)两部份。,EMI,(Electromagnetic interference,),为机器本身在执行应有功能的过程中所产生不利于其它系统的电磁噪声，对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的,限值,；,EMS,(Electromagnetic susceptibility,),指机器在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力，对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的,抗扰度,。,3,1,实验室外，电气设备（如收音机）可能要承受各类不同的电磁噪声干扰,4,1,电气设备（如收音机）也会辐射噪声干扰其他电路,5,1,电气设备（如收音机）各元器件间相互干扰的途径,6,1,实际电磁干扰途径,7,1,电磁环境-空间、时间和频谱,例如：美国尼米兹航母,空间：长332.9m、宽48m，甲板各种收发信机数十部，各种天线数十架，其它各种电子设备；,时间：全天24小时工作，作战时，全部电子设备开机；,频谱：可利用的无线频谱10kHz400GHz.,8,1,9,1,1.2 电磁兼容的名词术语与常见术语,电磁兼容、电磁发射、性能降低、,电磁骚扰、电磁干扰,、电磁噪声、电磁环境、无用信号、干扰信号、抗扰度、电磁敏感性、时变量的电平、骚扰限值、干扰限值、兼容电平、发射电平、发射限值、发射裕量、兼容裕量、骚扰抑制、干扰抑制等。,GB/T4365-1995共收入词条176个。,10,1,电磁骚扰与电磁干扰,电磁骚扰,/electromagnetic disturbance：任何可能引起装置、设备或系统性能降低或对有生命或无生命物质产生损害作用的电磁现象。电磁骚扰可能是电磁噪声、无用信号或传播煤质自身的变化。,电磁干扰,/electromagnetic interference：电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。,电磁骚扰仅仅是,电磁现象,，即客观存在的一种物理现象；它可以引起降级或损害，但不一定形成后果；电磁干扰是由电磁骚扰,引起的后果,。,11,1,电磁兼容术语,电磁发射,（Electromagnetic Emission)源向外发出的电磁能现象。,性能降低,（Degradation of Performance)装置、设备或系统的工作性能与正常性能的非期望偏离。降低暂时失效或永久失效。,12,1,电磁兼容术语,电磁噪声（,Electromagnetic Noise)一种明显不传送信息的时变电磁现象，它可能与有用信号叠加或组合。,（对骚扰的）抗扰度 Immunity(to a distrturbance),装置、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。,电磁敏感度,（electromagnetic Susceptibility)有电磁骚扰的情况下，装置、设备或系统不能避免性能降低的能力。,13,1,电磁兼容术语,（骚扰源的）发射电平 Emission Level(of a disturbing Source),由某装置、设备或系统发射所产生的电磁骚扰电平。,（来自骚扰源的）发射限值 Emission Limit（from a disturbing Source）,规定的电磁骚扰源的最大发射电平。,发射裕量,（Emission Margin)电磁兼容电平与发射限值之比。,14,1,电磁兼容术语,抗扰度电平 Immunity Level,将某给定的电磁骚扰施加于某一装置、设备或系统而其仍能正常工作保持所需性能等级时的最大骚扰电平。,抗扰度限值 Immunity Limit,规定的最小抗扰性电平。,抗扰度裕量 Immunity Margin,抗扰度限值与电磁兼容电平之比。,电磁兼容裕量(Electromagnetic Compatibility Margin,)抗扰度限值与发射限值之比。,15,1,各电平之间的关系,16,1,1.3 涉及学科及领域,涉及学科,：数学、电磁场理论、电路理论、微波理论与技术、天线与电波传播理论、信号分析、通信理论、材料科学、计算机与控制理论、机械工艺学、核物理学、生物医学、法律学及社会学等。,涉及领域,：电力、电源、通信、交通、金融、计算机、航空、航天、军工、医疗等。计算机安全、电信设备、无线设备、工业控制设备、自动化设备、机器人、移动通信设备、航空航天飞机、舰船、武器系统、测量设备、电磁生物效应、地震电磁现象等。,17,1,技术领域,电磁兼容的范围很宽，包括理论上和技术上的内容,电磁骚扰源。,传播特性,-,传导发射，辐射发射，传播特性的研究方法,干扰接收机的抗干扰性能。,测试设备、测量方法与统计方法。,电磁兼容分析、预测与电磁兼容设计。,18,1,电磁兼容主要研究领域,电磁兼容三要素：,电磁骚扰源、传播途径、敏感设备,骚扰源特性的研究,敏感设备的抗干扰性能,电磁骚扰的传播途径,电磁兼容测量,系统内与系统间的电磁兼容性,19,1,1.4 电磁兼容研究对象,工频干扰（,50Hz,，,6000km,）：输配电，电力牵引系统；,甚低频（,30kHz,以下，波长大于,10km),；,载波干扰（,10300kHz,，波长大于,1km,）：高压交、直流输电谐波及电气铁道的谐波干扰；,射频、视频（,300kHz300MHz,），,11km,）：医疗设备、电晕放电、高压设备、火花放电、内燃机、电动机、家用电器、照明设备等；,微波干扰（,300MHz300GHz,1mm1m):,特高频、甚高频、极高频；,雷电电磁脉冲：,GHz,直至直流。,20,1,电磁干扰对设备的危害,:,电磁干扰会破坏或降低电子设备的工作性能。,BP,机发射台等大功率电磁信号的干扰，影响飞机正常起降；,1.5 电磁干扰的危害,21,1,移动电话信号干扰可使仪表显示错误，甚至可以造成核电站运转失灵。,水管中的地电流产生的磁场，使医院里高灵敏度的电子仪器屡受影响。,由于没有采取对电磁骚扰的防护措施，一位旅客在飞机上使用调频收音机，使导航系统的指示偏离,10,度以上。,22,1,雷电电磁脉冲,造成的灾难性后果。雷击引起的浪涌电压，属于高能电磁骚扰，具有很大的破坏力。,1992,年,6,月,22,日傍晚，一个落地雷击中某信息中心大楼顶，楼内的大型计算机与小型计算机网络中断，整个计算机系统停止工作达两天之久，损失数十万元。,大楼装有避雷针，闪电由避雷针引入大地，大楼、人员及普通设备安然无恙，但雷电流在四周产生的巨大脉冲电磁场，却使具有极为,灵敏的微电子器件,的计算机系统毁坏了。,23,1,金融行业,1995,年,6,月，某省中国人民银行清算中心一座,33,层高楼遭雷击，导致网络停止工作,3,天，几亿元资金无法运行，仅利息损失就达,200,多万元。,2005,年,5,月,18,日，南安市工商银行计算机网络设备被雷击坏，损失,10,万元。,微波通信系统,某大电网有,微波站,近百个，其中进口设备站,65,个。事故统计表明，造成设备损坏、导致长时间通信中断的主要原因是雷害。某一线段的,15,个站有,12,个站曾遭受雷击影响正常通信，个别微波站几乎每年都遭雷击。,24,1,计算机网络,某机场航材供应中心计算机网络有主机,2,台，带有若干终端，安装在机房二楼，大楼有一台服务器及若干微机，构成一个局域网。,1995,年,7,月，在一场暴雨中近区落雷，计算机网络瞬即全部停运，两台主机的数据库被冲乱，大楼多端口转发器（,HUB,）损坏，与,HUB,连接的微机和服务器网卡损坏。,25,1,人身财产,1976,年,1989,年我国南京、茂名和秦皇岛等地的油库及武汉石化厂，均因遭受雷击引爆原油罐，造成惨剧。,26,1,电磁干扰对航天系统造成的灾难性后果,1969,年,11,月,14,日上午，土星,V-,阿波罗,12,火箭,-,载人飞船发射后，飞行正常。起飞后,36.5s,，飞行高度为,1920m,时，,火箭遭到雷击,。起飞后,52s,，飞行高度为,4300m,时，火箭又遭到第二次雷击。这便是轰动一时的大型运载火箭,-,载人飞船在飞行中诱发雷击的事件。,1962,年开始进行的民兵,I,导弹战斗弹状态的飞行试验，前两发均遭到失败。这两发导弹的故障现象相似，都是,制导计算机受到脉冲干扰,而失灵。,27,1,经过分析，故障是由于导弹飞行到一定高度时，在相互绝缘的弹头结构与弹体结构之间出现了,静电放电,，它产生的骚扰脉冲破坏了计算机的正常工作而造成的。,1967,年大力神,C,运载火箭的,C-10,火箭在起飞后,95s,，飞行高度,26km,时，制导计算机发生故障。,C-14,火箭起飞后,76s,，飞行高度为,17km,时，制导计算机也发生了故障。经过分析，制导计算机中采用的金属网套没有接地的部分与火箭之间产生电压，当火箭飞行高度增加，气压下降到一定值时，此电压产生的,火花放电,使计算机发生了故障。,28,1,1991,年英国劳达航空公司的那次触目惊心的空难至今令人难忘，有,223,人死于这次空难。据有关部门分析，这次空难极有可能是机上有人使用,笔记本电脑、移动电话,等便携式电子设备，它释放的频率信号启动了飞机的,反向推动器,，致使机毁人亡。,1998,年初，台湾华航一班机坠毁，参与调查的法国专家怀疑有人在飞机坠毁前打,移动电话,，导致通信受到干扰，致使飞机与控制塔失去联络，最后坠毁。,29,1,30,1,电磁场对人体的危害,据德国慕尼黑大学医学研究所自,1994,年以来对近万名长期操作电脑的职业女性进行的跟踪调查表明，长时间操作电脑的妇女,患乳腺癌,的危险性，比其他职业妇女的概率高出,43%,。研究人员用雌性白鼠在电磁场中进行模拟实验，不久发现白鼠的乳腺出现肿癌，其成长速度与,磁场强度,有关。,31,1,电磁场对人体的危害,据美国的一项报告，德伯特公司有,12,名孕妇在荧光屏前工作，一年间竟有,7,名,孕妇流产,，,1,名,孕妇早产,；国防兵役局有,15,名孕妇在荧光屏前工作，有,7,人流产，,3,人产下,畸形婴儿,。,32,1,一位意大利企业家使用手机，工作效率大增，可,3,年后他的头部发现癌瘤，从,CT,确诊癌瘤部位恰好位于手机天线顶端习惯放置的部位。,1994,年一位美国商人使用移动电话,4,年后，同样也发现了,头部癌肿,，经治疗无效死亡。,33,1,1.6 电磁脉冲在军事上的应用,1991年海湾战争期间，美军在E8“联合星”飞机携带和使用,电磁脉冲武器,。1993年，美国进行了代号为“竖琴”的电磁脉冲武器实验，天线群向电离层发射电磁脉冲，,阻断通信和摧毁来袭导弹,。,1996年，美国一国家实验室研制出手提箱大小的高能电磁脉冲武器，以及可装备在巡航导弹上的电磁脉冲武器，其有效作战半径达10公里。,1998年，俄罗斯发明了重8公斤的小型强电流电子加速器，爆炸时发出,X射线、高功率微波,，可破坏电子设备。,34,1,1999,年,3,月，美国在对南联盟的轰炸中，使用了尚在试验中的,微波武器,，造成南联盟部分地区通信设施瘫痪,3,个多小时。伊拉克战争中，美军于,2003,年,3,月,26,日，用,电磁脉冲弹,空袭伊拉克国家电视台，造成其转播信号中断。,35,1,1.7,电磁兼容技术的发展,电磁干扰是人们早就发现的电磁现象，它几乎跟电磁效应的现象同时被发现。,18