關于航空系統(tǒng)電磁干擾及預防措施的討論關于航空系統(tǒng)電磁干擾及預防措施的討論【摘要】本論文主要闡述了電磁干擾的含義、分類、危害以及干擾源的相關知識,重點介紹了飛機系統(tǒng)內的干擾源情況;對電磁兼容性設計的定義、設計指南以及各種傳輸線的適用頻率做了具體的解說,并且主要分析了電纜應用設計的相關問題;提出了電屏蔽、磁場屏蔽、接地、搭接和設置靜電放電裝置以及絞扭線等六種最常用的預防抑制措施并對其作了進一步的分析和說明;最后提出了只要我們能正確的認識了解電磁干擾,做好相應的預防抑制措施,就能在很大程度上降低電磁干擾的危害。關鍵詞:電磁干擾預防抑制Abstract:Thethesismainlyelaboratedelectromagneticinterference'smeaning,classification,damageanddisturbancesourcerelevanceknowledge,briefedinaircraftsystem'snoisesourcesituationwithemphasis;onthedefinitionofelectromagneticcompatibilitydesign,designguidelines,andtheapplicationofthetrequencyoftransmissionlineshavedoneaspecificexplanation,andhasalsoanalysedtheelectriccableapplicationdesignrelatedquestion,proposedmangneticfieldshield,groundconestion,joiningandsetupthestaticdischargedevice,andsoon,whichmostlycommonlyusedpreventionbrakingmeasureandhasmadethefurtheranalysisandexplandtion.Finally,aslongaswecancorrectlyunderstandtheelectromagneticinterferceanddoagoodjobinthecorrespondinginhibitionmeasures,andthedamagebeinglikeingtoreducetheelectromagnetismdisturbancetoagreatextentKeywords:ElectromagneticinterferenceThepreventionofinhibition目錄1.概述 12.電磁干擾與電磁兼容性設計 12.1電磁干擾 12.1.1電磁干擾的危害性 12.1.2電磁干擾的分類 22.1.3電磁干擾源 22.1.4飛機系統(tǒng)內的干擾源 42.2電磁兼容性設計 52.2.1電磁兼容性定義 52.2.2電磁兼容性設計指南 52.2.3各種傳輸線的適用頻率范圍 62.2.4電纜應用設計 73預防抑制措施 83.1磁屏蔽 83.1.1磁屏蔽的根本原理 83.1.2磁屏蔽應用條件 93.2接地 93.2.1電子設備接地的目的 93.2.2信號接地 103.2.3電子電路的接地 123.2.4運動系統(tǒng)的接地 133.3搭接 143.3.1搭接的目的 143.3.2設計要求 143.3.3飛機上必須搭接的部位 153.3.4搭接的方法 153.4設置靜電放電裝置 154.結論 15結束語 17謝辭 18參考文獻 191.概述隨著科學技術的開展,航空、航天技術裝備自動化和電子化水平的不斷提高,電磁干擾和電磁兼容性問題也日益突出。在惡劣的電磁環(huán)境中,射頻能量具有很大危害性,輕者危及人體健康,降低電子設備、軍械系統(tǒng)的使用性能,從而使裝備不能完成預期的任務;重者危及含電爆裝置的軍機以及燃油,造成機毀人亡事故。因此,有必要在這方面進行更深入的研究和分析,以提高航空系統(tǒng)工作的可靠性。本文主要對電磁干擾及預防措施進行討論。2.電磁干擾與電磁兼容性設計2.1電磁干擾2.1.1電磁干擾的危害性所謂電磁干擾就是指由于無用信號或電磁騷擾(噪聲)對有用電磁信號的接收或傳輸所造成的損害。而電磁噪聲是指不同于任何信號的一種電磁現(xiàn)象,它通常是脈動的和隨機的,也可以是周期的。電磁干擾所產(chǎn)生的危害主要有以下三方面:1對電子系統(tǒng),設備的危害電磁干擾會破壞或降低電磁設備的工作性能。高強度的射頻近場效應可能使日光燈起暉,強烈的電磁干擾可能使靈敏的電子設備因過載而損壞。一般硅晶體管發(fā)射極與基極之間的反向擊穿電壓為2?5V,很易損壞。電磁干擾引起的尖峰電壓能使發(fā)射結和集電結中某點雜質濃度增加,導致晶體管擊穿或內部短路。在強射頻電磁場下工作的晶體管會吸收足夠能量使接溫超過允許溫升而導致?lián)p壞。大多數(shù)情況是電子設備(包括電子計算機等信息技術設備)在電磁干擾作用下,性能暫時降低(信息傳遞出錯,動作失誤,工作反常),甚至無法正常工作。當電磁干擾一旦消除后,設備又會恢復正常工作。2對武器裝備的危害現(xiàn)代的無線電發(fā)射機和雷達能產(chǎn)生很強的電磁輻射場。電磁干擾能量可能引起易燃易爆物的起火或爆炸,造成武器裝備的失靈,儲油罐的起火爆炸,帶來巨大的經(jīng)濟損失和人身傷亡。3電磁能對人體的危害電磁能量通過對人體組織器官的物理化學作用會產(chǎn)生有害的生理效應。電磁輻射對人體的危害表現(xiàn)為熱效應和非熱效應兩方面。電磁輻射通過對細胞加熱增加血液的流通和發(fā)熱,并使外部感覺神經(jīng)末梢受到加熱刺激作用產(chǎn)生病理,生理和神經(jīng)反響稱為熱效應。在射頻輻射場中,人體最容易受傷害的部位和器官有眼睛,睪丸,大腦,神經(jīng),皮膚,血液等。強烈的微波照射還可能引起血液中的白細胞和紅細胞數(shù)目減少,損壞骨骼組織的生長和破壞骨髓等。電磁輻射引起人體病癥有:頭暈,乏力,記憶力減退,多汗。脫發(fā)和睡眠障礙等。因此電磁輻射已經(jīng)成為必須予以控制的環(huán)境污染的內容之一。2.1.2電磁干擾的分類自然干擾源包括地球上各處雷雨,閃電產(chǎn)生的天電噪聲,太陽黑子爆炸和活動產(chǎn)電磁干擾源可分為自然干擾源和人為干擾源兩大類。生的噪聲及銀河系的宇宙噪聲。天電噪聲的能譜主要集中在20MHz以下,宇宙噪聲的能譜在20MHz?500MHz頻率范圍內。所以在這些頻率范圍內工作的電子設備可能受其影響。人為干擾源是由機電或其他人工裝置產(chǎn)生的電磁干擾,它包括:各種無線電發(fā)射機;工業(yè)、科學和醫(yī)用(I.S.M)射頻設備;架空輸電線,高壓設備和電力牽引系統(tǒng),機動車輛和內燃機;電動機,家用電器,照明器具及類似設備;信息技術設備;靜電放電和電磁脈沖等。除上述分類方法外,從電磁干擾屬性來分,可以分為功能性干擾源和非功能性干擾源。功能性干擾源指設備實現(xiàn)功能過程中造成對其設備的直接干擾;非功能性干擾源是指用電裝置在實現(xiàn)自身功能的同時,伴隨產(chǎn)生或附加產(chǎn)生的副作用,如開關閉合或切斷產(chǎn)生的電弧放電干擾。從電磁干擾信號的頻譜寬度來分,可分為寬帶干擾源和窄帶干擾源,它們是相對于指定感受器的帶寬達或小加以區(qū)分的。從干擾信號頻率范圍來分,可以把干擾源分為工頻與音頻干擾(50Hz及其諧波)甚低頻干擾源(30Hz以下),載頻干擾源(10KHz?300KHz),射頻及視頻干擾源(300KHz?300MHz),微波干擾源(300MHz?100GHz)。2.1.3電磁干擾源1發(fā)射機通訊,播送,電視,遙控,遙測,雷達等發(fā)射機都要發(fā)射很強的電磁波,它對于相應的接收機來說是有用的信號源,到達傳遞信息的目的,但對于其它電子設備和儀器來說那么是電磁干擾源。一臺發(fā)射機有基波發(fā)射,諧波發(fā)射和非諧波寄生發(fā)射等幾種形式。這些發(fā)射不僅能經(jīng)過天線和機箱本身向外輻射,還能沿著與機箱連接的信號或電源傳導。2接收機的無用輻射無線電和電視接收機這類裝置中采用外差式檢波,其目的是為了提高靈敏度和選擇性,但是由外差式檢波帶來的無用輻射卻是很強的。首先,本地振蕩器產(chǎn)生一定強度俄無用輻射,特別是電視接收機的偏轉電路產(chǎn)生的無用輻射常常干擾其它機器正常工作。3工業(yè)、科學和醫(yī)用射頻設備一切為工業(yè),科學和醫(yī)療目的而產(chǎn)生射頻能量的設備簡稱為I.S.M射頻設備。這類設備包括用于工業(yè)加熱的射頻振蕩器,焊接機械,醫(yī)療用射頻設備和超聲儀器等。它們雖然沒有發(fā)射天線,但是由于機箱的屏蔽和接地不良以及電源濾波性能不佳等因素,電磁能量將穿透機殼進入機箱內部在敏感部件上產(chǎn)生感應電勢,并且機箱的連接電纜由于處在外界干擾場中將在外表及外皮上產(chǎn)生感應電流進入內部引起傳導干擾,射頻干擾電磁場可以從天線,高頻放大器,混頻器,中頻放大器等處進入接收機。這些部位是接收機的低電平點,干擾侵入后影響程度較大。這類設備的射頻功率一般都很大,因此產(chǎn)生的電磁干擾也就特別嚴重。甚至會影響操作人員的健康。4信息技術設備及工業(yè)控制設備信息技術設備是指對輸入數(shù)據(jù)進行演算,數(shù)據(jù)變換,傳送等處理的設備,以及數(shù)據(jù)的輸入輸出設備。這類設備內部的干擾源主要是開關電源,時鐘振蕩器,頻率變換器及脈沖信號。開關電源與時鐘振蕩器所產(chǎn)生的電磁干擾主要是它們的基波與諧波,屬窄帶干擾;而脈沖信號那么是一種頻譜很寬的寬帶干擾源。計算機進行信息處理是所產(chǎn)生的信息泄漏與發(fā)射,將造成信息被竊收的危險?？煽毓枵骱驼{速系統(tǒng)的電流波動往往很大,在電網(wǎng)中將產(chǎn)生浪涌電流,造成電網(wǎng)電壓瞬間跌落和電源波形畸變,因此它們對電網(wǎng)的污染十分嚴重。5旋轉電機,電開工具電機在啟動,工作和切斷時都會產(chǎn)生電磁干擾源,特別是當它們頻繁地接通,斷開感性負載時,產(chǎn)生的干擾更嚴重。6熒光燈、氖燈及類似設備熒光燈,氖燈是根據(jù)電擊穿原理工作的,電擊穿瞬間會產(chǎn)生射頻噪聲。這種干擾可以通過等本身向外輻射,也可以由連接熒光燈的電源線引起傳導發(fā)射。熒光燈在工作時,由于導電離子不規(guī)那么地碰撞管壁,還會產(chǎn)生射頻噪聲。7發(fā)動機點火系統(tǒng)發(fā)動機點火系統(tǒng)的火花塞,工作時會產(chǎn)生電磁干擾8變壓器,變頻器,變流器及類似設備9靜電當兩種介電常數(shù)不同的絕緣材料發(fā)生直接接觸,特別是發(fā)生相互摩擦時兩者會發(fā)生電荷的轉移而各自帶有不同的電荷,這種作用稱之為靜電充電。飛機、車輛、用電設備及人體都會積累電荷成為帶電體。飛機在空中高速飛行時。灰塵,沙粒,雨點,雪花等質點撞擊飛機外表,使其帶電,通常飛機對地電壓可達十幾千伏,因此要把系統(tǒng)或設備內所有金屬構件用導電條連接起來以消除在該系統(tǒng)中的任何兩個金屬物體之間由靜電感應而引起的電位差。2.1.4飛機系統(tǒng)內的干擾源系統(tǒng)內干擾大局部是由機載設備產(chǎn)生的,因此可以按機載設備的種類吧它歸納如下:1無線電發(fā)射設備干擾飛機上的通訊,導航,雷達等無線電設備都有大功率的發(fā)射機,其中高頻單邊帶無線電臺是最難控制的干擾源,它的發(fā)射功率達數(shù)百瓦,頻率在(2-30)MHz范圍,使用非定向天線。超短波調幅通訊電臺使用頻率在(100-150)MHz,發(fā)射功率也達數(shù)十瓦。它們除了通過天線發(fā)射電磁波以外,還通過機殼,電源線,控制線向周圍輻射電磁干擾,在發(fā)射信號中除了調諧頻率的有用電磁波外還產(chǎn)生諧波和各種調制交調干擾電磁波,在它們進行收發(fā)工作時,整個飛機系統(tǒng)內將產(chǎn)生較大的復雜的干擾場。2脈沖數(shù)字電路和開關電路干擾隨著電子設備和計算機等機載設備增多,大量設備采用數(shù)字電路工作于開關狀態(tài),由于數(shù)字脈沖電流和電壓波形的上升前沿很陡,其中包含著豐富的高次諧波分量,它們不僅傳到電源線中,而且還向周圍空間輻射,這是一種頻譜較寬的干擾源,機載計算機中的時鐘振蕩器,數(shù)據(jù)總線以及各種門電路、觸發(fā)器等都會產(chǎn)生輻射干擾。3帶有控制開關的電感性電氣設備干擾在飛機上存在許多電感性的電氣元件,如風扇電機;液壓電泵、舵面和副翼操縱的電動舵機、起落架收放驅動電機等,它們都是含有鐵心線圈的電感性負載,當采用開關按鈕或繼電器觸頭來控制通-斷轉換時,就會在電路中產(chǎn)生前沿很陡的瞬變電壓干擾,一般上升時間在微妙到納秒之間,電壓峰值可達600V,持續(xù)時間長達1ms,振蕩頻率在1MHz-10MHz之間。4旋轉設備和熒光燈干擾飛機上使用的發(fā)電機和電動機在旋轉過程中由于電刷與整流子之間的滑動接觸而產(chǎn)生的火花放電形成頻譜較寬的輻射噪聲干擾。民航客機的照明大多數(shù)采用400Hz交流供電的熒光燈,熒光燈管是充汞氬混合氣體的放電管,在放電的同時產(chǎn)生高頻振蕩,從而形成噪聲干擾,其頻譜在(0.1-5)MHz范圍,場強頻密度為(20-300)μV/KHz.5400Hz電源輸出電線干擾由于機艙內空間狹窄,電纜布線密集,由電源線電場和磁場造成的干擾占飛機各種干擾總數(shù)的30%。2.2電磁兼容性設計2.2.1電磁兼容性定義電磁兼容性是指設備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)。就是設備或系統(tǒng)在規(guī)定的電磁環(huán)境電平下,不因受電磁干擾而降低工作性能,它們本身產(chǎn)生的電磁發(fā)射亦不大于規(guī)定的極限電平,以免影響其它設備的正常工作。從而到達系統(tǒng)內的所有設備互不干擾,共同運行的目的。2.2.2電磁兼容性設計指南電子設備的兼容性設計包括:控制干擾源的電磁發(fā)射、抑制電磁干擾的傳播以及增強敏感設備的抗干擾能力。為此必須研究干擾源的發(fā)射特性、各種電磁干擾的傳播通道(傳導、感應及輻射),以及敏感設備的感受特性。在此根底上采取以下措施,使電子設備及系統(tǒng)實現(xiàn)電磁兼容性。1完善線路設計在干擾源出或在受影響的接收機處或沿耦合途徑都可以采取防護措施。在干擾源出抑制干擾就是很有效的。選擇干擾小的元器件,采用良好的電路設計和完好的屏蔽等,可以阻止或減小產(chǎn)生干擾信號,并把它封閉與干擾源內。在設計接收機電路時可以使用一些特殊電路來降低干擾。如采用限幅器、隔波電路、平衡電路、相位抵消電路、音頻濾波等。應設計和選用自身發(fā)射小、抗干擾能力強的電子線路(包括集成電路)作為電子設備的單元電路。2根據(jù)電磁環(huán)境決定防護措施。是否能形成干擾是由時域、空域、頻域、量值等因素的巧合決定的。因此要具體分析電磁環(huán)境,關注那些容易產(chǎn)生干擾、工作頻率比較接近的設備,找出易受干擾影響的線路或設備,從電路、結構、工藝、安裝等方面確定必要的防護措施,求得最正確費效比.3濾波實現(xiàn)電磁兼容的任務之一,就是采用有效手段阻塞耦合通道,包括時域和頻域的分隔。濾波就是把有用信號頻譜以外的能量加以抑制。它既可以抑制干擾源的發(fā)射,又可以抑制干擾頻譜對敏感設備、電路或元件的影響。它對抑制傳導干擾是十分有效的,但制造大容量、寬頻帶的抗電磁干擾的濾波器的價格較昂貴。在低頻范圍優(yōu)先選用有源濾波器,當空間不成問題和電源不方便的地方選用無源濾波器。在高頻范圍宜用無源濾波器,在直流(交流)電源線上、放大器電路和射極輸出電路上,常用低通平滑濾波器來衰減及其它虛假信號。切忌把濾波器的輸入輸出引線放置在一起或者把濾波器的線圈暴露在干擾場里。使濾波器良好接地極端重要,接地引線要短,不恰當?shù)慕拥啬苁篂V波器失效。4屏蔽用屏蔽體將干擾源包圍起來可以防止干擾。電磁場通過空間向外傳播,反之,用屏蔽體將感受器包封就可以使傳感器免受外界空間電磁場的影響。屏蔽技術雖然能有效的中斷近場感應和遠場輻射等電磁干擾的傳播通道,但它又可能使設備的通風散熱困難。維修不便并導致重量、體積和本錢等增加。所以設計人員權衡利弊,采用合理的措施,以最正確費效比來滿足電磁兼容性要求。5接地在電子設備中,接地時抑制噪聲和防止干擾的重要措施之一。設計中如能周密地設計地線系統(tǒng),吧地線、濾波和屏蔽正確地結合使用,往往事半功倍,有效提高設備的電磁兼容性。6合理布局合理布局包括系統(tǒng)、設備內各單元之間的相對位置和電纜走線等。根本原那么是使感受器和干擾源盡可能遠離,輸入與輸出口妥善分隔。高電平電纜及脈沖引線與低電平電纜分別敷設,通過合理布局使相互干擾減小到最小程度而花費不多。2.2.3各種傳輸線的適用頻率范圍在電子系統(tǒng)和電子設備中應用著多種傳遞信號的傳輸線,它們可以作為設備內部間和系統(tǒng)間的互連線。常用傳輸種類有平行線、屏蔽線、雙絞線、屏蔽雙絞線、同軸電纜和波導等,這些傳輸線都只能在一定頻率范圍內使用。載流導線周圍都存在電磁場,低頻磁場是主要的,磁場比電場強得多,以地為電流回路的多點接地系統(tǒng)里,回路面積大用單芯導線或平行線來傳輸信號,撿拾的干擾較大,而使用銅絲編織袋屏蔽線對低頻磁場能量實際上毫無衰減。鐵類金屬屏蔽套用在5KHz以下可以提高屏蔽效能,在5KHz以上時普通銅絲編織屏蔽套用于扼制磁場就變得較為有效。銅絲編織套的屏蔽效能在20KHz以下小于10dB,而在1MHz提高到40dB,在40MHz為100dB。單點接地電路,即不以“地〞為電流歸路或可能隔離回歸電流的任何地面。使用雙扭線來傳輸信號或作為電源線,比使用兩條平行線的電磁干擾要小的多,無論是減小發(fā)射或對外來場的撿拾都是有效的。雙扭線的效能在很大程度上取決于絞扭線的場均勻性和絞扭節(jié)距,但是雙扭線和屏蔽雙扭線只適用于100KHz以下的信號傳輸,當頻率到達1MHz時傳輸損耗大大增加。同軸電纜適用于從直流到1000MHz的寬頻帶范圍,頻率更高時損耗將增加,所以1000MHz以上就用波導傳輸信號。2.2.4電纜應用設計電子設備(分系統(tǒng)、系統(tǒng))之間的互連線是很多的,錯綜復雜,干擾可以通過互連的電纜布線從某個線路傳輸?shù)絼e的線路,也可以從電纜內輻射出來或從外場傳播到電纜內。因此正確選用電纜、合理布局、采用屏蔽與接地技術將大大減小干擾。2.2.4.1選用電纜選用電纜電線有以下原那么:1外部電源電路(例如28V直流、115V交流)一般不用屏蔽線,單芯屏蔽電纜可以用于以地為電流回路的低頻電路。2多點接地的音頻電路和電源電路用單芯屏蔽線。3單點接地的音頻電路和低頻電路用雙扭線,但凡要求隔離返回電流的地方應用雙芯絞線或同軸線。4低頻隔離要求很嚴的單點接地和多點接地電路用屏蔽雙扭線。5所有雙扭線電路應單點接地,對于采用了接地電路的低頻儀器,用單根單層屏蔽導線,而對于單端的低頻儀器那么應用單層屏蔽的雙扭線。6在同一屏蔽內的個導線應成對使用,并在同等量級的電壓電流下運行。7信號反響電路不應屏蔽。8所有信號電路(包括接地歸路)均應分到屏蔽,而且屏蔽套外面還應有絕緣保護。平衡電路應用雙扭線或有公共屏蔽套的平衡同軸線。使用各自有屏蔽套或公共屏蔽套的多線絞扭電纜時,所有屏蔽均應彼此絕緣。9高頻電路和傳輸射頻脈沖以及在寬頻范圍內阻抗匹配很重要時,用同軸電纜。同軸電纜終端所接負載阻抗應等于該電纜特性阻抗。10個三角形連接傳輸系統(tǒng)的三相線以及星形連接的三相和中線均應絞扭成一根電纜。11為防止其電源阻抗干擾,低電平信號裝置的電源線應用易產(chǎn)生干擾的設備如馬達等的電源線分開配電。最好使用同一電源。2.2.4.2電纜分類與布線要求應根據(jù)電線電纜的電壓上下、電流強弱和干擾特性對電線電纜進行分類組合,使多種線分開一定距離或扒開成環(huán)形。通常分為一次電源線、二次電源線、控制線、低電平敏感線、隔離線等幾大類,將那些電壓電流大致相當和干擾類型相似的電線成束。布線要求布線設計要盡可能的降低耦合,使敏感線盡量遠離干擾源,并盡量利用現(xiàn)存結構進行隔離。在布線設計中要防止使用過多的屏蔽,濾波或抑制二極管、在電路走線中應當把高電平電路、低電平敏感電路、脈沖電路分開,防止它們平行走線。假設無可能,需要導線良好屏蔽和接地。各種電纜需要分開的原因在于:a.敏感電路通常對交流高電平及脈沖電路產(chǎn)生的交叉干擾敏感。b.脈沖電路會輻射脈沖形式的干擾電平并產(chǎn)生可以耦合到其它電路的劇變磁場。c.交流高電平電路及電纜是其附近電纜電路的潛在輻射源。1電源線、敏感線、隔離線不可靠近電磁干擾發(fā)射線干擾大的電線束于干擾小的電線束要互相隔離開來。如果信號引線必須在有干擾的傳輸線附近通過時,那么應使它們大致相互垂直。2當不同類型的電線或電纜不得不敷設在一起時,應在隔框孔各側盡量按要求隔離。傳輸高電平能量的同軸電纜不應與無屏蔽的電纜或傳輸?shù)碗娖叫盘柕钠帘坞娎|組合在一起。所有電線電纜要盡量分散一定距離,并注意電纜走向與敷設以使干擾耦合控制到最小。3假設電源線路只允許使用單芯電線布線時,那么相線或正線盡量靠近中線或直流回線敷設。所有電源線電纜以及大于5安倍的任何電纜盡量靠近金屬蒙皮。4在同一電連接器上不應采用不同類型的電線,尤其是隔離線,敏感線不應和電源線、干擾線使用同一電連接器。2.2.4.3接地螺栓在布線操作中,圖方便省事,將多根地線捏在一起通過一條公共引線或者以地接地螺栓接地,這樣做是危險的。為了防止通過搭接引線帶來共阻抗干擾,不同束的電線不能接同一螺栓。電源回路接地、信號電路接地、屏蔽接地和接地應當分開在不同地點接地。低電平信號線切勿重迭在大電流電線的同一螺栓上。3預防抑制措施3.1磁屏蔽3.1.1磁屏蔽的根本原理屏蔽就是在電子電路中將噪聲干擾源屏蔽起來。例如將變壓器屏蔽起來,因為變壓器是一個很大的電磁干擾源。變壓器的干擾一般具有方向性,改變方向也能有效降低干擾強度。磁性材料中特別是鐵磁物質,其導磁率μ比空氣導磁率μo大幾百倍甚至數(shù)千倍,磁阻甚小。當磁力線由空氣進入磁性物質,磁力線發(fā)生屈折與畸變,當磁性材料阿布某物體包圍起來,外界磁力線由空氣進入磁性屏蔽材料中,磁力線將在磁性材料中發(fā)生強烈收縮而將空氣中的磁力線吸收過來,所以采用屏蔽以后大局部磁力線將集中在磁性材料內部,而只有少數(shù)磁通量穿入內腔。最怕受干擾的局部屏蔽起來。例如放大器的輸入回路。屏蔽分電場屏蔽和磁場屏蔽,屏蔽材料可用銅、鋁、鐵的箔片制成,也可采用鐵淦氧和坡莫合金等材料。鐵淦氧是絕緣導磁材料,可屏蔽磁場,坡莫合金是良好的導電、導磁材料,可有效屏蔽電場和磁場。在要求高的場合,可以采用多層屏蔽。3.1.2磁屏蔽應用條件磁屏蔽主要應用于低頻段,而高頻段不采用磁屏蔽,其主要原因是:1理論與實踐證明:電磁屏蔽已能滿足對磁屏蔽的要求,所以從磁屏蔽而言,磁場屏蔽作用與電磁屏蔽作用是重合的,實施電磁屏蔽的結果可以收到滿意的磁屏蔽效果。2在高頻情況下采用導磁材料進行磁屏蔽,由于磁滯損耗與渦流損耗很大。因而會引起線圈Q值下降。3磁性材料的屏蔽效能與導磁系數(shù)成正比,在高頻時,導磁率μ變低,屏蔽效能差。4磁性材料一般來講價格高,而電磁材料銅、鋁那么價格低。3.2接地3.2.1電子設備接地的目的接地?指把設備的負載、殼體或機架搭接到根本結構,為設備與根本結構之間提供低阻抗通路,為設備提供基準電位。接地技術是任何電子電氣設備系統(tǒng)都必須采用的重要技術,它不僅是保護設施和人身平安的必要手段,也是控制電磁干擾、保證設備電磁兼容性、提高可靠性的重要措施。接地原意指與真的大地連接以提供雷擊放電的通路。例如避雷針的一端埋入大地,后來成為電氣設備和電力設施提供漏電保護的放電通路的技術措施?，F(xiàn)在接地的含義早以延伸,它一般指連接到一個作為參考電位點的良導體的技術行為。其中的“地〞不一定為實際的大地,而是泛指電路和系統(tǒng)的某局部金屬電板線,它可以作為系統(tǒng)中各電路任何電信號的公共電位參考點。例如電子電路往往以金屬底座、機架、機箱作為零電位,但它們不一定和大地相連。但是為了防止雷擊對設備和操作人員造成危害,通常把機架與大地相連接。電子設備“地“與大地連接有以下作用:1提高電路系統(tǒng)工作穩(wěn)定性,假設不接地,設備和大地之間的電位差將隨外界干擾場的作用而變化,導致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定。2泄放由靜電感應在機箱上積累的電位防止電荷積累形成的高壓導致設備內部放電而成干擾。3為設備和操作人員提供平安保障。電子設備中各類電路均有電位基準,對于一個理想的接地系統(tǒng)來說,各局部的電位基準都應保持零電位,設備內所有的基準電位點通過導體連接在一起,該導體就是設備內部的地線。如都接到一個導電平面上,那么稱之為接地平面。良好的接地平面是設備不受干擾而可靠工作的根底,理想的接地平面可在系統(tǒng)中的任何地方為設備提供公共電位基點,借以消除不需要的電位差。理想的接地平面對連接線將有大的電容,而其組成局部的分段電感那么應很小。接地平面應由低阻抗材料構成,且其長度、厚度應足夠大,以使該接地平面端點間的阻抗在所有工作頻率下很低。電子電路的地線,除了提供基準電位之外,還可能作為各級電路之間信號傳輸?shù)姆祷赝泛透骷夒娐返墓╇娀芈?可見地線涉及面相當廣,通常電路和用電設備的接地按其功能分為兩大類:平安接地和信號接地。3.2.2信號接地3.2.2.1電路分類信號接地的連接對象是種類繁多的電路,因此接地的形式也是多種多樣的。信號接地的目的主要是為了防止電磁干擾,因此必須以電磁兼容性為目標選擇接地方式。復雜的大系統(tǒng)中,既有高頻信號又有低頻信號,既有強電電路又有弱電電路,既有頻繁開關動作的設備又有敏感的弱信號裝置。這樣的綜合性系統(tǒng)僅僅將電路按需要設置接地方式是不能滿足電磁兼容性要求的,還必須采用分門別類的方法將不同類型的信號電路分為假設干類。以同類電路構成接地系統(tǒng),每個地系統(tǒng)又可采用不同的接地方式。第一類是敏感信號和小信號地系統(tǒng)。包括低電平電路、弱信號檢測電路、傳感器輸入電路、前級放大電路、混頻器等。由于這些電路工作電平低,信號幅度弱小,特別容易受到干擾而失效或降級,因此它們的地線應防止混雜于其他電路中。第二類是不敏感信號和大信號電路地系統(tǒng)。它包括上下電平電路、末級放大器、大功率電路等。因為這些電路中工作電流都比較大,地線系統(tǒng)中的電流也比較大,因此必須和小信號電路的地線分開設置。否那么通過地線的耦合作用必然對小信號電路造成干擾,使電路不能正常工作。第三類是干擾源設備系統(tǒng)。它包括電動機、繼電器、接觸器等。由于這類元件在工作時產(chǎn)生電火花或沖擊電流等,往往對電子電路產(chǎn)生嚴重干擾,除了要采用屏蔽隔離技術外,地線必須和電子電路分開設置。第四類是金屬構件地。包括機殼、底板、機門、面板等。在工程實踐中按電路性質分類接地的措施還包括數(shù)字信號地和模擬信號地分開設置,交流電源的第和直流電源的地分開的措施都是抑制干擾行之有效的方法。3.2.2.2接地方式根據(jù)各種電路接地點的連接方式不同,通?？梢苑殖蓡吸c接地、多點接地、混合接地和浮地接地四種。1單點接地系統(tǒng)單點接地只有一個接地點,所有單元電路的接地線都連接到一個點上,這個點作為電位參考點,把整個電路系統(tǒng)中某結構點作為接地基準點,其它各單元的信號地都連接到這一點上。串聯(lián)式單點接地因各單元公用一條線,易引起共阻抗干擾,對于每個電路單元都有單獨的地線連接到一個接地點的并聯(lián)式單點接地。在低頻時可有效地防止各單元之間的地阻抗干擾,但在高頻時,相鄰的地線間耦合(電感性和電容性)增強,易造成各單元之間的相互干擾,而且這種并聯(lián)式接地的地線總數(shù)大大增加會導致設備重量體積增大,本錢提高。2多點接地系統(tǒng)多點接地是指設備(或系統(tǒng))中各個接地點都直接接到距離它最近的接地平面上,使接地引線的長度最短。這里說的接地平面,可以是設備的底板,也可以是貫穿整個系統(tǒng)的接地母線或設備結構框架。在直流的情況下,電流在導體截面上是均勻分布的,但對于交變電流,甚至射頻電流,由于集映效應,電流集中于外表,使導體的有效截流面積小于幾何截面積。地線的阻抗隨著頻率的上升而增加,無論從導體的射頻、電阻還是電感方面考慮,采用寬度比大的扁銅帶制作地線是合理的,特別是當?shù)鼐€長度與工作波長可比較時,地線上電流電壓呈駐波分布。地線變成了輻射天線,高頻時應盡量限制地線長度并增加地線外表的導磁率,系統(tǒng)內各設備盡量就近接地。多點接地系統(tǒng)的優(yōu)點是電路構成比較簡單,而且由于采用了多點接地,接地線可能出現(xiàn)的高頻駐波現(xiàn)象顯著減小,但是采用多點接地后,設備內部會增加許多地線回路,它們對于設備內較低電平的信號單元產(chǎn)生不良影響。3混合接地系統(tǒng)在某些電子設備中既有低頻電路又有高頻電路,這時在低頻電路局部采用單點接地,而高頻電路采用多點接地,這種接地方式稱之混合接地。對于低頻(1MHz)和公共接地面尺寸小的情況要選用單點接地方式。對于高頻(10MHz)和公共接地尺寸大的情況要選用多點接地方式。介于上述兩種情況之間的時候,一般可采用兩點多多點的混合接地方式。4懸浮接地系統(tǒng)對電設備而言懸浮接地是指設備地線系統(tǒng)在電氣上與建筑物的接大地系統(tǒng)相絕緣,這樣建筑物接地系統(tǒng)上的電磁干擾就不會傳導到設備。另一種情況是在有些電子設備中,為了防止機箱上的干擾電源直接耦合到信號電路,有意使信號電路單元的信號地線與設備機箱絕緣,這種方式屬于電路單元的浮地。浮地的設備容易出現(xiàn)靜電積累,當電荷到達一定程度后會產(chǎn)生靜電效應,在雷電環(huán)境下,靜電感應產(chǎn)生的高壓會在設備機箱與內部其它部件之間產(chǎn)生飛弧,甚至使操作人員遭到點擊。采用浮地的連接方式可使地中存在的干擾電流不致傳導耦合到信號電路。浮地連接的概念也可應用于設備內部的接地設計,使設備中的參考地與機殼隔離,可以防止機殼中的干擾電流直接耦合到信號電路。但懸浮地系統(tǒng)的干擾耦合取決于它和附近導體的隔離程度,在一些大系統(tǒng)中,往往很難做到理想浮地,除此之外,對于高頻更難實現(xiàn)真正浮地。特別是當浮地系統(tǒng)靠近高壓線時可能堆積靜電形成危害,或引起靜電放電形式干擾電流。電源的漏電、雷擊都可能在機殼與信號系統(tǒng)之間產(chǎn)生電火花,因此除了防止機構地線或附近導體有大干擾電流波動影響信號系統(tǒng)外,一般不采用浮地的接地方式。3.2.3電子電路的接地3.2.3.1單元電路的接地每個電子線路都有自身的接地電流,電路拐角附近或與其它回路交叉的任何接地回路都會引起電路間耦合或級間耦合。接地平面應防止回路電路在靈敏電路輸入端產(chǎn)生干擾電壓,解決此問題的簡捷方法是合理地安排電路元件,使接地回路短而直,盡量不交叉。3.2.3.2多級電路的接地多級電路接地點的選擇是十分重要的,接地點應選在低電平電路的輸入端,使該端最接近于基準電位。同時輸入級的接地線亦可縮短,使干擾的可能性減小。假設把接地點移到高電平,那么輸入級的地對基準地的電位差最大,地線最長,當然最容易受到干擾。因此在高電平端接地時不合理的。3.2.3.3電源饋線電子設備內部的直流電源供電系統(tǒng)往往是多個電路單元公用一個電源,為防止公用電源為電路間的噪聲耦合通道,希望在負載上所產(chǎn)生的任何交流信號都不在直流供電饋線上產(chǎn)生交流響應電壓,這就要求電源饋線盡可能降低其阻抗,需使電源饋線的分布電感減小分布電容增大,盡可能減小正負饋線之間的距離。電源接地與信號接地應彼此隔離,以較小可能的信號耦合,用以下方法可防止地電位問題。1對交流電壓、直流電壓及信號分別用單獨的接地通路。2把接地通路按直接路徑連接到最大的導體。3用接至電源公共點的假設干接地通路,使接地電路保持低阻抗。4防止用多端接地母線或橫向接地環(huán)路。5在一根接地母線中盡量少用串聯(lián)式連接并保持此類連接的電連接性能可靠。3.2.4運動系統(tǒng)的接地飛機,軍艦,導彈等物體都是以一定速度與陸地作相對運動的移動系統(tǒng),它們內部又裝備著密集而先進的電子電氣設備,為了保證系統(tǒng)內部人員、設備的平安和系統(tǒng)的電磁兼容性,必須設置專門的接地系統(tǒng)。3.2.4.1飛機的接地面飛機的接地面是采用浮地系統(tǒng),因為它們不可能連接大地,在這種接地系統(tǒng)中,所有電子電氣設備或系統(tǒng)只有相對的零電位,通常與機殼作為參考點。為了防止電流在機殼中循環(huán)流動,理想的情況是所有系統(tǒng)均以一個公共接地點為基準,但這樣會造成接地線太長,并且?guī)砹溯椛鋯栴}。因此在飛機上需要提供幾個系統(tǒng)接地點,即公組建立零電位,將小信號電路、大信號電路以及干擾源噪聲地分別設置,然后再連接到一個接地體上,以防止相互干擾。由于飛機不接大地,不利于防止外界環(huán)境的電磁干擾,如雷擊、靜電等。因此飛機的基準電位應作以下考慮。1設備殼體應設置得具有很好的屏蔽作用,并設有殼體接地裝置,凡能產(chǎn)生電磁能或對電磁場敏感的電子電氣設備或部件均使其外殼與飛機根本結構接地,形成連續(xù)的低阻通路。2設備內部的電路系統(tǒng)應從電氣上與設備殼體絕緣,并按分組接地原那么相應建立分基準接地點,然后再連接到飛機的基準接地面。3直流系統(tǒng)的負線與交流系統(tǒng)的零線應采用盡可能短的連接線,然后接到所在系統(tǒng)基準接地點上。4天線系統(tǒng)在天線安裝座處接地,在無屏蔽的發(fā)射天線附近任何線性尺寸大于300mm的導體均應搭接到根本結構上。該搭接最好是直接搭地,如果需要搭地線時,搭地線應盡量短。3.2.4.2飛機射頻接地面由于飛機是浮地系統(tǒng),所以接地面建立在機殼的金屬構件上,凡構成蒙皮的所有構件之間,蒙皮上的口蓋、艙蓋、檢修門等均應搭接到根本結構上。在電氣上提供一個低阻通路,因此飛機額度蒙皮應設計成均勻的低阻抗通路,同時對設備殼體、電源回路、系統(tǒng)基準接地面以及電纜屏蔽都要有一定的設計要求。3.2.4.3飛機避雷接地飛機遭受到雷擊大體上有兩種情況:一是直接雷擊,另一種是感應雷擊。直接雷擊的破壞性大,可能造成機毀人亡的事故。感應雷擊是飛機接近帶有大量電荷的云層時,雷雨將對飛機或設備殼體感應產(chǎn)生大量的電荷,形成較高的電位?？赡馨l(fā)生絕緣介質擊穿而燒壞電子設備,也可能造成不連續(xù)額度兩點之間放電產(chǎn)生火花,假設發(fā)生在易燃易爆區(qū)域內將會引起火災。因此飛機的整個殼體和根本結構應有連續(xù)的低阻通路,以使能讓強大的雷擊電流通過,同時在電流通過的通路上不應產(chǎn)生過熱的部位和縫隙之間發(fā)生火災。搭接就是保證這個連續(xù)低阻通路的技術措施。3.2.4.4飛機靜電接地飛機在飛行中會產(chǎn)生大量的靜電電荷附著在飛機的尖端部位,雖然在飛機的適當部位安裝了一定數(shù)量的放電器,能使大量的靜電荷泄放掉,但總會有一局部剩余的電荷,它所形成的電位比大地的電位高許多。因此飛機著落時需要有接大地的裝置。如接地刷或接地鋼索,把飛機剩余的電荷迅速放掉。飛機在地面停放或加油時都與大地連接,保持同電位,防止靜電起火。3.3搭接3.3.1搭接的目的1消除飛行中飛機某些部件之間可能產(chǎn)生火災危險和無線電干擾的放電現(xiàn)象。2利用機體作為第二導體(回路負載)并降低電阻以形成可靠的單線電路。3形成具有固定電容和電導的天線地網(wǎng)。4防止天線所輻射的電能被絕緣金屬局部吸收?？拷炀€的金屬零部件能吸收天線電磁能量和降低發(fā)射機功率,因而縮短通訊距離。5隔離干擾源和排除在防波套、設備架和電磁駐波管內產(chǎn)生有害電壓的可靠性。防波電路中的電流路徑愈短,防波套電阻就愈小,假設減小電阻值,那么防波效率可大大提高。3.3.2設計要求應考慮所選搭接元件的物理特性如尺寸、強度、抗疲勞、耐腐蝕、電阻率及溫度系數(shù)等。當設備處于標準所要求的環(huán)境條件下,設備搭接件不會變壞,設計和確定有特殊用途的搭接時,必須考慮設備的干擾頻譜。適宜的搭接其直流電阻應為0.1mΩ,不得大于2.5mΩ。電源回路的搭接電阻不大于1000μΩ飛機發(fā)動機、電氣電子設備外殼到根本結構的搭接電阻不大于2500μΩ,副油箱、武器等外掛物的搭接電阻不大于2000μΩ。3.3.3飛機上必須搭接的部位1發(fā)動機2用鉚釘和螺栓連接的飛機所有金屬構件。3飛機活動構件,如艙門、口蓋、升降舵、方向舵、副翼、調整片、襟翼、起落架、操縱桿等。4燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)的油箱、導管、泵、閥門以及氧氣系統(tǒng)所有的金屬零件。5無線電設備、儀表板、操縱臺、電氣設備的分線盒、配電盤和控制板等。6所有負線、導線和電纜的防波套。7靜電放電刷、接地錐和避雷裝置。3.3.4搭接的方法1如果連接局部是彼此固定接觸時,用緊固零件連接。2對接觸不良或有相對運動的部件,用搭接線連接。3各種導管之間和導管與機體間的搭接用搭接片或搭接線連接。必須搭接的部位,在安裝之前將零件連接處的漆層、氧化層、冷氧化膜、灰塵、油污仔細的去除。零件安裝好后,被去除區(qū)域的多余局部應當涂上清漆和相應的面漆。搭接的固定端及其螺釘頭應用紅漆作標記。3.4設置靜電放電裝置為了使飛行、著陸和機場停放時能夠可靠地泄放機體上的電荷,在飛機上裝有靜電放電刷和放電器。靜電放電刷可以在產(chǎn)生低噪音的條件下泄放靜電荷,并能在飛行中減少因靜電積累和靜電感應所引起的無線電干擾。由于飛機帶電使靜電荷積累,飛機帶電的程度隨飛行高度和飛行速度的變化可達幾十千伏