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    KMR磁致伸縮液位計的電磁兼容設計

    來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2021-03-05 10:32

      

    1、前言
           電磁兼容(EMC)是對電子產品在電磁場方面干擾大?。‥MI)和抗干擾能力(EMS)的總和評定,是產品質量最重要的指標之一。電磁兼容是研究在有限空間、時間、頻譜資源條件下,各種用電設備(廣義還包括生物體)可以共存,并不致引起降級的一門學科。隨著電器電子技術的發展,家用電器茶品日益普及和電子化,廣播電視、郵電通訊和計算機網絡的日益發達,電磁環境日益復雜和惡化,使得電器電子產品的電磁兼容性EMC、電磁干擾EMI與電磁抗EMS問題也受到各國政府和生產企業的日益重視。電子、電器產品的電磁兼容性(EMC)是一項非常重要的質量指標,它不僅關系到產品本身的工作可靠性和使用安全性,而且還可能影響到其他設備和系統的正常工作,關系到電磁環境的保護問題。正因為如此,近些年國內在軌道列車、電子設備機箱、新能源汽車等眾多領域廣泛開展與EMC相關的技術研究。在國內,儀器儀表領域盡管目前還沒有強制性要求,但已經收到廣泛關注,中煤科工集團上海研究院陶城等人開展了儀器儀表產品功能安全評估測試技術研究與分析。稱的熱河克羅尼儀表有限公司與河北省儀器儀表工程技術研究中心合作,結合自身開發的KMR磁致伸縮液位計將打入國際市場的技術需求,開展了電磁兼容設計及試驗檢測工作,并積累一些有益的經驗。
    2、儀器儀表電磁兼容設計的必要性
          為了規范電子產品的電磁兼容性,所有的發達國家和部分發展中國家都制定了電磁兼容標準。電磁兼容標準是使產品在實際電磁環境中能夠正常工作的基本要求。之所以稱之為基本要求,也就是說,產品及時滿足了電磁兼容標準,在實際使用中也可能會發生干擾問題。大部分國家的標準都是基于國際電工委員會(IEC)所制定的標準。
           歐共體政府規定,從1996年1月1日起,所有電器電子產品必須通過EMC認證,加貼CEbiaozhiho9u才能在歐共體市場上銷售。此舉在世界上引起廣泛影響,各國政府紛紛采取措施,對電器電子產品的EMC性能實行強制性管理、國際上比較有影響的,例如歐盟2004/108/EC指令(即EMC指令)、美國聯邦法典CFR47/FCC Rules等都對電磁兼容認證提出了明確的要求。
           國內對EMC還沒有強制要求,但對于國內設計的儀表也可以說是亮點,是技術的飛躍。相應的國內標準號為GB/T17626,由于磁致伸縮液位計為低功耗測量儀表,無大功率發射元件盒電路,因此不考慮儀表對外電磁干擾(EMI)問題,只考慮儀表受外界干擾(EMS)問題,重點分析靜電干擾、電源跌落、快速脈沖群、工頻干擾、射頻傳導干擾,目前電磁敏感性(EMS)限制采用標準和限制指標。
    磁致伸縮位移傳感器
    3、電磁干擾和電磁兼容設計方法
    (1)防靜電放電干擾
           靜電放電方式分接觸放電和空氣放電。接觸放電:試驗發生器的電極保持與受試設備接觸,并由發生器內的放電開關激勵放電的一種試驗方法??諝夥烹姡簩⒃囼灠l生器的充電電極靠近設備并由火花對受試設備激勵放電的一種實驗方法。放電電極與被測試體之間是通過空氣放電的,而接觸放電是放電電極與被測物體接觸后通過高壓開關放電。兩種放電方式都是對儀表外殼進行放電。
           設計時防靜電方法是采用金屬外殼,使用時金屬外殼接地,使靜電電荷迅速流回大地,線路板走線與金屬外殼間隙要大,防止空氣放電。
    (2)EMF射頻輻射
           射頻干擾(RFI)是指無線頻率干擾,工程中,鎖骨戶的輻射干擾源大致分為兩類:類似于對稱振子天線的非閉合載流導線輻射源。由于電偶極子和磁偶極子是上述兩類源的最基本形式,實際的輻射源在空間某點產生的場,均可由若干個基本源的場疊加而成。因此通過對電偶極子和磁偶極子所產生的場進行分析,就可以得出實際輻射源的遠近場及波阻抗和遠、近場的場特性,從而為抗干擾設計提供良好的理論依據。
           一般采用良好接地的金屬網或罩實現電磁屏蔽,既可防止外來電磁場干擾,又可防止本身電磁場輻射對外界的干擾。采用高導磁材料罩實現磁屏蔽,可防止磁場干擾。電磁屏蔽的原理是由金屬屏蔽體通過對電磁波的反射和吸收來屏蔽輻射干擾源的遠區場,即同時屏蔽場源所產生的電場和磁場分量。頻率越高屏蔽效果越好,干擾衰減越大。通過屏蔽材料屏蔽效果可以看出,鐵屏蔽效果比較高,根據實際需求和價格因素考慮,我公司一般選用鋁殼作為屏蔽殼,很好的解決了射頻輻射干擾。
    (3)電快速脈沖群干擾
           試驗波形電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗,目的是驗證由閃電、接地故障或切換電感性負載而引起的瞬時擾動的抗干擾能力。因此,受試設備受到的干擾實際上是傳導與輻射的結合。很明顯,傳導和輻射的比例將和電源線的長度有關,線路越短,傳導成分越多,而輻射比例越??;反之,輻射比例就大。由此可見,試驗用的電源線長短,電源線離參考接地板的高度,乃至電源線與受試設備的相對位置,都可成為影響試驗結果的因素。因此,為了保證試驗結果的可重復性和可比性,注意試驗配置的一致性就變得十分重要。
    (4)射頻傳導騷擾設計
           傳導干擾是指通過導電介質把一個電網絡上的信號耦合(諧波干擾)到另一個電網絡。射頻傳導騷擾是通過電源線或信號線傳導的,其頻率比射頻輻射傳導低,標準規定射頻測試范圍10KHz~80MHz,本部分所涉及的干擾源,通常是指來自射頻發射機的電磁場。該電磁場可能作用于連接安裝設備IDE整個電纜上。雖然被騷擾設備(多數是較大系統的一部分)的尺寸,比騷擾頻率的波長小,但輸入和輸出線,例如電源線、通信線、接口電纜等,由于其長度可能是幾個波長,則可能成為無源的接收天線網絡。由于電源線在現場多為電纜線,所以干擾也多為共模干擾。
    (5)浪涌保護
           浪涌過電壓來源于雷電:直擊雷、感應雷擊(感性耦合或是阻性耦合);電網的切斷,其中包括手動切換或是自動投切;附近其它負載的投切,特別是大功率泵、閥門的開啟與關閉。如何降低浪涌通過電壓的危害,使用電涌保護器;將浪涌過電壓轉移入地;極高的通流能力;非??斓捻憫芰?;傲虎絕大多數的敏感負載;處理瞬時脈沖對元件損害的最好辦法是將瞬時電流從感應原件引開。TVS二極管在線路板上與被保護線路并聯,當瞬時電壓超過電路正常工作電壓后,TVS二極管便產生雪崩,提供給瞬時電流一個超低電阻通路,其結果是瞬時電流通過二極管被引開,TVS二極管自動回復高阻狀態,整個回路進入正常電壓。許多元件在承受多次沖擊后,其參數及性能會產生退化,而只要工作在限定范圍內,瞬態電壓一致二極管將不會產生損壞或退化。
    4、結論
           伴隨著國內產品與國際接軌的需求,儀器儀表類產品的EMC檢測將成為產品質量最重要的指標之一,EMC檢測的重要性將更加顯現。目前EMC的應用領域已經涵蓋了工業控制系統、石油化工、核電能源、軌道交通、汽車、儀器儀表等諸多領域。隨著功能安全評估項目標準不斷完善,越來越多企業相關人員將投入這一功能安全領域,人民的生活將會變得更加安全。


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