气象探测系统的电磁干扰来源和防范措施

气象探测系统的电磁干扰来源和防范措施

肖旭 1   张小玲 1  龙亚星 2

1.延安市气象局 716000

2.陕西省大气探测技术保障中心 710014

摘要： 目前，我国探测系统发展越来越完善，微电子技术在气象探测系统中得到大范围的应用。电磁干扰问题日益突出，本文分析电磁干扰类型、电磁干扰的主要来源，传导干扰，及其对气象探测设备或系统的影响，提出了几条切实可行抗电磁干扰的有效措施。

关键词：气象探测;电磁干扰；来源；防范措施

电磁干扰主要是通过一些产品的外壳、信号线等侵入干扰的。可以分为两大类:传导干扰、辐射干扰，干扰范围包括媒体和导体。

一、气象探测系统的电磁干扰来源

（一）外部干扰

射频设备是辐射干扰的主要来源。气象探测设备的电路会受到电磁的干扰；天气来电等原因也会造成干扰。

电源和信号都是传导干扰主要来源。电路传输线过长，电线密集，大型设备功率大产生的瞬态效应，使得各种电磁有机可乘。电磁干扰造成了很多的气象探测设备发生故障，过电压的侵入引起了线缆和元器件的损坏。通信网的信号线会直接引入电磁的干扰。在进行内部干扰的同时^[1]，还会不断地通过感应等其他方式引入各种外部干扰。自不正确的接入造成的干扰。只要正确地接如能减少电磁干扰。接地也可以减少干扰，一定要追求快速是方式，不然错误的方式反而会适得其反，影响设备运行。

（二）内部干扰

由于设备内部器件摩擦以及电路之间造成的辐射而产生的干扰，电路之间相互影响、器件之间的不适配等等都是会产生呢过干扰的原因。

二、 减少干扰的主要措施

减少干扰最主要的一个因素是设计者在进行设计要充分计算配件的适应性，综合全面的考虑各种电磁干扰对气象探测设备的副作用。尽管设计上的详细考虑，在实际安装上，要多放调试，具体情况具体分析，根据实际做出适当的调整，保证内部不出现问题，从而减少电磁干 扰，加强布线的手法，提升抗干扰能力。

（一）从空间上的辐射侵入入手减少电磁干扰

如前所述，辐射干扰主要由供电系统暂态过程、雷电、射频设备或部件等产生，我们可将这些 干扰分成开放空间和闭合空间电磁辐射干扰两种。开放空间电磁干扰的特点是动态范围大^[2]，不确定 因素多，干扰源基本无法控制，闭合空间电磁辐射干扰主要由邻近的电子设备运行时产生，其特点 是动态范围相对较小，干扰源在一定程度上可以控制。

（二）开放空间电磁辐射干扰防范

由于现有的建筑物大多为钢筋混凝土框架结构，具有一定的电磁屏蔽功能，如果探测系统的主 设备安装于室内，应充分利用这些建筑物体内含有的金属物做为屏蔽体，实现对室内设备的初步电磁屏蔽^[3]；通过金属机箱的对地连接，可进一步减少开放空间电磁辐射干扰对设备的影响。 对于安装于室外的探测系统主设备，由于没有建筑物的初级屏蔽效应，电磁环境相对恶劣，生产厂家在设备设计时，应提高电子探测设备内部部件和元器件的抗干扰能力等级，采用金属机箱并 预留接地端子。设备安装时应尽量降低安装高度并对机箱进行良好接地处理。

（三）闭合空间电磁辐射干扰防范

减少同一闭合区域内电子设备的数量，避免高低频、强弱电设备混放，保持设备间的合理间距， 做好各个设备的接地连接和综合布线，必要时将强辐射设备单独安放。 电缆作为干扰信号侵入的主要通道^[4]，在铺设电缆时要做到：（1）多层屏蔽，单点接地。信号或 电源电缆使用带屏蔽层的电缆，并将之铺设于与大地有良好连接的金属线曹或金属管内，室外电缆在采取上述措施的同时，还应埋地铺设。所有电缆屏蔽层均应在设备端作单点接地处理。（2）减少交叉布线，缩短线缆长度。在布线过程中，应尽量减少交叉，如果客观原因难以避免，则应至少保 持 20CM 以上的距离，必须杜绝电缆间的相互缠绕，以免产生耦合干扰；为减少长线效应引入电磁 干扰，使用电缆时应尽量减少长度。（3）强弱电分开、高低频分置。电缆对各种干扰信号的屏蔽能力、耐压指标以及与电缆相接的设备之电路接口的电气及物理 特性，均与其传输的信号强度及频谱牲特征相匹配。如果强弱电或高低频线缆同置于一个线槽或金属管内，不仅会造成相互之间严重的电磁干扰，当线缆破损时，还可能造成对人员或设 备严重的安全威协。

（四）采取滤波技术，对侵入系统通道上的电磁干扰信号进行滤

波分流和抑制对于通过电缆侵入的各种电磁干扰信号，还可以在电缆与设备之间插入滤波器的方法对干扰信号进行分流或抑制。 图 1 所示为典型的电源滤波及抗干扰电路，其作用是消除由电网引入的电磁干扰。它通常置于设备电源部件与电网相连的前端,是由串联电感器和并联电容器组成的低通滤波器。该电路对消除差模和共模干扰信号都有效。 图 2 所示为通信或其它信号电缆接入主设备系统时，设备 前端引入的有源滤波器原理图。该有源滤波器为低通滤波器，在实际应 用中可根据需要设计成带通或高通滤波器。

三、总结

气象探测设备由于所探测的信号幅值较小，容易受到外界的干扰而无法客观反映真实的物理量。故在设备的设计、安装过程中应充分采取一系列的抗干扰措施，这不仅是为了保证设备的安全， 也是为了保证探测数据的精确。 在设备安装前，要对安装地点的电磁环境做深入的调查，避免邻近的强干扰源对新布点的探测 设备产生干扰，在安装过程中要规范施工，在财力允许的情况下，应高标准地做好接地系统并配备 容量适合的 UPS 电源。采用的线缆不要因为厂家的免费提供而贪长、贪多，以免引进不必要的干扰。 对于悬空安装的设备（即浮地接法），可适当地在地与设备之间接入一个大电阻，以避免静电 对设备或人体的冲击。“大电阻”含意可以是广义的，如绝缘性能一般的木质或石材等非金属构件 等。 在设备安装完成以后，要做好相关技术资料的归档并妥善保管，以备不时之需。新系统或设备 安装时，抗干扰措施应与老系统或老设备一起重新进行考虑，以免破坏防干扰系统的平衡。任何一个导体的接入都有可能使你的电磁干扰防护系统失效。

参考文献：

[1]自动气象站原理与测量测量方法, 胡玉峰主编，气象出版社,2004.6

[2]电磁兼容性原理及应用, 徐鹏根主编，国防工业出版社,1996.4

[3]模拟和数字滤波器设计与实现, 哈里.Y-F 拉姆著,冯橘云译,人民邮电出版社,1985,3

[4]电磁兼容原理及应用教程，郭银景，清华大学出版社, 2004