浅谈电子类实验室的电磁干扰及抑制措施

王凡

摘要：在上电子类实验课时，经常由于实验室存在比较严重的电磁干扰，使得测量仪器技术性能指标下降，实验达不到预期的效果，本文分析了电子类实验室的电磁干扰途径;给出了抑制电磁干扰的若干措施。

关键词：电磁干扰;接地系统;电源滤波

伴随着科学技术的进步，尤其是通信技术、微电子技术的发展、各种设备的广泛应用的同时，也使电磁环境逐渐恶化，电磁干扰日益严重，电磁干扰会影响电缆信号的完整性。通过电磁干扰源产生的电磁能，经导线传导、空间辐射等传播途径传输至敏感设备，严重干扰仪器设备的正常运行。另外，由于我们国家是220V高内阻电网，比起美国等国的110V低阻电网，其污染程度要严重很多。其次，我国许多企业用电不规范，更加剧了电网“污染”程度。

在做电子类实验（模拟电路实验和高频电路实验）的过程中，经常遇到这样一些问题：学生在实验箱上按照电路图接好电路，用仪器（如：示波器）进行测量，但测量的结果与理论相差甚远，在认真检查后，也没有发现问题的根源，之后，在不经意间把接线重新整理一下，或是把地线改接一个位置，甚至是把實验箱或示波器移动一下，问题就解决了。这类问题往往就是电磁干扰造成的，受到电磁干扰会使信号发生畸变失真，因此，在实验室建设初期，应该考虑实验仪器和设备的电磁兼容（EMC），所谓“电磁兼容”，简单的说，就是抗干扰的能力和对外骚扰的程度。

一、电磁干扰的途径

电磁干扰（Electromagnetic Interference 简称EMI），是指电磁波与电子元件作用后而产生的干扰现象，电磁干扰产生的根本原因是导体中电压或电流的突变，其传到途径有传导干扰和辐射干扰两种。

（一）来自系统外引线传导干扰

这种干扰主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在模拟电路实验中表现的较为严重，主要有以下几种：来自电源的干扰：来自信号线引入的干扰;来自接地系统的干扰。

1.电源的干扰：据统计，计算机的故障90%来自电源问题。劣质的电源是许多电子设备损坏及其运行发生故障的元凶。常见电源质量问题有：电压过高或过低，电网突波和杂波干扰，电力供应中断或瞬间断电等。一般电子仪器和电器设备都允许输入电压有一个波动范围内均可正常工作，但对于电网干扰（包括突波和杂波干扰）就容易引起严重后果。

2.信号线引入的干扰：此干扰主要有两种途径：一是供电电源串入的电网干扰，50Hz交流电的电网，其强大的电磁场和大地漏电流产生的干扰;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰。

3.接地系统的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一，正确的接地既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰;而错误的接地反而会引入严重的干扰信号。

（二）来自空间的辐射干扰

辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。空间辐射电磁场（EMI）主要是由：无线电发射设备：包括移动通信系统、广播、电视、雷达、导航及无线电接力通信系统.如微波接力，卫星通信等。因发射功率大，其基波信号可产生功能性干扰;谐波及乱真发射构成非功能性的无用信号干扰。

二、电磁干扰的抑制措施

（一）找到并抑制干扰源

寻找干扰源的原则是根据电压和电流的变化，电压和电流剧变的地方也就是我们要寻找的干扰源所在地，并根据其特点进行抑制。如：电机运转所产生的干扰噪声来源于电机电路产生的瞬时冲击电流和反向冲击电压。从而在电路中产生高频的噪声信号。据此可以采用“高频扼流圈”抑制交流电的高频部分。

（二）科学合理的接地设置

实验室设备可靠接地是抑制电网噪声防止电磁干扰以及保护人员设备安全的重要措施，实验室的接地方式应根据实验室的具体功能和环境进行合理的布设。根据接地需求分为“保护接地”和“屏蔽接地”。为了保护人员和设备的安全，实验室电子设备对机座、金属外壳可靠接地 ，称为“保护接地 ”;另一类是为了抑制干扰而采用的屏蔽层的接地，称为“屏蔽接地 ”，从而起到更好的抗干扰作用。

实验室地线设计应遵循一些原则，如：数字地与模拟地分开，低频电路应尽量采用单点并联接地，高频电路宜采用多点串联接地，地线尽量采用短而粗的线材。

（三）使用电源滤波器

电源滤波器通常是由各个设备专用 ，电源滤波器可将高频成分衰减，并使电源频率周边的成分通过，可以抑制电网中的各种噪声，一般装在设备交流电源的入口处，起到抑制共模噪声和差模噪声的作用。

（四）注重实验细节的改善

注重实验细节，也可以减少电磁干扰：尽量减小仪器、实验箱中易干扰器件的阻抗，以减小感应电压。可在较长的低频信号线两端加高频旁路电容，避免感应高频干扰信号;用示波器观察测量交流小信号时，开启限制带宽功能，以减小无用信号的干扰，将示波器的采集方式改为高分辨率，改善观察和测量效果;加大有用信号输入幅度，提高信噪比。

（五）使用优质的开关电源

开关电源以其效率高、体积小、输出稳定性好的优点而使用广泛。但由于成本问题，很多国产实验箱所使用的开关电源质量较差，由于开关电源工作过程中的高频率、高di/dt和高dv/dt，其产生的浪涌电流和尖峰电压形成了干扰源。使得电磁干扰问题非常突出。因此在经济条件允许的情况下，实验箱中尽量选换优质的开关电源。

三、结束语

在实验教学工作中，人们往往只重视仪器的指标参数，环境温度，湿度等问题。对电磁干扰、电网“污染”、和接地问题并未引起足够重视，在实验室建设和改造中，电路布线、实验设备布局，既要考虑美观、操作方便，也要考虑电磁兼容问题，做到设备内部引线和扎线合理，电路、元件也要设置紧凑合理，避免靠近敏感元件引起干扰;在新进设备时，也可以利用电磁兼容原理，定性估价设备的抗干扰性能。研究电磁干扰，了解电磁兼容知识，对于上好电子类实验课以及实验室建设具有十分重要的意义。

参考文献

[1]敬奕艳. 电子教学实验室建设的探索 [J].中国现代教育装备，2021.4.359

[2]朱琳; 梅寒. 浅谈实验室电子测量仪器防电磁干扰 [J].上海计量测试. 2007，（06）

500783