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[摘 要]在机电一体化系统中，由于要接收传感器的各仲信号，经长距离传输后由接口电路输入微处理器，因此经常会受到各种电磁干扰。应用中遇到各种干扰与具体装置和控制系统的设计制造有关。与现场的安装调试有关，也与运行维护有关。因此，必须把好每一关才能构成一个稳定可靠的机电一体化装置。
[关键词]机电一体化 干扰 抑制技术
中图分类号：TU157 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0209-01
為了避免和限制这些相互之间的影响和干扰，就必须研究这些干扰是如何产生和传输的；研究干扰的类型和抗干扰的方法；就必须制订相应标准，规定定量的极限值和测试试验方法，并由有关部门监督执行。
机电一体化装置以微电子器件进行信息处理和控制，微电子器件是其必不可少的核心部件，这就使得机电一体化产品有易受电磁干扰的持点；同时，机电一体化产品又多以电力半导体器件为其功率驱动和执行部件，因此它又是频带很宽的干扰源。如何解决这一矛盾，是机电一体化产品在设计制造过程中必须综合考虑的问题。另外，机电一体化产品既
会影响周围设备和环境，也会受周围环境和其他设备的影响，就更需要进行有关电磁兼容性测试并达到国家和国际标准规定的要求。另外，我们还要结合实际情况，采用不同的抗干扰技术，我们常用的干扰抑制技术有以下几种：
1、物理隔离
加大受扰电路、器件或装置与干扰源之间的距离，是降低干扰的一种行之有效的措施。因为干扰与距离的平方成反比，距离增加1倍则干扰降低4倍。因此，周密地考虑器件或设备的安装布线，并尽量增大干扰源与受扰电路之间的距离，将大大降低干扰的传播，减少系统故障。
在实际安装布线时，应按其对干扰的灵敏度或本身功率的大小分别进行处理。布置的顺序是低电乎模拟信号、一般数字电路、交流控制装置、直流动力装置、交流动力装置等，按照这样的顺序布置使其相互隔开，保持一定距离。但有时设备要求体积小，安装受到限制时，就需考虑其他措施。
2、屏蔽
为了将部件或设备内部产生纳电场或磁场限制在某—规定的空间内，或者为了使元件或设备不受外部电磁场的影响，屏蔽是经常采取的措施。办法是将有关电路、元器件或装置等安装在铜、铝等低电阻材料或是磁性材料制成的屏蔽物内，不使电磁场穿透这些屏蔽韧。屏蔽一般分为以下几类。
（1）静电屏蔽
静电屏蔽主要是为了消除两个或几个电路之间由于分布电容精合而产生的干扰，如变压器初、次级之间接地的屏蔽层即届于这一类。必须指出的是，将屏蔽物接地是静电屏蔽的必要条件。如果可能，最汗是用低电阻金属（铜、铝）做成屏蔽罩，并使之与机壳（地）可靠相连。
（2）低频磁场屏蔽
对于恒定磁场相低频磁场，采用高导磁率的软磁材料制成管状或杯状罩，既可将磁场干扰限制在屏蔽罩内，也可使外界低频干扰磁场对置于屏蔽罩内的电路或器件不产生干扰。采用双重或多重屏蔽会产生更好的效果。
（3）电磁屏蔽
对于高频电磁干扰，屏蔽是通过反射或吸收的办法来承受或排除电磁能量。电磁干扰穿过一种介质进入另一介质时，其中一部分被反射，就如同光通过空气与水的界面一样。电磁干扰在进入屏蔽层时，未被反射的电磁能量将进入屏蔽层，并内感应出的电流作为电阻损耗而被吸收。
低频时，电场屏蔽一般不成问题，因反射量很大。磁场情况则有所不同，固反射量小且不受屏蔽物厚度影响，只能靠增加吸收量来增加总屏蔽量。就是说增加屏蔽物厚度，使屏蔽层的导电率和导磁率增加吸收量而增强磁屏蔽能力。高频时，铁磁材料屏蔽物损耗很大，导电材料屏蔽物吸收量增大，磁力线穿过导电屏蔽层时，在导体中产生感应电动势，此电动势在屏蔽体内被短路而产生涡流，涡流又产生反向磁力线，以抵消穿过屏蔽层的磁力线，从而起到磁屏蔽作用。
电磁屏蔽与静电屏蔽不同之处在于以下两个方面：
第一、静电屏蔽的屏蔽体必须接地，而电磁屏蔽即使不接地也有屏蔽作用。但由于不接地会增加导体间的静锅台作用，从而增加对干扰电压的感应，所以电磁屏蔽仍以接地为好，
第二，电磁屏蔽时必须有高频电流在导体内通过，且电流方向应能抵消干扰磁场。因而、如需在屏蔽体七开槽，其方向不应与电流方向垂直。如仅是静电屏蔽，则可在屏蔽体上的任意方向开槽。利用高导电系数的材料做屏蔽体时，如将屏蔽层接地，可同时屏蔽静电和电磁干扰。
3、接地
接地是抗干扰技术中行之有效的措施之一。一般电子系统和控制系统都具有一个公共参考电位，将各参考电位连接起来即构成某一系统基难电位线或称系统地线。系统地线农时与公共底板相连，有时与设备外壳或拒体框架相连，称为浮地系统，符号为上；如果与实际大地相连时称为接地系统，记为下。接地系统又分成保护接地、系统接地和屏蔽接地三种。（1）保护接地：一般强电设备都将其外壳、柜体框架、机座及操作手柄等金属构件与大地连接，称为保护接地，其目的是保证人身和设备安全。按照直接接触安全操作电压的规定，普通环境电压应为48v以下，潮湿环境和手持设备应在24V以下，超过上述值即应妥善接地。（2）系统接地：这是指系统的基准电位与大地连接的方式，由于连接方式不同而有浮地系统、直接接地和通过电容电阻接地的区别。（3）屏蔽接地静电屏蔽必须接地，电磁屏蔽也以接地为好。屏蔽接地也应遵守以下一些原则：①要求一点接地，屏蔽电缆应有不破损的绝缘护套。但频率超过l0MHz时，为防止集肤效应和天线效应的影响，则应采用多点接地。②电源变压器或隔离变压器的屏蔽层应该接保护地线双重屏蔽电缆的外屏蔽层接屏蔽地线，内屏蔽层接系统地线。③交流电源进线的屏蔽层以及线路滤波器的接地端子（或外壳）应接保护地线。④单台小型装置的机箱内可设专用屏蔽接地端子，所有屏蔽层部分别接到该端子。大型控制柜可在机柜内设屏蔽接地母线，各屏蔽层就近接屏蔽蔽接地母线，与其他接地线连接后在一处集中接地。
4、滤波
滤波器可以抑制交流电源线上输入的干扰、瞬变干扰及信号传输线上感应的各种干扰，常用的滤波器有电容、电感及压敏电阻等。
（1）交流电源滤波器
在采用开关电源的装置中，电源滤波器可以抑制外来高颁干扰。也可抑制开关电源向外发送的干扰。来自工频电源或雷击的瞬变干扰，经电源线及直流电源滤波器可予滤除。交流电源滤波器的安装布线很重要，应注意以下几点：
①滤波器应安装在机箱底部离设备电源入口尽量近的地方，并加垫板。未经过滤波器的电源线应避免迂回，这段线太长时应加以屏蔽。
②电源滤波器外壳必须用祖线以最短距离接机柜外壳，并使该点与柜体接地点保持最近距离。滤波器的输入、输出线，必须严格分开。其输出线应采用双绞线或屏蔽线，屏蔽线应可靠接地。
③柜体附近的照明（特别是日光灯），或其他干扰源如电磁开关等，应由电源直接供电。如这些干扰源必须装在柜体内，应在滤波器输入线前引接到这类负载，或为之单独加装滤波器。
电磁干扰不仅影响电子设备自身的正常工作，而且有可能影响到其它电子设备的正常工作，因此电磁兼容性是电子设备设计中必须考虑的问题。只有对电磁干扰产生的原因进行充分的分析和认识，然后采取相应的抗干扰措施，方可保证电子设备和电子系统正常工作。
参考文献
[1] 杜平.开关电源电磁干扰分析与研究[D].西南交通大学，2005.
[2] 刘智勇.电力电子装置传导EMI分析及抑制技术研究[D].华中科技大学，2005.
[3] 韩颖晖.高频开关电源电磁干扰分析与抑制研究[D].兰州大学，2006.
[4] 张伟.电力电子装置EMI分析的若干问题研究[D].西安理工大学，2006.
[关键词]机电一体化 干扰 抑制技术
中图分类号：TU157 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）04-0209-01
為了避免和限制这些相互之间的影响和干扰，就必须研究这些干扰是如何产生和传输的；研究干扰的类型和抗干扰的方法；就必须制订相应标准，规定定量的极限值和测试试验方法，并由有关部门监督执行。
机电一体化装置以微电子器件进行信息处理和控制，微电子器件是其必不可少的核心部件，这就使得机电一体化产品有易受电磁干扰的持点；同时，机电一体化产品又多以电力半导体器件为其功率驱动和执行部件，因此它又是频带很宽的干扰源。如何解决这一矛盾，是机电一体化产品在设计制造过程中必须综合考虑的问题。另外，机电一体化产品既
会影响周围设备和环境，也会受周围环境和其他设备的影响，就更需要进行有关电磁兼容性测试并达到国家和国际标准规定的要求。另外，我们还要结合实际情况，采用不同的抗干扰技术，我们常用的干扰抑制技术有以下几种：
1、物理隔离
加大受扰电路、器件或装置与干扰源之间的距离，是降低干扰的一种行之有效的措施。因为干扰与距离的平方成反比，距离增加1倍则干扰降低4倍。因此，周密地考虑器件或设备的安装布线，并尽量增大干扰源与受扰电路之间的距离，将大大降低干扰的传播，减少系统故障。
在实际安装布线时，应按其对干扰的灵敏度或本身功率的大小分别进行处理。布置的顺序是低电乎模拟信号、一般数字电路、交流控制装置、直流动力装置、交流动力装置等，按照这样的顺序布置使其相互隔开，保持一定距离。但有时设备要求体积小，安装受到限制时，就需考虑其他措施。
2、屏蔽
为了将部件或设备内部产生纳电场或磁场限制在某—规定的空间内，或者为了使元件或设备不受外部电磁场的影响，屏蔽是经常采取的措施。办法是将有关电路、元器件或装置等安装在铜、铝等低电阻材料或是磁性材料制成的屏蔽物内，不使电磁场穿透这些屏蔽韧。屏蔽一般分为以下几类。
（1）静电屏蔽
静电屏蔽主要是为了消除两个或几个电路之间由于分布电容精合而产生的干扰，如变压器初、次级之间接地的屏蔽层即届于这一类。必须指出的是，将屏蔽物接地是静电屏蔽的必要条件。如果可能，最汗是用低电阻金属（铜、铝）做成屏蔽罩，并使之与机壳（地）可靠相连。
（2）低频磁场屏蔽
对于恒定磁场相低频磁场，采用高导磁率的软磁材料制成管状或杯状罩，既可将磁场干扰限制在屏蔽罩内，也可使外界低频干扰磁场对置于屏蔽罩内的电路或器件不产生干扰。采用双重或多重屏蔽会产生更好的效果。
（3）电磁屏蔽
对于高频电磁干扰，屏蔽是通过反射或吸收的办法来承受或排除电磁能量。电磁干扰穿过一种介质进入另一介质时，其中一部分被反射，就如同光通过空气与水的界面一样。电磁干扰在进入屏蔽层时，未被反射的电磁能量将进入屏蔽层，并内感应出的电流作为电阻损耗而被吸收。
低频时，电场屏蔽一般不成问题，因反射量很大。磁场情况则有所不同，固反射量小且不受屏蔽物厚度影响，只能靠增加吸收量来增加总屏蔽量。就是说增加屏蔽物厚度，使屏蔽层的导电率和导磁率增加吸收量而增强磁屏蔽能力。高频时，铁磁材料屏蔽物损耗很大，导电材料屏蔽物吸收量增大，磁力线穿过导电屏蔽层时，在导体中产生感应电动势，此电动势在屏蔽体内被短路而产生涡流，涡流又产生反向磁力线，以抵消穿过屏蔽层的磁力线，从而起到磁屏蔽作用。
电磁屏蔽与静电屏蔽不同之处在于以下两个方面：
第一、静电屏蔽的屏蔽体必须接地，而电磁屏蔽即使不接地也有屏蔽作用。但由于不接地会增加导体间的静锅台作用，从而增加对干扰电压的感应，所以电磁屏蔽仍以接地为好，
第二，电磁屏蔽时必须有高频电流在导体内通过，且电流方向应能抵消干扰磁场。因而、如需在屏蔽体七开槽，其方向不应与电流方向垂直。如仅是静电屏蔽，则可在屏蔽体上的任意方向开槽。利用高导电系数的材料做屏蔽体时，如将屏蔽层接地，可同时屏蔽静电和电磁干扰。
3、接地
接地是抗干扰技术中行之有效的措施之一。一般电子系统和控制系统都具有一个公共参考电位，将各参考电位连接起来即构成某一系统基难电位线或称系统地线。系统地线农时与公共底板相连，有时与设备外壳或拒体框架相连，称为浮地系统，符号为上；如果与实际大地相连时称为接地系统，记为下。接地系统又分成保护接地、系统接地和屏蔽接地三种。（1）保护接地：一般强电设备都将其外壳、柜体框架、机座及操作手柄等金属构件与大地连接，称为保护接地，其目的是保证人身和设备安全。按照直接接触安全操作电压的规定，普通环境电压应为48v以下，潮湿环境和手持设备应在24V以下，超过上述值即应妥善接地。（2）系统接地：这是指系统的基准电位与大地连接的方式，由于连接方式不同而有浮地系统、直接接地和通过电容电阻接地的区别。（3）屏蔽接地静电屏蔽必须接地，电磁屏蔽也以接地为好。屏蔽接地也应遵守以下一些原则：①要求一点接地，屏蔽电缆应有不破损的绝缘护套。但频率超过l0MHz时，为防止集肤效应和天线效应的影响，则应采用多点接地。②电源变压器或隔离变压器的屏蔽层应该接保护地线双重屏蔽电缆的外屏蔽层接屏蔽地线，内屏蔽层接系统地线。③交流电源进线的屏蔽层以及线路滤波器的接地端子（或外壳）应接保护地线。④单台小型装置的机箱内可设专用屏蔽接地端子，所有屏蔽层部分别接到该端子。大型控制柜可在机柜内设屏蔽接地母线，各屏蔽层就近接屏蔽蔽接地母线，与其他接地线连接后在一处集中接地。
4、滤波
滤波器可以抑制交流电源线上输入的干扰、瞬变干扰及信号传输线上感应的各种干扰，常用的滤波器有电容、电感及压敏电阻等。
（1）交流电源滤波器
在采用开关电源的装置中，电源滤波器可以抑制外来高颁干扰。也可抑制开关电源向外发送的干扰。来自工频电源或雷击的瞬变干扰，经电源线及直流电源滤波器可予滤除。交流电源滤波器的安装布线很重要，应注意以下几点：
①滤波器应安装在机箱底部离设备电源入口尽量近的地方，并加垫板。未经过滤波器的电源线应避免迂回，这段线太长时应加以屏蔽。
②电源滤波器外壳必须用祖线以最短距离接机柜外壳，并使该点与柜体接地点保持最近距离。滤波器的输入、输出线，必须严格分开。其输出线应采用双绞线或屏蔽线，屏蔽线应可靠接地。
③柜体附近的照明（特别是日光灯），或其他干扰源如电磁开关等，应由电源直接供电。如这些干扰源必须装在柜体内，应在滤波器输入线前引接到这类负载，或为之单独加装滤波器。
电磁干扰不仅影响电子设备自身的正常工作，而且有可能影响到其它电子设备的正常工作，因此电磁兼容性是电子设备设计中必须考虑的问题。只有对电磁干扰产生的原因进行充分的分析和认识，然后采取相应的抗干扰措施，方可保证电子设备和电子系统正常工作。
参考文献
[1] 杜平.开关电源电磁干扰分析与研究[D].西南交通大学，2005.
[2] 刘智勇.电力电子装置传导EMI分析及抑制技术研究[D].华中科技大学，2005.
[3] 韩颖晖.高频开关电源电磁干扰分析与抑制研究[D].兰州大学，2006.
[4] 张伟.电力电子装置EMI分析的若干问题研究[D].西安理工大学，2006.