电磁干扰(EMI):它是什么及如何减少它

什么是电磁干扰

什么是电磁干扰?

电磁干扰(或EMI)是影响一个影响的中断电路因为或者电磁感应或外部发射的电磁辐射。电磁干扰是一个电气或电子系统对另一个电子或电子系统的干扰,是由其运行过程中产生的电磁场引起的。

电磁(EM)波是在一个时创建的电场与a接触磁场。电磁波在真空中以3.0×108 m/s的恒定速度传播。电磁波可以在任何物体上传播,如空气、水、固体或真空。

下图显示了用于根据其频率(或波长)表示不同类型的EM能量的EM频谱。EMI在我们日常生活中面对我们所有人,并且由于越来越多的无线设备和标准,包括手机,GP,蓝牙,Wi-Fi和近场通信(NFC)。

EMI谱
EM谱图

EMI可以发生在各种电磁频谱中,该电磁谱包括无线电频率和微波频率。EMI在其他电器中导致干扰。任何拥有迅速变化的设备电流产生电磁排放。

所以,一个物体的辐射会“干扰”另一个物体的辐射。当一个电磁干扰与另一个电磁干扰时,就会导致电磁场的畸变。电磁辐射会相互干扰,即使它们的频率不同。当频率被切换时,收音机就能听到这种干扰;当频率被切换时,电视就能听到这种干扰信号变得扭曲,图片变得受到干扰。此后,在射频频谱中,EMI也称为射频干扰。

EMI可以轻松影响电子设备的功能。一般来说,由于有流动通过电子设备的电路,它会产生一定数量的电磁辐射。设备1产生的能量以辐射的形式通过空气传播,或者耦合到设备2的电缆中。这将导致设备2的故障。设备1产生的干扰设备2运行的能量称为电磁干扰。

电磁干扰的原因是什么?

导致电磁干扰的原因
EMI来源

EMI的各种来源细分如下。

环境eme.

一些环境EME的来源包括:

  • 从电视传输
  • 电台AM,FM和卫星
  • 太阳磁暴
  • 闪电闪烁高电压和高电流
  • AiPort雷达,静电放电和白噪声
  • 切换模式电源
  • 电弧焊机,电机衬套和电接点

电能质量退化系数

由电源电源供电的设备的操作受到电能质量劣化因素的影响。少数退化因素是:

  • 电源线故障
  • 电气快速过渡
  • 叠加在主干线上的电噪声
  • 电压浪涌,蘸尖,尖峰,高低电压

铁路和批量交通系统

来自铁路和运输系统的一些EMI来源是:

  • 火车信号系统
  • 火车控制系统的排放
  • 跟踪火车控制电路

医疗器械来源

医疗设备的一些来源如下所列:

  • 呼吸机之类的生命维持设备
  • 除颤器
  • 输液泵
  • 电动轮椅
  • 遥测
  • 像X射线,MRI等的成像系统
医学来源
来自医学领域的EMI来源

电磁干扰的类型

EMI在现代环境中很常见,并且可以在很多方面发生。因此,EMI的分类可以在许多方面进行。

对EMI进行分类的一种方法是通过它在地球上的创建方式。

人造的EMI

人造的EMI从另一个制造的电子设备发生。当两个信号彼此靠近或多个信号通过相同频率的一个设备时,发生这种类型的干扰。一个很好的例子是当汽车中的收音机同时拾取两个站点。

自然的EMI.

这种类型的EMI也影响了这些设备,但它们不是人为制作的,而是由于地球和空间等自然现象发生了EMI,如闪电,电动风暴,宇宙噪音等。

第二种分类方法是基于电磁干扰的持续时间。干扰持续时间是指设备受到干扰的时间。

持续的EMI

当源连续发射EMI时,它称为连续EMI。来源可以是人造或自然的。EMI作为EMI源和接收器之间存在的长耦合机制发生。这种类型的EMI从像发射连续信号发射的电路等源。

脉冲电磁干扰

这些类型的EMI对于像脉冲的非常短的持续时间发生。因此,它被称为脉冲EMI。源可以是自然的或人为的像EMI的连续类型。理解的良好示例是从开关,照明等发射可能导致电压和电流干扰的信号的噪音。

第三种分类方法基于EMI的带宽。EMI的带宽是指EMI经历的频率范围。基于此EMI被分为窄带和宽带EMI的两种类型。

窄带EMI.

这种类型的EMI以从振荡器生成的单个频率发生。由于发射机中的不同类型的失真,它也可能发生。通常,在通信系统中,窄带EMI发挥着非常次要的作用,并且可以容易地校正。但是,应以限制控制干扰极限。

宽带电磁干扰

与窄带EMI的主要区别在于这种类型的EMI不会以单个频率发生。在查看磁谱时,这种EMI涵盖了宽频谱并以不同的形式存在。来源可以是自然的或人为的。人制成的源的一个例子是电弧焊接,其中连续发射火花。同样,卫星电视系统的自然来源的示例是太阳耗尽。

电磁干扰耦合机制

EMI的耦合机制有助于了解EMI如何从源生成并到达接收器。为了纠正由于EMI,EMI的性质以及将其与从源耦合到接收器的问题,以纠正出现的问题。少数耦合是导通,辐射,电容和电感耦合。通过了解耦合机制,通过采取措施来降低干扰水平,可以减少EMI。

电磁干扰EMI图
EMI耦合机制

传导联轴器

当EMI排放单独行驶时,会发生传导耦合导体如连接电源和接收器的电线和电缆。当信号传播的路线上有传导时,传导排放就会发生,这被理解为传导EMI。它可以出现在电源线或任何互连电缆上。传导可以以两种模式中的一种发生,

共模

当使用两个导体时,在同一相位产生噪声时,就会产生电磁干扰。例如:电源线的+ve和-ve

差异模式

当使用两根导体时,当导体上的噪声不一致时,就称为差模工作。

辐射耦合

当源和接收器分离时发生的最常见类型的耦合类型,其大于波长的大距离。由于EMI通过空间向接收器辐射,因此源和接收器之间没有物理接触。从此,当通过空间通过辐射技术从源从源转移到接收器时,它被称为辐射EMI。

电容耦合

这种类型的耦合是在两个连接的设备之间实现的。它发生在从源改变的电压,电容转移到受害者的电荷。

电感耦合

当一个导体根据电磁感应原理对放置在附近的另一个导体产生干扰时,就会产生电磁干扰,称为磁耦合电磁干扰。简单地说,当一个变化的磁场存在于源和受害者之间时,受害者电路将感应足够的电流。这导致信号从来源转移到受害者。

如何减少EMI?

电磁干扰通常在行业中发现,并导致对仪器信号的不利影响。要命名,来自行业的少数EMI来源是可变频率驱动器,软启动电机启动器,克拉加热器控制器,电源触点,AC和亚博足彩官网、交流和直流发电机,切换电源、电线布线、对讲机、弧焊、静电放电、雷电等。因此,电磁干扰必须降低,否则电磁干扰会使关键的测量和控制信号退化。

产生EMI噪声的三个基本要素是产生噪声的噪声源,受噪声影响的接收设备,以及噪声源和接收机之间的耦合通道。如果最小化或转移或消除这些元素中的任何一个,就可以获得电磁兼容性。下面列出了一些可以用来消除电磁干扰的技术。

地球地面

在工业中,信号和返回电流是通过地面系统传送的。它们也成为模拟和数字电路的参考,从而保护人员和设备免受故障和雷电的伤害。当电流流入接地系统时,会引起电位差。

当雷击时,它会导致千伏单位的潜在差异。从电路设计开始,应考虑地面系统,使系统适用于所需的安全要求。在草图或对地面问题排除故障排除时,首先需要确定当前传递的位置。

当各种地面重合时,电流可能不会被假定的路径返回。适当的接地取决于诸如频率和阻抗等几个因素,所需的布线长度和安全问题。

低频应用的最有益的地面是单点地面,如下图所示。当使用敏感电路或电缆时,应避免使用串联连接或菊花链,因为从三个电路流过链接电路的公共接地阻抗的返回电流。

接地
单点接地

从图中,可以看出,电路1的地电位不仅通过阻抗Z的返回电流而定义1还可以通过电路2和电路3的返回电流通过相同的阻抗。这种影响称为共阻抗耦合,是噪声耦合的一种基本手段。

为了避免这个问题,优选平行连接进行接地。由于需要的布线量,实现通常更复杂并且更昂贵。大多数系统利用两个拓扑的混合。

屏蔽

有许多因素恶化EMI,还有一些方法可以减少EMI并能够通过标准。打击EMI的特定方式之一是通过屏蔽。屏蔽是一种减少和调节无线电波,电磁场和静电场耦合的方法。

屏蔽以限制来自“外部世界”的电气设备,以及电缆从电缆运行的环境中分离电线。盾牌的有效性取决于三个因素;反射,吸收和多重反射。

EMI屏蔽
EMI屏蔽

在标准导电层中包有绝缘导体的电缆称为屏蔽电缆。屏蔽层可以由铜编织线(或类似的金属)、螺旋铜带或一些额外的导电聚合物制成。屏蔽电缆通常比不屏蔽电缆更厚,也更严格。他们在与他们合作时也需要更全面的护理。

非屏蔽的扭曲电缆没有内部屏蔽来减少EMI。或者,它们本来通过采用双绞线抵消EMI。这些电缆轻巧,薄,使它们在办公室设置中可以获得LAN或类似网络电缆系统的办公室设置。

屏蔽电缆通常比不屏蔽电缆更厚,也更严格。他们在与他们合作时也需要更全面的护理。非屏蔽的扭曲电缆没有内部屏蔽来减少EMI。或者,它们本来通过采用双绞线抵消EMI。这些电缆轻巧,薄,使它们在办公室设置中可以获得LAN或类似网络电缆系统的办公室设置。

双绞线电缆
双绞线电缆

如何减少进行和辐射的EMI?

  • 过滤器应用于任何干扰。
  • 使用屏蔽在电缆上。
  • pcb板和机柜的常规接地。
  • 维持不同信号电平的电缆之间的分离。
  • 防止受害者设备接受不期望的辐射

哪个电缆不受电磁干扰或射频干扰的影响?

光纤电缆是非金属的,并且完全抵抗EMI,因为它们交替地传递电信号的激光脉冲。当电磁场包括在纤维内,光纤没有外部磁场。轻敲信号传输是不希望的,而不切割纤维。

光纤是传达敏感数据和安全数据保护的安全方法。在铜缆中,信号可以受电噪声的影响。即使具有明确的电力变化,这也可以产生信号传输困难。金属电缆包括磁场,可以挖掘到信号传输和曝光数据中更易于访问。

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关于维迪雅Muthukrishnan

Vidya Muthukrishnan目前在基于产品的IT公司担任高级工程师。她拥有5年的专业教学经验,以前在斯里克里希纳技术学院仪器控制工程系辅导教授。她还有1年的TCS,印度行业经验。Vidya完成了Sastra University的Byabo和365哪个平台更大.Tech Electronics和仪器,从Vit University Vellore中获得了生物医学工程的M.Tech。