电气系统中电磁兼容性与抗干扰技术研究

电气系统中电磁兼容性与抗干扰技术研究

王海蛟

 中核二三建设有限公司  甘肃省酒泉市 735300 

摘要：电磁兼容（EMC）及抗干扰技巧在电气系统架构与运行环节具有举足轻重的地位。该研究聚焦于电气系统中电磁兼容性与抗干扰性能的优化提升，以保障系统稳态及确保信息精确传输为己任。在前沿科技的电力系统环境中，鉴于电磁干扰（EMI）日益加剧，这一领域逐渐凸显其举足轻重的地位。本文初始部分深入剖析了电磁干扰的源起及其对电气系统带来的影响，涉及信号失真与数据传输中断等诸多方面难题。

关键词：电磁兼容性，抗干扰技术，电磁干扰，电气系统，信号完整性

引言：

电磁兼容性与抗干扰技术在保障电气系统高效稳定运行方面具备举足轻重之力。在科技进步日新月异的当下，尤其是在高频、高速电子设备普及的环境中，电磁干扰日益加剧，已逐渐演变成一股难以忽视的威胁。电磁干扰或数据传输失误，可能成为潜在诱因，此或引发设备故障，工业领域,交流,各领域如工业、交通等受到较大冲击。在部分领域，电磁干扰引发的设备故障比率已超30%。

一、电磁干扰的来源与影响

电磁兼容性（EMC）方面，EMC在现代电子系统设计和运行中占据举足轻重的地位。了解电磁干扰的源起及其对电气设备的影响，为确保系统稳健运转及信息精准传输，此举至关重要。本文着力于详尽分析电磁干扰的根本成因以及其对电气系统性能带来的影响。

电磁干扰可以追溯到各种不同的源头，这些源头产生的干扰可能影响广泛的电子设备和系统。以下是一些主要的电磁干扰来源：无线通信设备：无线通讯设备涵盖手机、Wi-Fi路由器、蜂窝基站等各类装置，在特定频段中实现数据传输，它们的电磁辐射或对附近电子设备造成干扰【1】。电源线：电源线在电力传输过程中，会产生电磁干扰，这种状况或引发电子设备电源故障，诱发电压波动及电流噪声。电磁辐射源：射频发射器、雷电放电、电磁脉冲等现象皆具有显著的电磁辐射特点，这些人在电磁波谱的各个频率段引发困扰。电子设备本身：内部元件与电路亦可能导致电子设备产生电磁干扰，这种干扰恐将蔓延至设备外部，或波及他部设备。外部干扰源：电磁环境或受工业器械、电机、电子产品等影响，尤其是在恶劣的工作环境下。

电磁干扰对电气系统稳定性之影响不容小觑，涉及了性能、可靠性和安全性等多方面因素。以下是一些电磁干扰可能导致的后果：信号失真：电磁干扰或致信号品质受损，致使原本清晰的画面变得模糊不清。这是一个至关重要的难题，影响到了通信架构、传感器技术以及数据采集设备方面，不当的数据与信息可能引致结论失准。数据传输中断：电磁干扰或致数据通信系统数据传输失效，因此，导致传输信息流失。实时数据传输与网络通讯的稳定性或将遭受影响。系统崩溃：电磁干扰加剧，电子设备与系统或陷失灵困境，关键应用范畴涵盖医疗设备、航空航天及军事系统，潜在安全风险不容忽视。性能降低：电子设备性能或受电磁干扰之累，涵盖减缓电脑运算速度、增大传感器测量偏差以及下降音视频设备音质与画面清晰度。法规合规性：众多区域和国家都已制定电磁兼容相关的法规和规范，这些法则均为电子设备所须遵循。违反法规标准或招致法律制裁。健康和环境风险：某些电磁辐射源可能对人体健康及生态环境带来潜在危害，诸如微波炉与医疗放射器械等。

二、电磁兼容性与抗干扰技术的应用

电磁兼容性（EMC）方面，抗干扰技术（EMC）在当代电子系统中具有举足轻重的地位。这些目标的核心在于确保各类电子设备和系统在电磁环境下实现协同发展，同步保持稳态运行，从而确保信息传输的精准性与系统运作的稳定性。本文旨在探讨电磁兼容与抗干扰技术在各领域的应用及其重要性。

无线、有线及卫星通信体系的稳定运行，离不开电磁兼容性与抗干扰技术的护航【2】。无线通信设备应重视他设备及外部干扰因素所导致的效应。抗干扰技术涉及频谱分配、滤波器及信号处理等多个领域，用于降低通信信号干扰的影响，从而保障通信顺捷且稳定。此外，电磁屏蔽技术和天线设计也是通信设备中常见的电磁兼容性解决方案，用于减少外部干扰和提高信号接收性能。

军事领域对电磁兼容与抗干扰技术的需求至为迫切，鉴于军事通信、雷达、导航及无人机等关键技术亟需在强电磁干扰环境下稳定运行。抗干扰技术涉足自适应滤波、干扰源定位、频率跳跃以及高效抗干扰接收机等多个领域。此外，电磁干扰检测与模拟在军事领域得以广泛应用，针对系统实施电磁兼容性评估，以提升其抗干扰性能。心脏起搏器、医疗成像设备及手术器械的电磁兼容性占据关键地位。任何电磁干扰都可能对患者的健康和生命构成威胁。因此，医疗设备务必遵循电磁兼容性与法规规范。抗干扰技术范畴涵盖电磁屏蔽、滤波及接地等手段，用于确保医疗设备在电磁环境中稳定运行。

三、未来电磁兼容性与抗干扰技术的发展趋势

科技进步，电子设备日益普及，电磁兼容（EMC）领域，EMC与抗干扰技术在当代社会占据举足轻重的地位。未来，这些领域将面临众多挑战，其发展趋势将在以下方面取得进展。

5G和无线通信的影响：无线通信技术在5G大规模应用的推动下，将实现高频段的广泛普及，这种情况或使电磁干扰程度加剧【3】。5G技术对电子设备及系统之影响，料将成为日后电磁兼容性探究之焦点，进一步探究并确立应对干扰策略。物联网（IoT）的扩展：海量智能设备即将涌入物联网的广阔天地。新型电磁干扰源将随设备联网而问世，因此，在探究电磁兼容领域，物联网设备间的干扰现象逐渐成为关注热点。射频（RF）技术的进步：射频技术在通信、雷达、卫星通信等领域屡建奇功。未来的RF技术将继续进步，可能在更高频率范围内工作，这将需要更高级的抗干扰技术来应对。

电磁辐射环境的监测：随着电磁辐射环境的瞬息万变和日益加剧，监测与评估的需求也随之水涨船高。实时追踪电磁辐射状况、频率分布及干扰源，因此，我们能妥善应对潜在的困境。新材料的应用：新材料崛起，将为电磁屏蔽、隔离及滤波范畴拓展诸多空间。例如，石墨烯这一二维材料或许能呈现出卓越的电磁屏蔽性能，有望跻身未来抗干扰行业。抗干扰算法的改进：随着计算能力不断提升，抗干扰算法的复杂性与效能有望实现双赢。这将有助于优化数字通信系统的性能，降低数据传输过程中的干扰效应。国际标准和法规的演进：科技进步催促电磁兼容性国际规范与法规不断迭代更新。此举旨在为各行各业奠定清晰的发展导向，确保全球电子设备和系统兼容可信、稳定可靠。

未来电磁兼容性与抗干扰技术的发展将依赖于跨学科的研究和合作。以下是一些具体的发展趋势：

案例研究：针对各类应用环境的电磁兼容挑战，深化探究应当聚焦于具体案例的剖析，因此，我们能更加透彻地了解影响因素、潜在后果及应对策略。例如，医疗设备电磁干扰对患者健康之影响，关于缓解所述负面效应的科学技术途径。教育和培训：未来，加强电磁兼容与抗干扰技术教学和实践，培育行业精英，至关重要。这将有助于弥补行业专业技术人才缺口。标准化：全球规范和法律体系将不断迭代更新，以应对不断涌现的技术挑战及困境。实施与修订电磁兼容规范，有助于提升设备与系统的协同稳定。绿色电磁兼容性：环境守护的紧迫性逐步显现，未来电磁兼容性研究的核心焦点将是削弱电磁辐射对环境和生态系统的负面影响，致力于实现环保电磁兼容愿景。

结语：

本文深入分析了电气系统中电磁兼容性与抗干扰技术的核心地位及实际应用价值。探究电磁干扰源及其效应，揭示了电磁干扰对电气系统稳定性和安全性的潜在威胁。深入剖析当前抗干扰技术，我们已然摒除相关干扰因素，维护电力体系稳健运作。分析了电磁兼容与抗干扰技术的发展趋势，凸显了尖端科技在应对错综复杂的电磁场景中的关键作用。

参考文献：

[1]夏占军,张辰华,袁翠萍等.卫星用低频电缆抗干扰屏蔽接地技术研究[J].光纤与电缆及其应用技术,2018,(06):26-28+35.DOI:10.19467/j.cnki.1006-1908.2018.06.007

[2]黄国兵,刘小芳,李宁.嵌入式系统抗电磁干扰体系研究与实践[J].计算机测量与控制,2016,24(07):208-211.DOI:10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.07.056

[3]李丹丹,官燕子.电子产品设计中常见的抗干扰技术分析[J].电子制作,2015,(09):55.DOI:10.16589/j.cnki.cn11-3571/tn.2015.09.218