电子设备中的电气干扰及抗干扰措施研究

国营长虹机械厂 段向港

随着社会的不断发展，电子技术日益成熟，电子机械设备成为人们生活中不可缺少的一部分。随之而来的就是电气干扰问题，电气干扰会给电子设备带来很多不好的影响，人们在使用过程中，要时刻关注引起电气干扰情况的原因。所以，关于电子设备的抗干扰能力的提升成为相关工作人员研究的主要方向。

1 电子设备中存在的电气干扰

1.1 非线性谐波干扰

在经常使用的电子设备中，唯一一个自带工作电路的就是整流器。整流器会在电子设备运行的过程中，向外散射一种非线性谐波，这种非线性谐波具有较高的频次并不断向外界扩散，对机械电子设备周边的电路或电气产生较大的电磁干扰影响。非线性谐波会在电网中影响负载组件，让电源的功率指数发生变化，受影响的负载组件也会对设备产生部分的物理性干扰，让设备的零件出现严重的磨损情况，使机械电子设备运行中发出噪声，降低设备运行的稳定性。严重时会让机械电子设备的机身出现大幅度振动，出现机身温度上升等情况，减少设备的使用寿命。

1.2 电磁干扰

电磁干扰是电气干扰中常见的一种干扰情况，简称为EMI。是机械电子设备在运行时，受电、磁混合环境的影响，在电压与电流的作用下出现系统性能降低的磁场现象，使电子设备无法正常运转，无法正确传达信号，电子设备的信号准确性也无法保证。电磁干扰也会让电子设备对人与生物产生影响。

1.3 电源干扰

电源干扰因其多样的产生原因，使干扰形式也较为多样化并应拥有可变性，具体分为共模干扰和差模干扰。其中，共模干扰的频率大都集中在1MHz以上，又被称为不对称干扰，主要来源于中线、大地与电源输入线之间产生的电差，在三相电源中，共模干扰存在于地与任何一项之间。比如在雷雨天气，共模干扰包括雷电与地面之间产生的电弧、电缆产生的电气干扰、电气设备产生的大功率辐射。差模干扰的频率多集中在1kHz以下，低于共模干扰，存在于线与中线间、电源线之间，在三相电源中，相线与相线之间也存在着差模干扰，又被称为对称干扰。在方式上，共模干扰与差模干扰均反映出干扰源与耦合通道的关系。通常电源输入线中都会同时存在共模电压与差模电压，但因为线路阻抗不平衡，两种干扰方式在传输过程中会进行转化，转化的形式十分复杂，对这两种干扰模式很难进行区分，所以不必过分划分。在电源干扰中，两种干扰方式会对直流电与交流电产生干扰，并且电子设备在遇到电源干扰时产生高次谐波，此时机械电子设备由于振颤会出现过热现象，对设备正常稳定运行造成不同程度的影响。

1.4 电流泄漏

电流泄漏的方式主要是线与线之间和线与地之间产生。在对地漏电中，通常是在动力线与大地之间发生。这种漏电形式的出现，代表着机械电子设备的外围出现了非识别性动作。线与线之间的漏主要是发生在动力线之间，当漏电现象出现，除了非识别性动作出现在设备周围外，设备自身也产生了电气干扰，使设备不能正常运行。除此之外，造成电子设备电干扰的其他因素还有很多，包括分布电容与载波频率等因素，受此种因素影响，设备跳闸的概率极大，使工作间断，带来不必要的损失。

2 防止电器干扰的具体措施

2.1 屏蔽抗干扰

屏蔽抗干扰是抵抗电磁干扰中主要的方法，对电子设备进行完全的密封，可以有效抵抗电磁对设备的干扰，保证设备的稳定运行。在生活中，这种方式十分常见，所以针对不同类型的设备，都发展出不同的密封方法。屏蔽方式的主要措施就是在设备的外部，增加一个用导电性好的材料做成的全封闭式的金属外壳，这种外壳可以有效防止内部电磁能量的外泄，并防止外来能量的入侵。屏蔽抗干扰包括磁屏蔽与电屏蔽，电屏蔽主要是在静电平衡状态下，屏蔽体要保持与地接触。可以在电容耦合通道中装置金属屏蔽器，有效抵抗电气干扰。磁屏蔽主要是屏蔽设备运行中产生的磁场效应，这种磁效应会干扰设备的电路，所有磁屏蔽可以屏蔽磁场对机械电子设备的干扰。这种方法也存在一定弊端，当屏蔽体出现导电连续破坏现象，就会降低屏蔽效果。比如电脑的显示器，可将指形簧片、导电布等密封性较强的电磁作为增强设备屏蔽抗干扰能力的衬垫材料，以此保证设备正常运行。在社会快速发展、进步的背景下，屏蔽抗干扰也衍生出多种方式，如静电、编制、包扎、金属皮、双层、金属隔网等。静电屏蔽主要是将屏蔽体单端接地，而双层屏蔽多是在高电路灵敏度以及强干扰电场的情况下使用。不过这种方式在使用中需要注意到，外屏蔽层与内屏蔽层之间只能有一个连接点，并且两者之间的距离要尽可能拉大，否则会降低屏蔽效果。编制屏蔽主要适用于信号传输的情况，也可以与包扎屏蔽、金属皮屏蔽组合使用。这三种屏蔽方式可以单独使用，要根据每种方式的特点，针对不同情况进行使用。编制方式易弯曲，具有很强的柔软性，使用寿命长，主要是对低频信号进行屏蔽。金属屏蔽隔离性较强但柔性小，作用距离较长，与包扎屏蔽同适用于射频类信号的屏蔽。金属网屏蔽主要适用于屏蔽高灵敏度接收设备的电磁波的干扰。在低频磁场干扰的情况下，屏蔽技术有着显著的作用。在制作复合屏蔽电缆中，可以将高导磁材料作为制作材料，在制作中可分为内、中、外三层，最里层为铜制铁磁，中层是磁导率高的铁磁，最外层是低磁和高饱导率的铁磁，这样干扰信号的强度层层递减，到达设备的干扰信号就会十分微弱。

2.2 滤波器抗干扰

滤波器是具有网络结构的设备，主要由电阻、电容、电感等部件组成，可以对电子设备产生的信号频率进行识别、整合、分类，并过滤干扰信号。所以，在生活中，可以将滤波器作为平台，直接消除信号中的特点波段的频率，达到干扰传输受限的目的。滤波器也可以减少电子设备的干扰信号，削弱电气对机械电子设备的影响。滤波器可以根据信号分为高通、低通、带阻、带通四种，不同的信号处理又分为模拟、数字两种，在对信号频率识别和归类后，只允许部分信号频率通过，有效清除电气干扰。由于滤波器的种类不同，在选择滤波器上，要根据其性质和功能，选择合适的型号。比如，消除低频干扰就需要选择高通滤波器，压制高频干扰需要选择低通滤波器。较为常用的滤波器型号包括C型滤波器、π型滤波器、T型滤波器和L型滤波器。选择滤波器时，可以先用干扰仪器获取干扰源的频率和干扰波数值，根据得出的数据再进行选择。需要注意的是，对直流电源的电子设备过滤高频纹波，可以将并联电容安装在电源处。电磁干扰滤波器的主要工作方式有两种：一是消除滤波器内部非工作信号频率，抵抗电气对电子设备的干扰；二是阻止信号通过，将非工作信号反射回信号源，减少对设备的电气干扰。

2.3 接地抗干扰

接地抗干扰对电子设备的运行稳定性具有显著的作用。其他方式在消除电气干扰的同时，会对电子设备产生危害，所以在不损害设备的基础上，发现了接地抗干扰方式。理论上，将机壳底、器件和电源同地连接，所形成的公共地作为机电设备电压测量的实际地点，但在连接的过程中出现错误的连接方式，会使直流信号和交流信号相互干扰。对此可以在交流接地中使用电容耦合的方式，在滤波设备附近选择接地位置。合理地进行接地可以保证设备运行的稳定性与安全性，也可以减弱偶发电压对设备的冲击伤害。一般电子设备的地线包含三条种类，每种地线的用途都不一样，一条与机壳进行连接，并与交流电源的地线相互连接；一条连接数字接收设备与信号设备，也称为信号地线；还有一条主要连接继电器与电动机设备，又称为噪声底线。当电子设备需要交流电源为其供电时，要避免公共地线不均匀产生的干扰源，需要将电源地线与保护地线相连接，有效抑制干扰现象。

2.4 隔离抗干扰

隔离抗干扰可以将电子设备中通过导线进行传输的电气干扰进行隔离，从而实现抵抗电气干扰的目标。电气隔离原理是减少两个不同电路之间的干扰，重点将电回路、电源支电路与电气系统进行相互隔离，从而保证电气系统不受电气干扰。隔离变压器是隔离抗干扰方式中最常使用的设备，在选择隔离变压器的过程中，要明确设备电源与实际电压等级，不能选用自耦变压器，尽量使用变压比为1的隔离变压器，避免设备实际电压等级与电源电压相同的情况出现电气干扰，针对安全性要求高的场所，需选用专业的隔离变压器。不可选用自耦变压器的原因在于，设备本身不具有绝缘功能，无法用来进行电气隔离。

结论：综上所述，在机械电子设备中存在的常见电气干扰问题，是需要工程技术人员不断解决的重要问题，也是现在电子设备行业不断发展的方向。电气干扰会让电子设备的使用寿命不断减少，影响电子设备的使用效果。所以，要对电气干扰的解决措施进行研究发展，探讨出科学合理的抗干扰措施。本文提出了四种常见的电气干扰问题，并提出了四种抗干扰措施，希望对电子设备的抗干扰工作提供有效的借鉴和帮助。