电磁兼容测试的一些思想内涵探讨

康 爽

（山东普测计量检测有限公司）

0 引言

电磁兼容是一个随着应用技术的发展和人们解决问题的实际需要，蓬勃发展起来的实用学科［1］。随着相关工程技术人员研究的不断深入，其内容越来越丰富多彩，也更生活化［2］，各种内容之间的联系越来越纷繁复杂，区别也越来越可圈可点。各种相关技术研究成果已经非常丰富，本文将从思想角度做一些分析。

1 电磁兼容简介

1.1 电磁兼容定义

电磁兼容，是指在一个公用的环境中工作的多个电子电器设备能够同时正常运行，而不会相互影响彼此的正常性能；而电磁兼容测试是随着现代科学技术的发展，出于对人体和设备安全考虑的需要，而兴起的一门内容丰富的测试技术［3］。

1.2 电磁兼容分类

按照干扰信号传递方向的不同，分为电磁干扰（EMI）测试和电磁敏感度（EMS）测试两大类，如图1所示。

图1 电磁兼容性两大分类

图2 电磁兼容具体测试项目

2 辩证法简介

2.1 唯物辩证法简介

辩证法，这里偏重指唯物辩证法，是由马克思等人从大量生活实践中探索而发展出来的、分析理解客观世界的一整套方法理论［4］。

唯物辩证法指出，世界万事万物是永远运动和普遍联系的，而运动的法则主要是依据一切事物内部的客观存在的“一分为二”的矛盾性构成的辩证运动法则；联系的纽带与方法主要是客观存在的既对立又统一为核心的一系列辩证原理组成的纽带。

2.2 唯物辩证法三大范畴

唯物辩证法的三个重要范畴是“联系”、“发展”和“矛盾”。联系的根本内容是矛盾，发展的根本动力也是矛盾，唯物辩证法两个总特征由矛盾决定，矛盾的观点是唯物辩证法的根本观点，是唯物辩证法的实质和核心。如图3所示。

图3 唯物辩证法三大范畴

2.3 唯物辩证法两大特征

唯物辩证法两大特征是“普遍联系”和“永恒发展”。其中“普遍联系”是指唯物辩证法用普遍联系的观点看待世界，世界上的一切事物都处于相互影响、相互作用、相互制约之中，反对以片面或孤立的观点看问题。而“永恒发展”是指世界是一个过程，过程是由状态组成的，状态是过程中的状态。

2.4 唯物辩证法三大基本规律

唯物辩证法有三大基本规律：对立统一规律、质量互变规律、否定之否定规律。如图4所示。

图4 唯物辩证法三大基本规律

3 数学及物理模型思想简介

3.1 数学物理模型思想简介

数学的或物理的模型，是从大量有普遍性的生产生活实践中经过抽象、提炼而推导出的理想化实验模型。其中蕴含的各种思想，大都反映了人们处理相关实际问题所采用的具体思维方式和问题本身的种类。

3.2 数学物理模型思想特点

这些模型大多摒弃了很多次要因素，而专注于一个实验过程的主要因素。虽然不存在于现实生活中，在结合实际实验过程后经过一定的推演却能很好地指导实验研究分析。这些模型往往是人们研究各类数学或物理问题的重要基础和抽象起点，可以说源于实际问题的分析而又反过来促进实际问题的解决。

4 电磁兼容理论中的辩证法思想分析

结合笔者曾经的工作体会作如下举例分析。

3)水树在低温下的生长速率变化与XLPE材料在低温下的力学特性密切相关。在低温下材料的弹性模量更高，水树空洞被拉长，从而形成分枝状特征并导致水树尖端电场增强。

电场辐射发射、磁场辐射发射和传导骚扰电压测试，这三者是需求量比较高的电磁骚扰（EMI）测试。其中前两者是测试骚扰通过无形空间传播的能力，后者则是测试骚扰通过有形线缆传播的能力。

4.1 高频条件下的两种骚扰分析

交变电流按其本身的特性，或者说按照麦克斯韦方程，在高频时容易向外辐射电磁能量，而且频率越高辐射能力越强，即对外产生的EMI骚扰越大。这时用电设备本身很难靠有形的电线电缆“束缚”住电磁能量，而是可以等效为一个天线，以辐射方式大量向外界无形空间传送这些能量。这时虽然辐射性骚扰和传导性骚扰都存在，但以辐射性骚扰为主，辐射性骚扰成为两种骚扰这一对矛盾的主要方面，而可以忽略用电设备内残存的少量传导性骚扰，传导性骚扰成为次要方面。这就是在这种测试情况下，对高频时传导骚扰和辐射骚扰这一对矛盾的主要方面和次要方面的分析。

4.2 低频条件下的两种骚扰分析

同理，交变电流按其本身的特性，在低频时辐射能力不强，而是容易被束缚在用电设备内。此时已是在有形的电线电缆内部的传导骚扰为主，传导骚扰成为两种骚扰这一对矛盾的主要方面，而可以忽略通过无形空间形成的少量辐射骚扰，辐射性骚扰成为次要方面。这时辐射性骚扰和传导性骚扰仍然都存在，但以主要的传导性骚扰为主，而可以忽略用电设备残存的辐射性骚扰。这又是对低频时，传导骚扰和辐射骚扰这一对矛盾的主要方面和次要方面的分析。

高频和低频，相反的两种条件下相反的结果，却又是相对而言的，彼此不可缺少。没有了高频，低频便无从谈起，没有了低频，高频这个说法也欠妥。这又对应了对立统一规律。

4.3 高频条件下电场与磁场辐射的分析

而对于电场辐射发射和磁场辐射发射，虽然两者都是借助于无形空间的，由于产生机理的不同，却又各有其相对立的特点。

在测试电场辐射发射的情况下，是根据实际测试的需要，将其等效视为一个线电流天线，电流在直线形通路里的快速交变产生了对外界空间电辐射的电场分布；而在测试磁场发射的情况下，则是根据实际需要将用电设备等效视为一个环电流天线，电流在环形通路里的快速交变产生磁通量，磁通量进一步向外辐射产生了对外界空间磁辐射的磁场分布。

同样一个用电设备，根据不同的需要，可以不断转化为不同的骚扰模型，即这些模型是普遍联系并可以相互转化的。这就体现了唯物辩证法“普遍联系”的特征。这即是唯物辩证法在电磁兼容测试中具体问题具体分析的一个实例，在这里辩证法本身可以抽象于电磁兼容测试的实际环境中，反过来又可以用于分析测试过程中的具体问题。

再者，用电设备对外界造成的电磁骚扰从辐射为主到传导为主的转化，显然在其中起关键作用的是频率。在高频时用电设备通过无形空间对外辐射能力很强，随着频率的逐渐降低，用电设备对空间造成辐射性骚扰的能力一点点减弱而逐渐转向通过电线电缆对互联设备造成传导性骚扰。至于这两种骚扰的取舍，还是要看实际问题。这种从辐射发射到传导发射的转化，或者说矛盾主要方面转化成矛盾次要方面，同样还有反过来传导发射到辐射发射的转化，或者说矛盾次要方面转化成矛盾主要方面，即是一个矛盾转化的过程；而从一种发射转化到另一种发射，必然会经过一个临界点，在这里就是要经过一个人为设定的频率点，频率一点点地升高或降低即量变，变化到一定程度经过这个特定的频率点后自然会产生质变，导致用电设备从一种主导的发射状态转换成另一种主导的发射状态，这个过程正对应了质量互变规律。

5 电磁兼容测试环境的模型化思想

5.1 来源

电磁兼容测试技术，包括干扰测试和抗干扰测试，都是用人为设置的场地和设备去尽量逼真地测量用电设备产生的主要干扰的强度，或尽量逼真地模拟真实环境中产生的主要骚扰，当然视不同的实际情况还要考虑一些附加因素。

而真实的电磁环境本身是非常复杂多变的，同一时刻往往包含多种形式的干扰因素，典型的比如EMI的辐射骚扰、传导骚扰、谐波失真和EMS的周波跌落、浪涌冲击、快速脉冲群等等。而在某一项具体的测试中，通常不需要也不可能同时测多个因素的强度。不论是多个干扰同时作用的综合结果、还是各个干扰各自的结果，具体实践中往往是根据实际需要一次只测一种干扰。这样就需要从真实的综合的电磁环境中分离出其中某种需要的自然干扰因素，再用人造设备来模拟实现这种自然因素。笔者暂且认为这就是电磁兼容测试中蕴含的单一因子模型思想，或者说是物理模型思想。

5.2 特点

这种模型本身是一种理想化的模型，即一次只考虑一种因素的真实存在状态，而把其他因素完全视为零来处理。它一方面是进一步分析问题的重要基础，而另一方面则在现实中不存在，所以在实际测试中需要借助于一些合适的设备、工具或正确的测试布置在最大程度上摒除其他因素的影响。这种情况可见于各种电磁兼容测试，例如辐射发射、谐波失真、周波跌落等等。

6 电磁兼容测试的“总与分”的转化思想

接续上文所说的复杂电磁环境和单一因子模型，并考虑电磁兼容本身按惯例分为干扰和抗干扰，可将各种名目繁多的测试项目进行条理化分类，从而使得对电磁兼容问题的研究分析更加条理分明和有所辅助。

按照骚扰传播的方向，电磁兼容问题分为电磁干扰问题和电磁抗干扰问题两大类。

6.1 电磁干扰问题：

或者按骚扰信号传播的介质分为传导类骚扰和辐射类骚扰，或者按骚扰信号的频率分为高频类骚扰和低频类骚扰，等等。而这每两种骚扰信号都有或类似或相反的性质，在对其生成机制有充足了解的基础上是有可能从其中一种骚扰的某些性质推得另一种骚扰的某些性质的，这对电磁干扰问题的研究无疑是有益的。

6.2 电磁抗干扰问题

按照用电设备所受到的干扰信号波形的特点，快速脉冲群测试中的脉冲群本身可视为若干单个高压脉冲的有序组合。

而单个高压脉冲或者将其波前时间适当缩短而电压回落时间适当拉长，即形成浪涌测试波形；或者将脉冲群幅度反向降低到用电设备额定电压的某一百分比，比如0%或40%或70%等，又形成电压暂降测试，而其中的0%又是电压暂降的特殊情况即短时中断；再者，快速脉冲群的波形如果在一定幅度范围内加以任意化，即使得用电设备的供电电压在一定范围内任意变化，则可形成电压变化和波动现象。而前者快速脉冲群、浪涌电压、电压暂降和中断都可视为电压变化的各种特殊变化形式。

由此可知，施加给用电设备的各种干扰波形之间是可以相互联系和转化的，这又体现了唯物辩证法的“普遍联系”特征和“质量互变规律”。从而同样可以在对其生成机制有充足了解的基础上，从其中一种干扰波形的某些性质推广得到其他波形的某些性质，进而从其中一种干扰波形的对设备正常工作的影响结果，推得其他波形对设备可能会有的影响结果。即各种不同形式的抗干扰测试之间，在一定程度上是可以相互贯通的，这同样对电磁干扰问题的研究是有益的。

7 结束语

电磁兼容测试技术中的很多测试步骤和特点来源于电子电路理论和电磁场理论，而电子电路理论和电磁场理论中的各种公式定理背后蕴藏着各种丰富多彩的变化规律。这些规律本身来源于理论和实践分析经验，而恰当地加以利用，又可以反过来服务于进一步的理论和实践分析，即“理论源于实践、高于实践，而又服务于实践”。本文对这些规律做了初步定性的探讨，可供相关从业人员的具体工作提供一些参考。