电磁辐射的基本原理精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇电磁辐射的基本原理，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词 电磁辐射；煤岩动力灾害；煤与瓦斯突出；冲击地压

中图分类号：TD324 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0083-02

随着我国煤炭开采历史的增长，矿井的深度越来越深，随之而来的是越来越显著的煤岩动力灾害（主要包括煤与瓦斯突出，冲击矿压等）。虽然近年来我国百万吨死亡率逐年下降，但由煤岩动力灾害产生的直接或间接事故已约占全年煤矿事故的2/3，直接导致煤矿安全、经济的严峻态势，所以建立健全有效的动力灾害预报系统对煤矿和工人都有重要的意义。本文所描述的煤岩电磁辐射（EME）法就是一种近年由中国矿业大学率先研究应用的新方法。

目前，我国对冲击地压的监测方法主要有钻屑法、顶板动态仪法、钻孔应力计法等方法，这几种都属于接触式间接反映岩体应力变化的探测法，具有相对较明显的缺陷：钻屑法要想达到较高的预测精度需要较大范围的打孔，工作量较大，而且，其计算要求的数据都与人工的操作时间性有较大关系，相对误差较大；顶板动态测量系统则是在顶板外壁有较显著变形才能被人警觉，达到其极限报警值时往往发育接近完成，而钻孔应力计法一方面在测量过程中对密封要求高，另一方面，本身打孔测应力就对对煤岩应力有一定的破坏，所以结果定与实际情况有出入。

而电磁辐射法则是一种非接触可连续预测的方法，实验验证和实际应用效果都很好。

1 电磁辐射（EME）预测法基本原理

电磁辐射（EME）方法是一种地球物理法，其发现和研究首先是由前苏联的科学家在研究岩石的形变时发现的，主要应用于桥梁隧道等工程方面，后来经过发展才应用于煤矿及其他有电磁辐射现象的地方。

煤、岩等其他一些固体中都含有束缚态的带电离子和呈自由态的带电电子，当其受到外部应力压迫时，因受载的不均匀，煤体或岩体的各部分发生不规则的变形及其破裂，导致固体内部电荷发生迁移，而裂缝的发展也会带动带电粒子的变速运动，这样就会产生电磁辐射的现象。研究已经表明当应变不均匀时，自由电荷与压缩区域的压力是成正相关的，这样高浓度的自由电荷必然会向低浓度区域扩散，这样电荷的电场在运动中产生磁场，从而产生电磁辐射。在实际中已经发现：应力越集中，变形破坏过程越强烈，的到的电磁辐射信号越强，集中量化指标体现在电磁辐射强度和脉冲。

在煤矿应用EME方法预报地压危险时应用的方法如下：

1）临界值法。这种方法是在地压危险较小或没有的区域布置测量点，连续观测10个班的数据，然后将监测到的电磁辐射值、脉冲的个数、电磁辐射的幅值平均值平均，之后乘以系数k，得到的数据即作为为临界报警值。系数取值一般为1.4～1.5。

2）偏差方法。这种方法是以前一班监测到的电磁辐射的平均值为基础，以当班实时监测到的数据减去基础值得到差值，和基础值比较，从而事先预警。

2 电磁辐射（EME）预测法的优势

与传统的预防冲击地压的方法来比，电磁辐射（EME）的预测有明显的优势。

首先符合煤矿自动化发展的方向，它不需要打钻等一系列费时费力的强体力劳动，在一定程度上解放了生产力，节省财力。

再者，与传统的方法相比电磁辐射（EMS）预测突出的系统为非接触式的，能够克服煤岩体在空间分布不均、时间上不稳定等因素的影响，在不额外扰动煤岩状态的前提下，不占用较多人力实现大区域动态连续实时的监测；

而且，相对传统的监测方法，电磁辐射（EME）法可以使用远程控制系统：EME方法反应灵敏，即使煤体发生缓慢的变化也会有信号显示，其监测到的井下各区域电磁辐射强度和脉冲能够综合反应煤岩的变形破裂情形，现代系统结合PLC显示器和工业网络，根据电磁辐射预测法基本原理，主要对这两项指标的监测数据进行人机对话或临突阈值系统自动作的方法对实际区域情况做出反应。

3 现场实验及应用描述

中国矿业大学教授钱建生、王恩元曾对电磁辐射法在煤矿的应用做过很多的验证，经过他们在平煤集团的研究表明：当一个煤层很稳定没有突出可能时，其煤岩电磁辐射强度很弱，脉冲数很少，应用EME方法几乎得不到数据；而当仪器测得的煤岩体的电磁辐射的信号变强，脉冲数随时间变高时，此时的煤体有较大的突出危险性，这时采取一定的措施就可以避免发生事故。通过长时间的观测以及实验分析得到的集团某矿的临突电磁辐射强度值和脉冲数值在后来的一系列预测预报中得到验证，是完全可靠的，这也说明EMS法在预防区域的煤岩动力灾害是可靠的。

抚顺某矿选择78002号二期、-680m东、西探巷及78002号初期回采未受保护的40m煤柱等地点利用电磁辐射预测法进行重点测试。在四个月的测试中，对54个测站，81个测点，共测试数据4800余批，500多万组数据，历经1.5级以上矿震29次，从每次矿震前的测试结果中得到的结论：矿震与电磁辐射强度不是线性的，但是其测试数据表现出一定的变化规律“电磁辐射强度出现连续、密集、大幅度的振荡”。通过分析知道，电磁辐射能量在一段时间内平稳上升时预示着冲激能量集聚，当其达到一定数值时，预示该地段具备了冲击地压发生条件。

应用电磁辐射法很好的是徐州三河尖煤矿。该矿自1911年9月首次发生冲击矿压以来，到2001年累计发生破坏性冲击矿压达25次，仅在西翼坚硬顶板区发生冲击矿压为19次，累计破坏巷道1700多米。中国矿业大学曾运用KBD5电磁辐射监测仪在该矿进行了电磁辐射预测冲击地压的试验与应用，取得了非常满意的结果，使该矿回采速度明显提高，实验结果显示：当煤矿某区域来压明显时，对应区域的电磁辐射就对应的出现辐射异常，具体的对应关系表现为，矿压越大，电磁辐射强度明显增强或出现强烈的振荡，实验过程中有3次预测有危险后采取了措施，未发生冲击地压，而在某先未采取泄压或泄压不完全的地方发生了突出，得到了验证。在根据EME预测无危险区域，未经任何认为干预，也没有发生冲击地压。现在该矿应用KBD-5电磁辐射仪，具体采用电磁辐射的临界值预测方法和变化率预测方法，在具有高度冲击危险条件的9112工作面和9202工作面成功地进行冲击矿压的检测与控制，并且在该矿《冲击矿压控制管理细则》中规定，当检测点的幅值达到80mV、脉冲数增加1倍及以上时，查明该区域范围，并分析该区域冲击矿压危险性，如果处于临界状态，则立即组织卸压，实现安全生产。

4 结束语

现在对煤岩电磁辐射现象的微观解释还不是很系统，这可能对EME方法在其他也有电磁辐射的领域应用会有一定的约束，但是基于煤岩电磁辐射法（EME）对煤矿煤岩动力灾害的监测、预报系统理论及实际应用都已经确定是可行的。而且这种应用的意义不仅在煤矿，对于地下交通正在加紧建设的中国来说也是很有借鉴性的，若能够有所突破，建立一套普适的系统将是一个非常有意义的科研课题。

参考文献

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篇2

关键词：电磁辐射．防治措施，建议

Abstract: this article mainly expounds the general electromagnetic radiation monitoring and specific environmental electromagnetic radiation environment monitoring in the electromagnetic radiation pollution the problems existing in the management and prevention and control measures are analyzed, and puts forward related Suggestions.

Keywords: electromagnetic radiation. Prevention and control measures, the proposal

中图分类号：O441 文献标识码：A 文章编号

前言

随着我国科技技术的不断发展，通信工具、计算机和家用电器等都进入我们的生活，我们在享受现代化带来的方便舒适的同时，也受到恶化的电磁环境给健康带来的威胁，经研究证实，电磁辐射污染已成为废气、废水、固体废物、噪声污染后的又一新型污染源，已引起世界各国的广泛关注。

1 电磁辐射概述

1.1 电磁辐射背景及研究现状

一直以来，我国电磁技术随着科技技术的发展因而广泛应用于节能、通讯、制造、医药、科研、农业、军事等多个领域，而且应用范围不断扩大。作为一种新技术、新资源，电磁技术极大地推动了人类社会诸多领域的革新与发展。但随之而来的问题是电磁辐射污染，其影响和危害日渐受到人们的关注和重视。

1.2 电磁辐射污染的主要危害

随着电磁技术的广泛应用，环境中的电磁辐射越来越强，高强度的电磁辐射已经达到直接威胁健康的程度，由此引发的矛盾和纠纷也时有发生。电磁辐射污染产生的危害主要表现在三个方面：一是人体健康。电磁辐射可对神经系统、内分泌系统、免疫系统、造血系统产生影响；二是电磁干扰。电磁辐射会对电子设备、仪器仪表产生干扰，导致设备性能降低，严重时还会引发事故；三是燃爆隐患。电磁辐射能造成易燃易爆物品的燃烧、爆炸。

1.3 电磁辐射环境状况

目前人们所处的电磁环境状况主要表现在4 个方面：一是通信基站所使用的大功率电磁波发射系统对周围电磁环境的影响；二是广播电视发射系统对周围区域的电磁环境影响；三是高压电力系统的布设造成的电磁污染；四是日常电子设备的接触、利用带来的电磁环境污染。

2 一般电磁辐射环境的监测

一般电磁辐射环境是指在较大范围内由各种电磁辐射源，通过各种传播途径造成的电磁辐射背景值。一般电磁辐射环境的监测可以参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.21996），将某一区域按一定的标准划分为网格，监测点取网格的中心位置，再考虑建筑物、树木等屏蔽影响，对部分网格监测点作适当调整。具体的监测工作按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.21996）进行。由于环境中辐射体频率主要在超短波频段，采用电场强度为评价指标，依据《电磁辐射防护规定》（GB8702－88），选取评价标准。一般环境的电磁辐射污染状况反映了一个区域在某个时间段电磁辐射环境的背景水平，可以从电磁辐射环境质量、电磁辐射分布规律、污染区域电磁辐射环境特点三个方面着手进行分析研究，以此评价一个区域一般电磁辐射环境状况。

3 特定电磁辐射环境的监测

特定电磁辐射环境是指在特定范围内由相对固定的电磁辐射源造成的电磁辐射背景值。电磁辐射源是引起电磁辐射污染的源头，分析、研究特定电磁辐射环境，对电磁辐射源进行调查统计是环境监测工作的前提。采取污染源普查的方式，对国家规定的规模以上的电磁辐射源进行基础性的全面调查，初步掌握电磁辐射源的种类、数量、规模等基本信息，为环境监测工作提供有效依据。

3.1 移动通信基站电磁辐射环境监测

3.1.1 移动通信基站工作原理

移动通信是利用射频发射设备和控制器通过收发台与网内移动用户进行无线通信的。无线通信是由基站接收及发射一定频率范围内的电磁波实现的。基站主要通过发射天线改变周围电磁辐射环境。

3.1.2 移动通信基站电磁辐射环境的监测

移动通信基站电磁辐射监测工作主要包括监测仪器、监测点位、监测时间、监测技术要点等内容，按照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.21996），以《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法和标准》（HJ/T10.31996）的规范要求为质量标准。主要对基站机房、地面塔、楼上塔、增高架等处进行监测，依据国家《电磁辐射防护规定》（GB8702－88）的标准，所监测的电磁强度值应满足＜5.4 V/m 的要求。

3.2 广播电视系统电磁辐射环境监测

3.2.1 广播电视系统工作原理

广播电视发送设备主要组成部分是发射机和发射天线，基本原理是用将传送的信号经调制器去控制由高频振荡器产生的高频电流，然后将已调制的高频电流放大到一定电频并送到天线上，以电磁波的形式辐射出去。

3.2.2 广播电视系统电磁辐射环境监测

广播电视发射设备的电磁辐射监测条件及监测方法参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射环境影响评价方法和标准》（HJ/T10.31996）和《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ/T10.21996），对周围地面点、塔上工作环境、周围敏感点三个方面布点进行电磁辐射环境监测。依据国家标准《电磁辐射防护规定》（GB8702－88），所监测的电磁强度值应满足＜5.4 V/m 的要求。

3.3 高压电力系统电磁环境监测

3.3.1 高压电力系统工作原理

高压电力系统主要通过高压输变电工程影响环境，主要包括高压架空送电线路和高压变电站，具有电场、磁场和电晕三种电磁场特性。高压电力系统的电磁污染主要表现在由电晕放电和绝缘子放电引起的无线电干扰和热效应、非热效应两种生物学效应。

3.3.2 高压电力系统电磁环境监测

高压电力系统的电磁辐射监测工作参照《辐射环境保护管理导则电磁辐射监测仪器与方法》（HJ / T10.21996）。同时，根据不同的电压等级，选取不同的送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范为标准。高压电力系统电磁环境监测指标分别为综合工频电场强度和磁场强度，所监测的值应满足技术规范的要求。

4 电磁辐射污染管理中存在的问题

(1) 由于人们对电磁辐射污染的危害性认识不足或环保意识不强, 对环保部门的管理不予配合。

(2) 无完备的监测仪器对电磁辐射污染源和环境中的电磁污染水平进行监督监测, 不能及时为环保管理部门提供科学的管理依据; 同时也不能对产生电磁辐射的产品进行监督性检测。

(3) 通讯台站布局无科学规划, 仅考虑覆盖使用范围而不考虑环保要求及对人体健康的影响, 并且只在无线电管理委员会备案申请, 而不到环保部门申报登记。

5 电磁辐射污染的防治对策及建议

为加强电磁辐射污染的监督、管理和控制, 提出下列防治建议:

(1) 加强环境管理。

严格执行国家颁布的中华人民共和国环境保护法、国家环境保护总局18 号令电磁辐射环境保护管理办法、GB8702- 88 电磁辐射环境防护规定等相关的法规, 除加强对现有电磁辐射污染源的管理外, 对新建、扩建的电磁设备严格按环境管理程序进行申报、登记、环境评价和验收。

(2) 开展电磁辐射污染环境监测。

尽快购置监测仪器, 在我省电磁辐射污染源调查的基础上, 开展电磁辐射污染源及城市区域电磁辐射环境的监测, 确定重点电磁辐射污染源, 掌握环境电磁辐射容量, 为环境管理提供依据。

(3) 科学布局、减少污染。

由于城市中各有关行业都建有专用的通讯、广播电视发射设备, 不少处于人口稠密区, 产生的电磁辐射对周围人群健康具潜在危害, 也易造成电迅障碍, 尤其是机场通讯干扰将给飞行安全带来极大影响。因此应在环境电磁辐射监测的基础上, 科学合理规划通讯、广播电视发射台站布局, 防止电磁辐射污染; 对重点污染源要有计划地搬迁, 不能搬迁的应采取有效防治措施, 如安装屏蔽装置等。

(4) 制定产品电磁辐射限值标准加强产品检测。

制定有关产品电磁辐射污染限值标准, 如频率高的手机、微波炉等产品, 并对产生电磁辐射的产品和用品进行检测, 防止超标产品的生产、进口及使用对环境和人体健康造成危害。

(5) 加强宣传教育提高防范能力。

篇3

 

 

 

 

 

 

 

指导老师：

组    长：

小组成员：徐bangwei

班    级：

     【摘  要】如今我们学习、生活在E时代,在你每天尽情享受科技带来的便捷和舒适时,有没有想过,在不知不觉中频率不同的电磁波,在我们周围悄无声息地构成了一种被称作“电子雾”的浓重污染源,它看不到、听不到、嗅不到、摸不到,神不知鬼不觉地任意穿透、“切割”人的身体,如同“幽灵”一样,令人防不胜防。生活中的电子产品种类十分众多,与我们的生活、工作关系非常密切,我们与它们接触的时间又比较长,因此,这些电子产品所产生的电磁辐射对人体健康的影响问题已经越来越受到人们的重视。     

【关键词】电磁辐射   降低  植物

一．课题的提出

      

     1.课题研究背景：

    进入21世纪，随着电子技术的发展，架设的电源线越来越多，电视，电脑，移动电话，微波炉走入我们的生活，为我们的生活带来了极大的便利，同时也时波长更长，频率在30000MHz内的电磁辐射充斥着我们的空间，破坏了良好的电磁生态环境，构成了现代社会新的“隐型杀手”。电磁辐射无处不在,电磁辐射对人们日常生活的影响也无处不在.但大部分人们都还没意识到它所存在的危害性。那么,什么是电磁辐射污染?它对人体作用的机理有哪些?不同的植物又对它有何作用？

 

2.课题研究目的与意义

我选择该课题进行研究，我主要研究了使用电脑过程中产生的电磁辐射及其危害，我希望通过寻求一种简单有效的方法来帮助人们，但我们更希望通过我们的研究，可以寻找出更好的降低辐射的植物，给人们以帮助。

   

    【电磁辐射案例介绍】

    在斯德哥尔摩市，生活在高压输电线区域内的市民，因磁通密度B＞3mG（毫高斯），癌症发病率为其他地区的3.8倍！

    

    1991年英国劳达公司一架民航机不幸坠毁，电磁辐射酿成了这场大祸。《环境保护报》

1993年，瑞典等北欧三国的研究调查公布，长期受到2mG以上的电磁辐射影响，罹患白血病的机会是正常人的2．1倍，罹患脑肿瘤的机会是正常人的1．5倍

二．课题研究方法

1.文献研究法：通过网络、图书馆、书店等查阅手段，了解不同植物对降低电磁辐射的

不同作用。

1.实验研究法：通过实践研究来了解各种电器的电磁辐射量，以及哪种植物降低电磁辐

射的效果最好。

三．课题研究与分析

    （1）实验探索：

引言：有的观赏植物具有吸收电磁辐射的作用，在家庭中或办公室中摆放这些植物，可有效减少各种电器电子产品产生的电磁辐射污染。

但是,并没有任何科学依据证明植物可以直接防辐射,电脑的辐射主要是电磁波,而电磁波沿直线传播,所以植物不能直接帮助人阻挡辐射,那么植物的分泌物挥发在在空气中,如果植物的分泌物能吸收辐射的话,防辐射门就不用厚重的水泥和重金属铅制作了,用含有植物分泌物的物质填充不就可以了吗,因此把植物放在电脑旁边防御辐射是没有科学依据的,当然植物让人喜爱产生愉悦的心情也是好的. 那植物到底有没有防辐射作用呢，让我们接下来继续探究吧！实验准备：电视机、笔记本电脑、路由器、开关、台式电脑主机、显示器。

    实验准备：电视机、笔记本电脑、路由器、开关、台式电脑主机、显示器。

    实验过程用检测仪检测各个电器，并测出不同植物的影响                       

 

（二） 实验过程 ：1.不同用电器的电磁辐射量的对比试验

                               

                                

                                                                                                                                                                   

           

      开关                                    笔记本电脑

  

             

          

   

    

            显示器                                     路由器

  

             

                主机                                        电视机

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

根据本实验试验可知，不同的电器的电磁辐射量不同，本实验中液晶电脑的电磁辐射量最高，开关的电磁辐射量最低.,我想通过本实验告诉大家，不要长时间上网，这样对我们的生活、学习都会带来影响，眼睛离电脑显示器的距离适当增远，防止视力下降。

（二）理论过程 2.不同植物对电磁辐射减少的量的研究

     为了研究不同植物对电磁辐射减少的量的实验，本实验所采取的六种植物分别是 ：富贵树、绿玉树、榕树、清香木、仙人球、玉露。本实验选用液晶电脑作为测试对象

测试植物：富贵树

    (富贵树)测试结果：将富贵树摆放在距离显示器36厘米处一刻钟后，辐射监测仪显示的数值并没有出现明显变化。数值始终在1000V/m以上波动。数值说明，富贵树混在抗辐射植物里，只是滥竽充数罢了。

    (绿玉树)测试结果：在15分钟的测试时间里，摆放绿玉树后的测试仪显示的数值比较稳定，但效果并不理想。数值证明，绿玉树也不能算作抗辐射植物。

    最终数值：1062V/m

   

    

(清香木)测试结果：摆放清香木15分钟后，测试仪显示数值终于降至1000V/m以下，但并不稳定。

    最终数值：1074V/m

    

    (榕树)测试结果：在15分钟的测试时间里，测试仪的显示数值不断下降，最终降至1000V/m以下。

最终数值：990V/m

   

(玉露)测试结果：与前四种植物相比，玉露的体积要小巧很多。但通过测试仪的数据显示，吸收电磁辐射的能力并不是由体积决定的。

    最终数值：978V/m

测试结果：跟玉露一样，摆放仙人球15分钟后，测试仪的数据很快也降至1000V/m以下，最终结果在6种测试植物中名列第一。

    最终数值：811V/m

结论：不同植物对减少电磁辐射的量不同，本次试验中，仙人球在所有植物吸收电磁辐射的作用是最强的，它也是天然的空气清新剂，还具有吸附尘土，净化空气的作用。这种极易养活的植物，非常适合现代生活上接触到很多电磁辐射源的人们。

篇4

论文关键词:计算机　电磁辐射　信息安全　TEMPEST

论文摘要:利用电磁学的方法分析了计算机电磁信息辐射的原理?引入偶极子分析计算了计算机电磁信息辐射场的频谱与场强;研究了计算机电磁信息辐射接收机的接收原理?进一步定量分析了辐射场强与接收机带宽、噪声系数、接收天线定向性和增益之间的数值关系;阐述了计算机电磁信息泄露的方式和途径?概括了基于实际的军队计算机应用中电磁信息安全与防护的主要手段。

随着信息技术的发展和微型计算机的普及应要处理、传输、存储的军事机密的安全构成了严重的用?计算机已成为目前最关键、应用最广泛的信息处威胁?给国家和军队造成重大损失。理、传输和存储的电子设备。军队指挥自动化、国防为了确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存工程的通讯与指挥、现代化的武器装备以及智能化储更安全有效?就必须重视军用计算机的电磁信息的信息技术产品等无不与计算机有关。由于计算机安全与防护?研制、开发和使用防信息泄漏的计算的特殊构造方式?它在工作时?会向周围空间辐射电机。在计算机信息安全领域?电磁信息辐射的研究磁波?这些电磁辐射信号包含丰富的频谱资源?携带属于TEMPEST(Transient ElectroMagnetic Pluse Em-大量有用信息?一旦被敌方接收并破译?就对计算机anationStandard)的研究范围。

1电磁信息泄露原理

1。1计算机辐射原理

麦克斯韦于1846年归纳出了麦克斯韦方程组。根据麦克斯韦方程组(方程组(1))可知?电路中只要有电流的变化就会有电磁波的产生?任何时变电磁场都会向四周空间辐射电磁信号?任何载有时变电磁信号的导体都可作为发射天线向周围空间辐射电磁信号。

由公式(2)、()3可以看出?偶极子所载信号幅度越大?频率越高;功率越大?辐射场强越强;信号波形越尖锐?其频谱越宽;高频分量越丰富?其辐射场强越强。

计算机系统的主要硬件有主机、显示器、键盘、鼠标、打印机和其他外设备?电源线、主机与外设备间的互连线缆(信号线、数据线和控制线)?连接主机、外设备与互连线缆的连接器。计算机电路组成复杂?各个部件以及各种时钟电路都存在电磁辐射?产生携带大量信息的辐射电磁波。这些电磁波就通过计算机的主机、外设备、线缆和连接器向周围空间辐射?产生的电磁信息泄漏伴随计算机对信息的接收、处理和发送的全过程。

从信息种类来分?计算机电磁辐射信息包括视频信息、键盘输人信息、磁盘读写信息等。从辐射部件来分?计算机的电磁辐射可以分为处理器的辐射、通信线路的辐射、转换设备的辐射、输出设备的辐射等。

从辐射方式来分?还可以分为一次泄漏和二次泄漏。对于处于复杂电磁环境中的计算机?周围的电磁波接收和发射装置有可能成为计算机二次泄漏辐射的载体。如果计算机辐射信号以某种形式藕合到计算机周围的发射电路中?它以两种形式二次发射出去:辐射信号藕合在放大器的前级?被放大器直接放大发射出去;辐射信号藕合在混频器前级?与发射机内的本振经混频器混频再经放大器发射出去。二次泄露辐射的强度可能超过一次泄漏的辐射强度?降低了计算机设备的防护等级?增加了信号泄露的危险。

1.2计算机辐射信息的接收

计算机工作时产生的极其丰富的谐波资源可达兆赫兹(GHz)以上?电磁辐射最强的频带范围一般在20~so Hz之间?计算机的串口、并口、线缆和连接器?其信息泄露的带宽一般较低?约在01 MH:?只要接收机的带宽大于01 MHz?就能有效地接收计算机的辐射信息。计算机视频信息的电磁辐射较为严重?随着显示器的分辨率越来越高?辐射的频率范围也越来越宽?辐射强度也不断增加?被接收还原的可能性也不断增大。1958年?vna.Eck在论文中提出?可以在1仪x〕m处接收还原视频信息?20世纪90年代英国人称可以在160 m接收还原视频信号。其余部件的辐射?在满足接收机条件的情况下?

当确定了接收机的带宽B、接收机的噪声系数凡、接收机天线的定向性D(或者增益G)?便可以确定接收机能接收到的最低场强?只要大于最低接收场强的计算机电磁辐射信号均可以被接收机接收。

2安全与防护

为了降低计算机电磁辐射信息泄露的危险?确保涉及军事机密的信息的处理、传输、存储更安全有效?必须采取安全防护措施。目前的计算机防电磁信息泄露所采取的措施主要有3种?即信号干扰技术、电磁屏蔽技术和TEMPEST技术。

2.1信号千扰技术

信号干扰技术是指利用相关原理?将能够产生噪声的干扰机放在计算机旁?把干扰机发射出来的噪声电磁波和计算机辐射出来的信息电磁波混在一起?通过不同技术途径实现与计算机辐射信息的相关联?并产生了大量与计算机相同频谱特性的伪随机干扰信号?使干扰信号与计算机设备的信息辐射混合在一起向外辐射?所以能破坏原辐射信号的形态?降低辐射信息被接收后还原的可能。它具有造价低廉、移动方便、体积小、质量轻等特点?是目前国际上应用最广泛的一种防泄漏措施。

信号干扰技术主要是针对计算机的视频辐射信息泄漏采取的一种防护措施?缺点是干扰机的干扰噪声(白噪声)和计算机的辐射信号(主要是视频信号)的特性是不同的?可以被接收者区分开?提取到其中的有用信息。而且?信号干扰技术多采用覆盖式干扰信号?容易造成电磁污染和防护对象单一。

2.2电磁屏蔽技术

电磁屏蔽技术是利用电磁屏蔽原理?将计算机关键部分用特殊材料包起来?抑制近场感应和远场辐射、中断电磁辐射沿空间的传播途径?是解决电磁信息泄漏的重要手段。

电磁屏蔽有双重作用:减小电磁辐射泄漏;防止外界电磁干扰。屏蔽方法有多种?根据不同需要可以采用整体屏蔽、部件屏蔽和元器件屏蔽。如:屏蔽电缆、屏蔽电路、屏蔽机柜、屏蔽室等。屏蔽效果与材料性能、辐射频率、屏蔽体结构和辐射源的距离等有关。屏蔽体都需与大地相连?为屏蔽体上的电荷提供一条低阻抗的电气泄放通路。电磁屏蔽的效果与屏蔽体接地的好坏密切相关?一般屏蔽体的接地电阻都要求。从使用的效果来看?屏蔽室更理想?好的屏蔽室可使信号衰减60一140dB?缺点是造价高。采用电磁屏蔽的方法防止电磁辐射泄漏时?并不是所有的设备和元器件都能完全封闭在屏蔽室?内。比如?电源线、信号线等均与外界有联系?辐射电磁波可以通过传导方式传到屏蔽室外造成信息泄漏。

2.3 TEMPEST技术

TEMPEST技术即低辐射技术?是指在设计和生产计算机设备时?对可能产生电磁辐射的元器件、集成电路、连接线、显示器等采取防辐射措施?从而达到减少计算机信息泄漏的目的。前景较好的是红、黑设备分离技术。采用红黑分离技术制造红黑分离式计算机?是指在系统设计中引人红黑工程概念?将计算机设备上的信号分为红黑两种信号?红信号是指能被接收破译?并复现出有用信息的信号;黑信号是指即使被接收到?也不能复现出有用信息的信号。把红信号与黑信号完全隔离开来?然后对隔离后的红信号采取特殊处理措施?使其达到防电磁信息泄漏极限值的要求。在计算机设备中?相应地也定义了红设备、黑设备等概念。红设备是处理保密数据信息的设备?黑设备是处理非保密数据信息的设备。

红黑设备之间是不允许进行数据传输的。通常是在两者之间建立红黑隔离界面?仅仅实现黑到红设备之间的单向信息传输。

软件TEMPEST技术191是国外近年发展起来的新的电磁防护技术?基本原理是通过给视频字符添加高频“噪声”并伴随发射伪字符?使敌方无法正确还原真实信息?而我方可正常显示。它替代了过去由硬件完成的抑制干扰功能?成本较低。采用TEM-PEST技术的防护型TEMPEST计算机?使用软件来控制计算机辐射信号的发射?同时加入了专用的攻击程序?当有人企图截获信息时系统能自动保护并进行自卫反击。

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【关键词】电磁辐射；危害；防护

1.常见的电磁辐射源

一般来说，雷达系统、电视和广播发射系统、射频感应及介质加热设备、射频及微波医疗设备、各种电加工设备、通信发射台站、卫星地球通信站、大型电力发电站、输变电设备、高压及超高压输电线、地铁列车及电气火车以及大多数家用电器等都是可以产生各种形式、不同频率、不同强度的电磁辐射源。

在日常生活周边环境中对人们的身体健康可能造成影响的电磁辐射源主要有这样一些设备： 雷达、电视广播的发射系统； 射频感应加热设备； 射频及微波治疗设备； 移动基站； 高压及超高压输电线等。在家中， 对人们可能造成影响的电气设备主要是： 微波炉、电磁灶、电脑、电视、手机等。

2.电磁辐射对人体的危害

2.1 电磁辐射对人体的危害

人体所处环境的电磁辐射强度超过一定限度时，或产生累积效应时，会对人体健康产生不良影响，甚至造成伤害。国内外的流行病学调查和大量的试验研究已经证明，电磁辐射可造成广泛的生物损伤效应。

2.1.1对心理和行为健康的危害

电磁辐射可以对健康和患病人群的心理和行为产生影响。大量资料证明，电磁能使人出现头昏脑胀， 失眠多梦，记忆力减退等症状。电磁场对睡眠的影响是对患者心理，行为和识别能力影响的反映，进而推断暴露于人工电磁辐射中的人员，其睡眠异常也许是其后精神紊乱的开始。

2.1.2 对心血管系统的危害

超短波，微波除了引起比较严重的神经衰弱症外，最突出的是造成植物神经机能紊乱，主要在心血管系统有反应，其中以副交感紧张反应为多，如心动过缓，血压下降或心动过速等。但至今，关于电磁辐射对心血管系统的影响的研究仍未取得较为一致的结论，还有待进一步的探索。

2.1.3 对眼的危害

高强度电磁辐射可使人眼晶状体蛋白质凝固，轻者混浊，严重者可造成白内障，还能伤害角膜，虹膜和前房，导致视力减退乃至完全丧失。人眼在短时间内经微波辐射后，出现视疲劳，眼不适眼干等现象，视力明显下降，夜晚更为突出。

2.1.4 对生殖系统的危害

电磁辐射对生殖系统的危害及其引起的生殖障碍也日益被各国学者所关注。在微波辐射作用下，即的温升达到10℃～ 20℃，皮肤虽然没有浊痛感， 但男性生殖机能可能已经受到微波辐射的损害。受微波辐射后，可能引起暂时性或永久性不育。同样，电磁辐射还会造成女性月经不调等妇科疾病。

2.1.5 对癌症发生率的影响

大量试验研究表明：电磁辐射以多种方式影响生命细胞，极低频电磁场（ELF-EMF）与白血病（尤其是儿童白血病）、乳腺癌、皮肤恶性黑色素癌、神经系统肿癌、急性淋巴性白血病等有关。这些结果通过细胞学研究得到了理论验证。电磁场可能通过干扰钙离子穿越细胞膜的流动而促发癌症，因为钙离子的流动具有控制肌肉收缩，卵子受精，细胞分裂以及生长发育等主要功能。电磁辐射还可能扰乱细胞处理激素， 酶及其它化学物质的能力，会导致各类癌症的发生。

此外，电磁辐射对人体内分泌系统，免于系统，骨髓造血系统均有不同程度的影响。目前，许多国内外学者正在进行广泛和深入的研究。

2.2 电磁辐射对人体危害的机理

电磁辐射对人体的危害有热效应、非热效应和累积效应等。

2.2.1热效应

人体70%以上是水，水分子受到电磁波辐射后相互摩擦，引起机体升温，从而影响到体内器官的正常工作。关于热效应研究比较深入，美国等西方国家已以此作为制定电磁暴露限值的依据。

2.2.2非热效应

人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦受到外界电磁场的干扰，处于平衡状态的微弱电磁场即遭到破坏，人体也会遭受损伤。

2.2.3累积效应

热效应和非热效应作用于人体后，对人体的伤害尚未来得及自我修复之前（通常所说的人体承受力——内抗力），再次受到电磁波辐射的话，其伤害程度就会发生累积，久之会成为永久性病态，危及生命。对于长期接触电磁波辐射的群体，即使功率很小，频率很低，也可能会诱发想不到的病变，应引起警惕。

高频及微波电磁辐射对人体的主要危害是引起中枢神经系统的机能障碍和植物神经紊乱。多种频率电磁波特别是高频波和较强的电磁场作用人体的直接后果是在不知不觉中导致人的精力和体力减退，容易产生白内障、白血病、脑肿瘤、心血管疾病、大脑机能障碍以及妇女流产和不孕等， 甚至导致人类免疫机能的低下， 从而引起癌症等病变。

2.3 电磁辐射对人体危害的影响因素

电磁波与生物体相互作用，可以为生物体物质所吸收，但并不是所有情况下，人们都会被电磁辐射所伤，发生“电磁中毒”。电磁辐射对人体伤害的程度与以下因素有关：

2.3.1 电磁场强度

人体周围电磁场强度越高， 人体吸收能量越多，伤害就越重。

2. 3. 2 电磁辐射频率

电磁辐射频率越高，其机体的热效应就越明显，对人体的伤害越重，在相互作用下，脉冲波对人体的伤害比连续波严重。

2.3.3 电磁波进入机体的深度

电磁波进入机体越多，对人的伤害就越大，电磁波进入机体的深度与很多因素有关，如电磁波的波段，电流形式，电磁波进入机体角度（入射角），组织含水量与组织类别，组织的介电常数与电导率等。

2.3.4 照射时间

电磁场对人体的伤害具有累计效应，因此，人体接受辐射的时间越长，间隔时间越短，伤害就越重。

2.3.5 周围环境

周围环境温度过高或温度过大时，不利于人体散发由电磁能转化的热能，使机体内温度升高，电磁场伤害加重。

2.3.6 个体差异

电磁场对人体的伤害程度，随个体的不同而不同。一般来讲，在相同的情况下，女性较男性严重，儿童较成人严重，瘦者较胖者严重，这可能与人体的含水量有关。

3.电磁辐射对人体危害的预防措施

预防或减少电磁辐射的伤害，其根本出发点是消除或减弱人体所在位置的磁场强度，其主要措施包括屏蔽和吸收。

3.1 屏蔽

屏蔽就是采用一定的技术手段，将电磁辐射的作用和影响限定在一定的空间内，防止其传播与扩散。按照辐射场源与工作性质不同，可采用主动场屏蔽和被动场屏蔽两种形式，通常两种均采用板状、片状或网状的金属组成的外科来进行屏蔽。其中，主动场屏蔽是将场源置于屏蔽体内，这种方式适合于辐射源比较集中，辐射功率大，工作人员作业位置不固定等场合；而被动屏蔽是指采用屏蔽室，个人防护等屏蔽方式。这种屏蔽是将场源置于屏蔽体外，实现屏蔽体中的人由于屏蔽作用而免受伤害。这种方式适用于辐射体比较分散、工作人员作业位置固定的场合。同时，为了保证高效率的频率作用，防止屏蔽体成为二次辐射源，屏蔽体应该有良好的接地。此外，还可利用反射，吸收等减少辐射源的泄漏等来加强防护。

3.2 吸收

吸收是指利用特定的吸收材料将电磁辐射能量吸收掉以降低其强度。这种材料主要是电的良导体和较强的铁电性，大致可分为谐振性吸收材料和匹配性吸收材料两大类。前者是利用某些材料的谐特性制成的， 能吸收的微波频率范围较窄。后者利用材料和自由空间的阻抗匹配达到吸收辐射能量的目的，吸收的微波频率范围较宽。吸收材料的防护措施，一般多用在微波设备的调试上，它要求在场源附近就能把辐射能量大幅度衰减下来，以防止对较大范围的空间产生污染。为此，可在场周围铺高吸收材料，如金属纤维，金属镀层纤维，涂覆金属盐的纤维等。同时，可在主要辐射方向上使用功率吸收器，等效天线等波能吸收装置。另外， 将屏蔽材料与吸收材料叠加制成防护板或防护罩，既可以防止电磁辐射的定向传播，又可以进行吸收以免反射产生二次污染，大大的降低了电磁辐射的能量，起到了良好的防护作用。

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l 电力线载波通信电磁兼容问题分析

1．1 电磁兼容分析模型

一个电子系统如果能与其他电子系统相兼容的工作，也就是不产生干扰又能忍受外界的干扰则称为该电子系统与区环境电磁兼容。对于一般的电磁兼容问题的基本分析模型如图1所示。

对于PLC系统来说，干扰源要整体考虑。不仅包括PLC设备，而且要考虑当信号加到电力线上时，由于电力线是一种非屏蔽的线路，有可能作为发射天线对无线通信和广播产生不利影响。此外还要考虑多种PLC设备间的相互影响。PLC的耦合途径是非常复杂的，是不同的途径相互作用的结果。总体上分为两种，一种是空间的辐射，对应的扰设备是无线通信和广播信号；另一种是沿电力线的传导骚扰，主要造成对电能质量的影响。因此PLC系统的电磁兼容问题涉及多个PLC系统的共存，以及与无线网络的共存等。

1．2 PLC系统电磁干扰产生机理

由于电力线的特性和结构是按照输送电能的损失最小并保证安全可靠地传输低频(50 Hz)电流来设计的，不具备电信网的对称性、均匀性，因而基本上不具备通信网所必须具备的通信线路电气特性。而PLC系统所产生的电磁干扰问题正是由于电力线的这种对地不对称性产生的。

电力线产生干扰的机理有两种(如图2)，一种是电力线中的信号电流Id(差模电流)回路产生的差模干扰，另一种是电力线上的共模电流Ic产生的共模干扰。差模电流大小相等方向相反，因此一般近似认为由其产生的电磁场相互抵消。而共模电流的方向是一致的，其产生的电磁场相互叠加，所以电力线的干扰主要来自共模干扰。

1．3 改善PLC系统电磁兼容性的主要措施

(1)充分利用或改善PLC系统电力线的对称性

PLC系统的辐射强度取决于PLC网络或其电缆的对称性。高度对称线路的特征是异模电流与共模电流的比值很大，故辐射非常小。可以选择对称性好的导线，例如4芯电缆，但此法不适用于室内网络，而且成本较高。

(2)减小PLC系统中高频信号的功率谱密度

减小PLC信号的功率谱密度(PSD)能降低辐射电平，但不影响总的发送功率。因此，PLC系统适宜采用宽带调制技术，但其扩频效率受电力线低通特性的限制。

(3)合理选择调制技术

OFDM是一种高效的调制技术，其基本原理是将发送的数据流分散到许多个子载波上，使各子载波的信号速率大为降低，从而提高抗多径和抗衰落能力。

(4)合理设计EMI滤波网络

将滤波器安装在紧邻变压器和紧邻家庭用户的连接点上，或者直接在电力线调制解调器内部引入滤波器。这样既可以保持PLC信号的异模传播，又可以阻止PLC信号进入辐射效率高的导线或其他附接设备。本文将主要对EMI滤波网络进行研究设计。

2 滤波电路设计

基于以上对于电力线通信电磁兼容性的分析，可以在电力线通信系统的收端接一个EMI滤波器，用以抑制系统所产生的共模干扰。由于两根电力线不可能完全重合，也就是说差模电流所产生的电磁场不能完全抵消，所以在设计滤波电路时，也应考虑到差模干扰的抑制。

EMI滤波电路基本网络结构如图3所示。

图3中，差模抑制电容为Cl和C2，共模抑制电容为C3和C4，共模电感为L，并将共模电感缠绕在铁氧体磁芯圆环上，构成共模扼流圈。共模扼流圈对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。由于干扰信号有差模和共模两种，因此滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。其基本原理为：

(1)利用电容通高频隔低频的特性，将电源正极，电源负极高频干扰电流导入地线(共模)，或将电源正极高频干扰电流导入电源负极(差模)。

(2)利用电感线圈的阻抗特性，将高频干扰电流反射回干扰源。

3 实验结果

在图3滤波电路中取差模电容C1，C2为7 000 pF，共模电容C3，C4为0．015 μF，共模扼流圈磁芯采用锰一锌铁氧体，每路绕30匝，电感量为3．7 mH。

3．1 EMI滤波网络滤波性能仿真

图4为干扰噪声随频率关系的模拟仿真，由此可见干扰信号的频率越高，则干扰信号通过该滤波网络后衰减越大。共模干扰的频率一般在2 MHz以上，所以说该滤波电路能对共模干扰起到良好的抑制作用。

3．2 EMI滤波网络输出结果分析

当采用输入为24 V，输出为12 V，功率为25 W的开关电源模拟输入信号时，用带宽为20 MHz的示波器测得滤波前后信号纹波分别为50 mV和5 mV。由此可见该滤波网络对干扰信号衰减了20 dB，良好地抑制了电路中所产生的干扰噪声。

4 结 语

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关键词：变压器；局部放电；干扰排除

中图分类号： TM4 文献标识码： A

引言:变压器的局部放电是评价变压器绝缘性能的重要指标，其试验原理测试一定电压下测试试品的绝缘结构中所产生的高频电流脉冲，但是在检测过程中经常会引入外界的一些干扰信号以至于出现误判，因此在局部放电试验中进行干扰的分析和排查对于获得准确的结果起了非常重要的作用。

1.局部放电的产生

1.1变压器在电场强度作用下，在绝缘系统中局部区域有绝缘性能薄弱的地方会被激发出局部放电。局部放电是不足以贯通施加电压的两个电极间形成放电通道,即平常所说的击穿。如果将局部放电量控制在一定放电量水平以下，对绝缘不会引起损伤，所以局部放电试验是一种无损探测绝缘特性的试验。在一定的局部放电试验电压与大于局部放电试验电压并模拟运行中过电压的局部放电预激发电压作用后，在以后的局部放电试验电压持续时间内测局部放电视在放电量，如局部放电视在放电量小于标准规定值，即认为变压器能通过局部放电试验。这项试验比传统的短时工频耐压试验要严格，因短时工频耐压试验是以绝缘结构中是否有击穿作为能否通过试验的准则。局部放电试验能检测出绝缘上薄弱的部位，在运行中检测局部放电量可探测出潜在的绝缘薄弱部位。而短时工频耐压试验，只能探测到绝缘结构能否承受住各种过电压或试验电压的作用，要么承受住，要么承受不住，发现不了潜在的绝缘薄弱地位。所以说．局部放电试验是一种比较理想的绝缘试验项目，凡是能通过局部放电试验的变压器，在运行中可靠性是比较高的。因此应该对局部放电特性及检测加以研究，使变压器达到低局部放电量水平的要求。

2.变压器的局部放电试验

2.1局部放电试验前对试品的要求

2.1.1局部放电试验在所有高压绝缘试验之后进行，必要时可在耐压试验前后进行一次，与之比较。

2.1.2 试品的表面应清洁干燥，试品在试验前不应受机械和热的作用。

2.2变压器局部放电试验的基本接线方式

变压器局部放电试验的基本原理接线，如图所示:

1― 低压绕组；

2― 高压绕组；

3― 测量仪器。

图1单相变压器局部放电试验的基本测量线路

1― 低压绕组；

2― 高压绕组，D或Y接；

3― 测量仪器；

S― 开关。

图2三相变压器局部放电试验的基本测量线路

2.3试验电源

试验电源一般采用50Hz的倍频或其它合适的频率，三相变压器三相励磁。

3．变压器局放试验中的常见干扰及防护措施

3.1在局部放电检测中的干扰通常有：电源干扰、电磁辐射干扰、接地系统干扰、试验设备各元件的放电干扰及各类接触干扰。根据其影响方式，分为以下几类。

3.1.1电源和试验变压器内部放电干扰。一般情况下，这类干扰主要与试验设备本身的抗干扰能力有关，主要靠试验设备本身来抑制。

3.1.2悬浮电位干扰。邻近试验回路的各类不接地金属物在高电位的作用下容易感应悬浮放电，其特点是随试验电压升高而增大。出现此类干扰可将不接地金属物搬离或接地后即可消除。

3.1.3电晕放电和各连接处接触放电干扰。试验回路高电位的部位如果存在尖端，或者试验回路连接处解除不良时，会产生电晕放电或接触放电干扰。其特点是随试验电压升高而增大，采取防晕措施，保证各连接部位良好接触即可排除。

3.1.4电磁辐射和接地干扰。确认试验回路采取一点接地，周围没有电焊机和发电机等容易引入高频信号的设备工作后，如果还存在此类干扰，一般可加以判断区分，其特点是此干扰信号大小与试验电压高低无关。

3.2电磁干扰的防护技术与措施

电磁干扰的三要素是干扰源、耦合通路和敏感体，切断以上任何一项都可解决电磁干扰问题。防范与抑制电磁干扰的基本原则是：①抑制电磁干扰源，直接消减干扰源头的影响；②切断电磁干扰传播途径或增加传播路径对电磁干扰的阻碍（衰减）作用，降低干扰源与受扰设备间的耦合作用；③加强受干扰电子、电气设备的抗干扰能力。这三方面相互关联，不可偏废。但因为电磁干扰多种途径的耦合同时存在，反复交叉，共同产生干扰，才使得电、磁干扰变得难以控制，所以在控制干扰的策略上除了采用众所周知的抑制干扰传播的技术，如屏蔽、接地、搭接等方法以外，还要采取回避或疏导的技术处理，如空间方位分离、回避、滤波、吸收和旁路等等，有时这些回避和疏导技术简单而巧妙，可以代替成本费用昂贵而质量体积较大的硬件措施，从而收到事半功倍的效果。根据以上分析，控制电磁干扰应采取以下技术和措施。

3.2.1.严格选用电磁兼容性能符合国家标准的电子、电气设备

电子、电气设备的电磁干扰限制标准是根据电磁兼容基本要求制定并随着技术与经济水平提高而逐步制定、修订的。选用符合限制标准的设备是维持电磁兼容环境的基本条件之一。选用合乎标准的设备并采取适当的屏蔽与滤波措施，一般都收效良好。否则，会不同程度地破坏电磁兼容环境。

3.2.2.保持对辐射干扰源的电磁防护间距

保持对工业、科研等射频设备、高压架空输电线路等电磁辐射干扰源应有的防护间距，即可将电子设备所受干扰减至允许范围内而不影响正常工作。同时还应考虑本工程内部干扰源对环境的影响，以及工程内部电子电气设备间、强电与弱电及控制线路间保持必要的防护间距。若条件所限无法满足应有间距，则应采用其他防范与抑制措施。

3.2.3.屏蔽与接地

电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来控制电磁干扰由一个区域向另一个区域感应和辐射传播的方法。屏蔽与接地是抑制辐射电磁场干扰的基本办法。屏蔽并辅以恰当的接地，绝大部分辐射电磁干扰问题都可能得到解决。难以保持必要的电磁防护间距时，将电磁干扰源设备及受干扰设备以屏蔽室（对控制、信号线路等则以屏蔽电缆）屏蔽隔离起来，可消减其对（受）外部的电磁辐射干扰程度。屏蔽可分静电屏蔽、磁屏蔽及电磁屏蔽，其功能分别在于抑制分布电容耦合导致的电场干扰、低频磁场干扰及高频电磁场干扰，一般多指电磁屏蔽。依据干扰性质与屏蔽类型，屏蔽层分别以低阻金属或离导磁材料构成，并酌情采取相应的接地方式。接地包括电子电气设备正常工作必须的信号接地、功率接地及安全接地以及屏蔽接地。现代建筑因场地限制与建筑结构影响，多采用将各种接地系统以适当方式联为一体的闭合环状接地系统。基本要求是使各种接地点间无电位差（等电位联结）。屏蔽室（层）本身则应依据干扰噪声的频率特征采用一点接地或多点接地。

3.2.4.滤波与隔离

滤波是在频域上处理电磁噪声的技术，为电磁噪声提供一低阻抗的通路，以达到抑制电磁干扰的目的。隔离是切断传导干扰的传输途径的方法。滤波与隔离是防治传导干扰的主要方法。电源线是电磁干扰传入设备的干扰也可以通过电源线传到电网上，对网上其他设备造成干扰。为了防止这两种情况的发生，对电源线路视干扰噪声频率及受保护电子设备性质可安装不同类型的滤波装置。在设备的工频电源进线上采用普通（低通）电源滤波器；在400～1000Hz中频电源线路上设特种滤波器；对负载线路，则有适用于通信线路的通信（电话）滤波器、用于变流设备的高次谐波滤波器、用于屏蔽室通风及其他金属管道上的波导滤波器等等，它们可过滤不同频率的干扰噪声，消减电子、电气设备（向）外部的传导干扰。在电子、电气设备的电源或信号输入（出）端设置隔离变压器、光电隔离装置等也是防止传导干扰（如抑制浪涌噪声及中频噪声）的必要手段。在设备选择及线路配置等设计环节中，滤波与隔离措施是广泛采用的手段。

3.2.5使用多通道数字式局部放电仪对干扰的排出

天线接收干扰关门技术，可屏蔽掉来自空间的电磁波干扰；抗静态干扰功能可去除相位固定的干扰信号；抗动态干扰功能可去除随机出现的大幅值脉冲干扰；相关滤波技术抗干扰功能可有效去除与电源不同步的随机干扰；极性判别功能，可通过区分试品内部与外部的信号极性，有效去除外部干扰；带通滤波器采用模拟、数字混合滤波技术，带宽可任意组合，有效抑制各种干扰；对现场信号进行频谱分析后，可有针对性的选择无干扰频带进行试验，从而快速准确的去除外界干扰；局部放电智能识别功能，能够在特定条件下自动识别干扰信号和局放信号，并将干扰去除。

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【关键词】变频器；干扰；抑制

随着科技的发展，变频器以节电、节能、可靠、高效的特性应用于工业控制的各个领域中，同时因其良好的调速、节能性能在钻井设备中也得到了广泛使用。但随之所带来的系统电磁干扰（EMI）日益严重，相应的抗干扰设计技术已变得越来越重要。变频器系统的干扰有时能直接造成系统硬件损坏，有时虽不能损坏系统的硬件，但常使微处理器的系统程序运行失控，导致控制失灵，造成设备和生产事故。

1 变频调速系统的干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰，是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当工作于开关模式并高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是电磁干扰源。

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强，其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。

（1）电磁辐射

变频器若非处在一个全封闭的金属外壳内，它即可通过空间向外辐射电磁波，其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出电压和电流的功率谱是离散的，且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换所引起的辐射干扰相当突出。当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射，辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射，同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路，与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径，当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施如下：a）隔离：指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。b）滤波：为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。c）屏蔽：屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法，通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能为20m以内，且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。d）接地：实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段，良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。e）正确安装：变频器对安装环境要求较高，一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃，最高温度不超过50℃；变频器的安装海拔高度应小于1000m，超过此规定应降容使用；变频器不能安装在经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，应采用加橡胶垫等防振措施；不能安装在电磁干扰源附近；不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境；不能安装在潮湿环境中，如潮湿管道下面，应尽量采用密封柜式结构，并且要确保变频器通风畅通，确保控制柜有足够的冷却风量，其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。安装工艺要求：确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线连接到公共地线上；安装布线时将电源线和控制电缆分开，如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线；使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。

2 变频器控制系统设计与应用中注意的问题

（1）在设备排列布置时，应注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开。

（2）变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，由于变频器内部有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。

（3）控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，否则，频繁的操作可能损坏内部元件。

（4）除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。

（5）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。

3 结束语

通过以上对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器要求的不断提高，变频器的EMC问题一定会得到有效解决。

【参考文献】

篇9

关键词:64位计算技术; 矩量法; 电磁计算; 电大尺寸目标

中图分类号:TM15;TP274 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)10-0023-04

64-bit Computing Technique for Electrically Large Electromagnetic Computation Problems

DUAN Hong, LI Jian-zhou, JIANG Ying-fu

(College of Electronic Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129,China)

Abstract:Electromagnetic computation of electrically large objects by using 64-bit computing technique is studied. The method of moments (MOM) program is developed in 32-bit system. Numerical results are presented to validate the accuracy of the program. The limitation of the 32-bit MOM program is discussed and it is found that the 32-bit MOM program can not work when the demand onmemory is over 2.2 Gigabyte. The 64-bit computing technique is studied and the corresponding 64-bit MOM program is developed

to extend the capability of the current MOM program. Numerical results and comparisons are given, which indicate that the 64-bit computing technique can extend the capability of MOM obviously for solving electrically large electromagnetic computation problems.

Keywords:64-bit computing technique; method of moment; electromagnetic computation; electrically large object

0 引 言

矩量法是电磁计算中的基本方法,其计算精度很高,经常作为衡量其他电磁计算方法计算精度的基准。但是,众所周知,矩量法属于低频算法,其内存需求正比于N2,随着未知数N的增加,内存消耗呈指数递增。从理论上看,由于寄存器的限制,32位系统下单个应用程序1次最多能寻址232,即4 GB内存,实际32位Windows XP操作系统为2.2 GB。对于电大尺寸问题,由于矩量法的计算程序无法申请到足够多的存储空间,从而无法计算。在64位系统中,程序可寻址到264,约16 EB的内存,这样应用程序的可用内存几乎只受计算机物理内存和操作系统的限制。因此,考虑到利用64位技术的优越性,开发了64位矩量法的程序,拓宽了矩量法的应用范围。

在此,简述了矩量法的基本原理,利用C语言开发了32位矩量法的计算程序、相关算例,验证了程序的有效性;讨论了32位程序的局限,开发了64位矩量法的计算程序,并给出算例证明了64位计算技术能拓宽矩量法的计算范围。

1 矩量法基本原理

本文所用的矩量法以RWG (rao wilton glisson)边元为基础,对目标表面做三角剖分,拥有公共边的每对三角形构成RWG边元,在每个边元上定义矢量的基函数为:

f(r)=(lm/2Am+)ρ+m(r),r∈T+m

(lm/2Am)ρ-m(r),r∈T-m

0, 其他(1)

式中:T+m,T-m为第m个边元所对应的两个相邻三角形;lm为边元长度;A+m,A-m分别为三角形T+m,T-m面积;ρ+m,ρ-m分别为正三角形T+m的自由顶点指向该三角形上的观察点r、负三角形T-m上的观察点r指向该三角形自由顶点的矢量。

于是,目标表面的电流可以由上面的基函数表示为:

J(r)=∑Nn=1Infn(r)(2)

从电场积分方程[1]出发,基于矩量法的基本原理,选取RWG的基函数。采用伽略金法[2],推导出适合编程求解的矩阵方程为:

ZmnIn=Vm(3)

基于RWG边元的阻抗矩阵表示为:

Zmn = lm[jω(A+mnρc+m/2 +A-mnρc-m /2) +Φ -mn -Φ+ mn ](4)

式中:

A±mn= μ4πln 2A + n ∫T + n ρ + n(r′)g±m(r′)dS′ +

ln 2A-n ∫T-n ρ-n(r′)g±m(r′)dS′(5)

Φ ±mn =-14πjωεln An+∫T+ng±m(r′)dS′-

lnA-n∫T-n g±m(r′)dS′(6)

式中:g±m(r′) = e-jk|rc±-r′|m|rc±m-r′|为自由空间格林函数。由于篇幅限制,本文没有具体推导这些公式,详见文献[3]。

考虑散射问题时,激励向量Vm的元素表示为:

Vm = lmE + m • ρc+m2 +E-m • ρc-m2

E±m = Einc(rc±m)(7)

考虑辐射问题时,激励源由入射波变为电压源,电压发生器通常由传输线跨接在天线的小间隙上。假设小间隙宽度无限趋于零,则很容易将小间隙与RWG边元联系起来,即电压激励向量Vm仅在馈电边元处取为馈电电压值V,其余都取为0。

求解方程(3)得到目标表面电流的电流系数矩阵In,并由式(2)得到表面电流,再由电场积分方程即可得到导体的散射或辐射电场[1]:

Es=-jωμ∫1+1k2• [J(r′)G]dS′(8)

式中:G为自由空间格林函数。

计算阻抗矩阵元素是矩量法的关键问题。在场点与源点相距较远时,元素计算表达式中的被积函数是平滑函数,积分可采用三角形上的数值积分近似求解[4-5]。当场点与源点相距较近时,阻抗矩阵单元表达式中的被积函数变化剧烈,尤其是在场点和源点重合时,被积函数是奇异函数。然而,这些元素的计算精度对整个矩量法的最终精度又尤为重要,故必须采取一些特殊处理技术。这种奇异积分的处理已经有了许多成熟的方法[5-7]。文献[5]中的方法最为简便有效,为本文所采用。

在上面的算法中,阻抗矩阵的存储是矩量法耗费内存的最主要因素,理论上正比于N2,未知数N为RWG边元总数。具体数值关系可见表1。

表1 MOM程序内存消耗与电尺寸的关系(以算例二为例)

频率 /MHz300400500600700

未知数2 7064 8037 62010 99215 042

内存114 MB354 MB889 MB1.85 GB3.46 GB

2 32位矩量法讨论

按照前面的理论开发了32位矩量法计算程序,为了验证其正确性,并顺利地向64位系统移植,进行了如下计算。

算例1: 鉴于天线的辐射,考虑一蝴蝶结天线,天线长0.2 m,张角为90°,颈宽0.012 m,位于xoy平面内(如┩1所示)。馈源加在图1所示的原点处,计算频率为750 MHz,剖分出234个节点,244个三角面元。xoy面内的方向图如图2所示,实线为本文的计算结果,圆圈为参考文献[5]结果。可见,本文结果与┪南[5]的结果几乎完全相同。

图1 蝶形天线的剖分模型

图2 蝶形天线的辐射方向图

算例2:鉴于导体的散射,球常被用来当作衡量计算精度的基准,这里考虑一个直径为2 m的理想导体球。入射波频率为300 MHz,计算时剖分出904个节点,1 804个三角面元。图3为其双站RCS,实线为本文的计算结果,圆圈为FEKO计算结果。可以看出,两者吻合得非常好。这两个算例表明,本文开发的矩量法计算程序能够实现电磁辐射与散射计算,计算结果准确可靠。

在算例2中,共有2 706条RWG边元,计算时的内存消耗为114 MB,这在32位计算机上很容易计算。但是随着频率的升高,计算的内存消耗急剧增加,如┍1所示,700 MHz时甚至达到3.46 GB,而在32位Windows XP操作系统下,单个应用程序所能申请到的最大内存仅为2.2 GB(修改启动文件可达3 GB)。对于入射波频率为700 MHz时球的散射,32位系统根本无法申请到足够的内存计算。因此,本文考虑用64位计算技术拓展矩量法的计算能力。

图3 导体球的双站RCS

3 64位矩量法

近年来,AMD,IBM,Intel开发了64位计算技术,并相继推出了更高级的64位处理器。相对于目前流行的32位技术,64位技术有着显著的优点,即由于32位系统寄存器的限制,单个应用程序一次直接寻址访问的空间被限制在4 GB以内,而32位Windows XP操作系统的限制为2.2 GB,这极大地制约了矩量法的求解能力。然而,64位系统则不同,理论上,程序可寻址到264,约16 EB的内存。可见,64位系统,提供了矩量法求解电大尺寸目标的另一种途径。另外,某些64位处理器有一些特殊的功能,这使它们在速度上完全超越32位处理器。

基于前面在32位系统上开发的矩量法程序,本文在Microsoft Visual Studio 2008开发环境中,采用64位编程技术,开发了针对64位AMD处理器的矩量法程序,下面讨论64位矩量法程序的计算能力。

算例3:考虑半径为0.135 m,高为0.62 m的圆柱散射,依次变化入射波频率,分别选用32位和64位矩量法程序进行计算,对比结果如表2所示。

表2 32位和64位矩量法程序计算能力对比

频率 /GHz2345

内存625 MB2.5 GB7.7 GB18.6 GB

平台3264326432643264

可行性可算可算不可算可算不可算可算不可算可算

可以看出,对于0.135 m×0.62 m的圆柱,32位计算程序在频率为3 GHz时就无法计算了,而64位程序的计算能力则可以大幅提高。图4给出了入射波频率为4 GHz时的单站RCS计算结果(实线)和测量结果(虚线,来自西北工业大学无人机特种技术国防科技重点实验室)。可以看出,两者吻合良好。

图4 圆柱在4 GHz下的单站RCS

算例4:考虑一个复杂目标上单极子天线的辐射(如图5所示),根据文献[8],可以将线天线用横向只有一个RWG边元的细带模型来表示,细带的宽度约为线半径的4倍。单极子天线长1 m,位置如图所示,馈电加在线面连接处的接合边上,目标总长为3.2 m,宽为0.8 m,辐射频率为700 MHz。计算时共剖分出6 095个节点,11 476个三角面元,未知量总数为16 866,需要4.343 GB的内存,这在32位系统中是无法计算的。图6为天线在xoy面的方向图,纵坐标表示场点处的电场强度值。图中实线为本文64位矩量法程序的计算结果,虚线为FEKO的计算结果。可见,两者非常吻合。从以上例子可以看出,64位矩量法程序的计算能力确实得到了很大的拓展。

图5 复杂目标模型

图6 复杂目标的辐射方向图

FEKO中采用多层快速多极子技术(MLFMM)[9]和矩量法与物理光学法的混合方法[10-11]计算电大尺寸目标。多层快速多极子是一种十分有效的加速算法,其计算复杂度约为O(Nlog N)。即便如此,在32位系统下,也会存在上述内存限制问题。事实上,本文的方法也可用于基于MLFMM加速的矩量法中。

4 结 语

针对矩量法求解电磁计算问题时,随着目标电尺寸的增大,空间复杂度显著增加的问题,采用64位计算技术进行计算。结果表明,由于64位技术允许应用程序一次寻址更大的内存空间,突破了32位技术4 GB的限制,从而大大拓展了矩量法的可计算范围,为矩量法求解电大尺寸目标提供了一种简单易行的途径。

参考文献

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[2]何国瑜,卢才成,洪家才,等.电磁散射的计算和测量[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[3]张玉.电磁场并行计算[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.

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[5][美]S N Markarov.通信天线建模与Matlab仿真分析[M].许献国,译.北京:北京邮电大学出版社,2006.

[6]YIA-OIJALA P, Taskinen M. Calculation of CFIE impe-dance matrix elements with RWG and n×RWG functions [J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2003,51(8):1837-1846.

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[8]MAKAROV S N. MoM antenna simulations with Matlab:RWG basis functions [J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2001, 43(5):100-107.

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[10]易义军,唐良宝,曹卫平,等.MoM-PO 混合方法在电磁散射问题中的应用[J].桂林电子工业学院学报,2004,12(6):26-29.

篇10

该科研小组由6名来自麻省理工学院物理系、电子工程系和计算机系及军事纳米技术研究所的研究人员组成。在实验中，他们使用了两个铜线圈，利用谐振原理，成功地通过无线电力传输点亮了一个功率为60w的电灯泡。他们将此技术命名为Witricity，即英文“无线”和“电力”二词的组合，意为“无线电力”技术。

灵感来自手机电池耗尽

多年前的一个深夜，披着睡袍的索尔贾希克先生，被手机“电池耗尽”的报警声吵醒。索尔贾希克先生回忆道:“一个月来，我已经被警报骚扰6次了。突然之间，我想到，如果可以有东西代替普通手机电池的话，该多好啊！”但如果不需要充电的话，就意味着必须用无线传输电力。然后，索尔贾希克就开始思考究竟哪种物理现象能帮得上忙。

在过去的100年里，科学家研究出了多种无线传输能量的方法。大家最熟悉的可能就是以无线电波为代表的电磁辐射。虽然，无线电波在无线传输信息方面表现非凡，但是，却不可能用于无线传输电力。因为，电波是向各个方向传播的，如果用于传输电力，那么大量的能量就会被浪费在无用的空间。

那么像激光那样的定向电磁辐射可以吗？激光是很危险的。而且，激光需要在能量传输物和接受物之间存在持续不断的光线，当设备在移动时，激光还需要有成熟的跟踪装置。最终，索尔贾希克教授想到了电磁谐振原理。也正是基于对该原理的研究和应用，索尔贾希克教授和其他的研究人员终于通过无线电力点亮了60瓦的灯泡。

物理学的新应用

实际上，电磁谐振原理是物理学的一项基本原理，但为什么过去科学家没有用以进行无线电力研究呢？麻省理工学院的研究人员乔纳普鲁斯指出:“以前，人们对这样的系统没有需求，所以，也没有什么动力让人们去研究。但是在过去的几年里，便携式电子设备，如笔记本电脑、手机、MP3等广泛应用于人们日常生活。所有这些东西都需要由不断充电的电池来提供能量。而电源的不可移动，就与便携的初衷产生了矛盾。”

不过有意思的是，早在50年前，曾一度有关于BBC的传言出现。传言中，BBC的科技人员在侦查BBC信号的覆盖范围时发现，有一小块区域没有BBC的广播信号。当他们探测那个区域后，发现一处房子的花园里放置了一个铜线圈，与BBC有相同的频率，然后窃取了一部分能量用于房间供电。如果传言属实，那么，人们对无线电力传输的热情就由来已久了。

无线电力安全吗？

综观我们今天的生活，科技的影子无处不在，而现实中每一个我们现在认为是理所当然的细节，其实都是科学先行者呕心沥血换来的。笔记本电脑、移动电话、无线上网等科技发明，让我们变得越来越不受空间的约束。无线电力技术，能让我们彻底摆脱电池、充电器、插座、电源线吗？如果这一天真的到来，那么我们人类要为之付出什么样的代价呢？汽车污染了环境，电脑手机都有辐射，那么无线电力又会给我们带来什么呢？

不可否认的是，目前的实验仍有很多没有解决的问题。首先，在无线电力的实验中，高达45%的能量在传输至灯泡的途中损耗掉了，也就是说该系统的供电效能仅为普通化学电池的一半。如何控制能源传输的损耗，是摆在研究人员面前的重大课题。此外，目前进行电力传输的铜线圈体积庞大且非常笨重，足有0.6米高。如果要用于家用电器，必须实现铜线圈的最小化。索尔贾希克教授表示，尽管以后可以对铜线圈进行精简，但是怎样将铜线圈精简到便于笔记本电脑等小家电，还有很长的路要走。

不过索尔贾希克教授仍然非常乐观，他认为这些问题将在3至5年内解决。“我们希望电源和电器之间的距离能达到4至5米，铜线圈能小到可以安装到手提电脑里，输电效率也能大幅提高。屋子里只要有个无线电源，手机、MP3和电脑就随时充电工作了。”

至于电磁场的安全性，研究者认为也不必担心，因为它与生物体相互作用很小，不太可能产生严重的副作用。无论是人还是其他生物，无线电力都是很安全的，不会对健康产生任何明显危害。有专家称，生物机体会对电磁场产生强烈的反应，正如微波炉会将肉类食品烤熟一样。据此，无线电力传输的研究人员称，只要人在距离微波炉3米以外的地方，微波就不会对人体产生伤害。同样道理，使用无线电力的电灯，不会对在灯下阅读的人产生危害。在灯泡实验中，房间内的手机、笔记本电脑、信用卡等物品都没有受损。有趣的是，这种互不干扰还是相互的。也就是说，生物体及其他物体也不会妨碍无线电力的传输。

接下来，研究人员会把研究范围扩展到尝试吸尘器或者笔记本电脑。我们希望，有越来越多的电子产品可以摆脱“长尾巴”，真正地实现自由移动。

链 接:电磁谐振原理

篇11

专家观点精粹：共揭引力波的神秘面纱

引力波是什么？

贾鹏：在宇宙中，有时就会出现如致密星体碰撞合并这样极其剧烈的天体物理过程。过程中的大质量天体剧烈运动扰动着周围的时空，扭曲时空的波动也在这个过程中以光速向外传播出去。因此，引力波的本质就是时空曲率的波动，也可以唯美地称之为时空的“涟漪”。 专家与媒体面对面现场

引力波无处不在。除了黑洞碰撞会产生引力波外，地球、太阳的空间运行也会产生引力波，只不过地球和太阳产生的引力波非常微弱，只能达到黑洞碰撞的千亿分之一，以我们现有的技术还无法探测到这样级别的引力波。黑洞合并很常见，科学家估计，在宇宙中每15分钟就有一次黑洞合并的事件发生。黑洞合并会制造强大的引力波，这也是我们现在可以探测到引力波的原因之一。引力波的成功探测，使得相关天文学的序幕由此拉开。这一发现不仅验证了爱因斯坦的预言，也揭示了我们从来不知道的宇宙新行为。

引力波探测影响深远

薛海斌：探测到引力波对于物理学家的感受，就好比一个天生耳聋的人，一直“听”别人说声音的存在，突然有一天真的听到声音带来的震撼。此外，引力波离我们的生活并不遥远，就像我们生活中的GPS定位系统。引力波的观测意义不仅在于对广义相对论的直接验证，更在于它能够提供一个观测宇宙的新途径。

跟其他波一样，引力波携带着能量和信息。传统的观测天文学完全依靠对电磁辐射的探测，而引力波天文学的出现则标志着观测手段已经开始超越电磁相互作用的范畴，引力波观测将揭示关于恒星、星系以及宇宙更多前所未知的信息。因为引力波直接联系着波源整体的宏观运动，而非如电磁波那样来自单个原子或电子的运动的叠加。因此，引力辐射所揭示的信息与电磁辐射观测到的完全不同。电磁波只能让我们看到大爆炸38万年之后的景象，而引力波能够让我们回望宇宙大爆炸的最初瞬间。

大多数引力波源很难或根本无法通过电磁辐射直接观测到（例如黑洞），它们与物质的相互作用非常弱，在传播途径中基本不会像电磁波那样容易发生衰减或散射，这意味着它们可以揭示一些宇宙角落深处的信息。例如宇宙诞生时形成的引力辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播，这为直接观测大爆炸提供了仅有的可能。

引力波是一种声音吗？

温廷敦：引力波和我们熟知的声波、电磁波存在相同之处，它们的波源都是某个物理量的扰动，并带动周边相关物理环境的变化得以传播，不同之处在于被扰动的物理量不同。

我们看见的太阳散发出来的刺眼的光，与我们看不见的收音机、手机、卫星发射和接受的电磁波，其实是同一个东西。“可见的光”是频率在某个范围的电磁波。近代研究电磁现象有一个重大发现，电磁波的传播速度是恒定的，也就是光速是一个固定的数值。无论是在火箭尾焰上出现的光，还是在一架列车上向外打手电筒发出的光，“光”这种东西是不会因为处在运动状态下而提高速度的。就是这么一个别人都“习以为常”的问题，却在爱因斯坦头脑中萦绕了多年。最后，他提出了一个大胆的假设――光速不变，这是因为以光的视角看，它沿途经过的空间发生了折叠伸缩。当某个人要加速的时候，道路突然变长了，然后它到达某个地点的时间还是固定的。我愿意把它称为一种声音，但引力波并不是声音，声音以音速在空气中传播，而引力波则是以光速传播，并且可以在真空中传播。2者都是一种震动，但引力波是一种全新的震动方式。LIGO天文台将探测器连接到扩音器，从而“听到”引力波的声音。

引力波不仅能让我们看到肉眼无法看到的宇宙空间在发生什么，还能让人类了解宇宙的过去，合理推断出将来会发生什么。这看似很神奇，但想想《西游记》中如千里眼、顺风耳、嫦娥奔月等神奇的东西，现在不都实现了吗？

从电影《星际穿越》谈引力波

冯国龙：电影《星际穿越》中，主人公Cooper通过引力波穿越时间和空间给女儿Murph传递信息。正如有篇著名的影评所说：“能够穿越星际的，不止是引力波，还有爱。”在现实中，引力波真实存在吗？科学家们从来就没有放弃过寻找引力波的踪迹。

引力波是爱因斯坦广义相对论中唯一没有被直接证实的预言（存在间接证据）。通俗地讲，引力波是宇宙中一种特殊的“时空涟漪”，因此也可以将其想象成在时空中的微小起伏。人们都知道万有引力无处不在，但是为何引力波却难以探测呢？因为万有引力太微弱，只有当质量达到如太阳、地球、月亮这样的数量级，人们才能感觉到其存在，而引力波相比之下则更加微弱。

媒体问计 专家解惑

科技日报：5年前，民科郭英森在节目中提到了“引力波”，遭到主持人和嘉宾的嘲笑，现在民科郭英森觉得主持人应该给他道歉，很多科学家认为他是个空想家，是一个伪科学家。请问，温教授，您对民科这些人是怎么看的？

温廷敦：我觉得民科要哪个理论，建立新的理论体系，首先得把这个理论吃透了，包括基本概念、缘由、背景、基本原理，等等。现在我所碰到的民科对现有的人类文明的自然科学知识和常识还没有掌握全，就想旧的，建立一套新的理论体系，这种现象不值得引导，要引导其归位。不要超越自己的能力，超越人类现有的社会，去开辟另一个宇宙。

中国科学报：我国关于引力波的研究工作做得怎么样？

贾鹏：目前，我国主要有三个大型引力波探测项目，一个是由中科院胡文瑞院士和吴岳良院士作为首席科学家的“太极计划”，另外一个是由中山大学罗俊院士领衔的“天琴计划”，相比较太极，它将位于地球之上的10万千米轨道处，三个卫星的间距也是大约在10万千米之上。第三个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”，阿里实验计划在我国的阿里地区放置一个小型但具有大视场的射电望远镜，从地面上聆听原初引力波的音符。

篇12

【关键词】变频器；干扰；抑制

1 变频调速系统的主要电磁干扰源及途径

1.1 主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。

1.2 电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分空间辐射干扰即电磁辐射干扰、传导、感应耦合。

1.2.1 电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

1.2.2 传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

1.2.3 感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

2 谐波干扰及其途径

2.1 谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备的效率。

2.2 谐波可以通过电网传导到其他的用电器，影响了许多电器设备的正常运行，比如谐波会使变压器产生机械振动，使其局部过热、绝缘老化、寿命缩短，以至于损坏；还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。

2.3 谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振，从而使谐波放大。

2.4 谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护设置的误动作，使电器仪表计量不准确，甚至无法正常工作。

3 抗电磁干扰的措施

根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

3.1 隔离

所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

3.2 滤波

变频器在运行中产生的高次谐波会对电网产生影响，使电网波形严重畸变，可能造成电网压降很大、电网功率因数较低，大功率的变频器应特别的注意。一般的解决方法主要采用无功率补偿装置以调节功率因数，同时根据具体情况在电源进线端和接负载侧同时采取加装电抗滤波器，以尽量减少对电网的影。

3.3 屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。应尽量采取把变频器全封闭在金属壳内，金属外壳可靠的接地，以减少通过空间对外辐射电磁波，降低对其他设备的干扰，特别是对电子线路和设备的干扰。

3.4 接地

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

3.5 正确安装

由于变频器属于精密的功率电力电子产品，其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。

4 抑制谐波的对策

4.1 增加变频器供电电源内阻抗

通常电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用，内阻抗越大，谐波含量越小，这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此选择变频器供电电源时，最好选择短路阻抗大的变压器。

4.2 输入电抗器

在变频器的输入电流中，频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入交流直流电抗器后，进线电流的THDv大约降低30%～50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右。

4.3 输出电抗器

在变频器到电动机之间增加交流电抗器，主要目的是减少变频器的输出在能量传输过程中，线路产生的电磁辐射。该电抗器必须安装在距离变频器最近的地方，尽量缩短与变频器的引线距离。

4.4 在系统线路中设置滤波器

滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。

4.5 采用多相脉冲整流

在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下，可采用多相整流的方

4.6 采用变压器多项运行

通用变频器为六脉波整流器，因此产生的谐波较大。如果采用变压器多相运行，使相位角互差30°，如Y―、―组合的变压器构成12脉波的效果，可减小低次谐波电流，很好地抑制谐波。

5 结束语

以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的具体措施。随着科学技术的不断发展，变频器应用存在的这些问题会逐步消化解决，变频器的性能将会逐步提高，满足人们需要。

参考文献：

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Biography： Huang Anchun (1963-)， male（Man），Dalian Liao Ning， Dalian Vocational & Technical College， Engineer， Master， mainly engaged in automatic control and detection.

随着电力电子及其控制技术的发展，变频器及其变频调速已经被广泛应用到工业控制的各个领域，如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用，变频器的广泛应用也带来了不能忽视的干扰问题。这种干扰表现在现场供电和其他用电设备对变频器的电磁干扰和变频器运行时产生的高次谐波对电网和周围设备的电磁干扰两个方面。如果变频器的电磁干扰问题解决不好，不仅变频器系统无法可靠运行，还会影响其周边其他电子、电气设备的正常工作。因此，变频器应用系统中的电磁干扰问题倍受理论界和工程应用界的广泛重视。下面结合自己的工作实践，主要讨论变频器应用过程的电磁干扰及其抑制方法。

1变频器的主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面，电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后，若不加以处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰。其次，共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。

2变频器电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。具体为：①对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；②对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电动机铁耗和铜耗增加，并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备；③变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。下面分别加以分析。

（1）电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

3抗电磁干扰的措施

据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

3.1正确安装、合理布线

变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册对环境温度、通风、湿度、海拔高度都有明确规定。以下几个方面的安装工艺要求值得注意：

(1) 确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线(最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低)连接到公共地线上。按国家标准规定，其接地电阻应小于4欧姆。另外与变频器相连的控制设备(如plc或pid控制仪)要与其共地。

(2) 安装布线时将电源线和控制电缆分开，其它设备的电源线和信号线应尽量远离变频器的输入、输出线，例如使用独立的线槽等。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。

(3) 使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。

(4) 确保控制柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用r-c抑制器，也可采用压敏电阻抑制器，如果接触器是通过变频器的继电器控制的，这一点特别重要。

(5) 所有的电源线和信号线都应尽量屏蔽，用屏蔽和铠装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。

(6) 如果变频器运行在对噪声敏感的环境中，可以采用rfi滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。

3.2隔离

变频器输入侧的谐波电流常常从电流侧进入各种仪器，成为许多仪器的干扰源。针对此情况，应在受干扰仪器的电源侧采取有效的隔离。所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。如图1所示。

方法有电源隔离法和信号隔离法[4]，

图1电源隔离法

3.3滤波

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。如图2所示

图2 滤波器接法

(1)输入滤波器

根据结构和作用不同，可分为线路滤波器和辐射滤波器。

线路滤波器主要由电感线圈构成，如图2中f11，通过增大线路在高频下的阻抗来削弱通过线路传播的频率较高的谐波电流。

辐射滤波器由高频电容器构成，如图2中f12所示，通过吸收的方法来削弱通过辐射传播的干扰信号。

(2) 输出滤波器

在变频器的输出侧和电动机之间串入由电感构成的输出滤波器，可以有效的削弱输出电流中的高次谐波电流引起的附加转矩，改善了电动机的运行特性，如图2中的f0所示。

必须注意，在变频器的输出端不允许接入电容器，以免在逆变管导通(或关断)瞬间，产生峰值很大的充电(或放电)电流，损坏逆变管。

3.4屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

3.5接地

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

单点接地指在一个电路或装置中，只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好；多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好；混合接地是根据信号频率和接地线长度，系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端，从安全和降低噪声的需要出发，必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上，也不能接在零线上。可用较粗的短线一端接到接地端子PE端，另一端与接地极相连，接地电阻取值

以上抗干扰措施可根据系统的抗干扰要求来合理选择使用。若系统中含控制单元如微机等，还须在软件上采取抗干扰措施。

4 结束语

篇14

关键词： 遥感；原理；分类；制图；应用

遥感，从广义来讲，就是指遥远的感知,非接触远距离的探测技术。从狭义来讲，指借助于专门的探测仪器（传感器），把遥远的物体所辐射（或反射）的电磁波信号接收记录下来，再经过加工处理，变成人眼可以直接识别的图像，从而揭示出所探测物体的性质及其变化规律。遥感技术指从高空到地面各种对地球观测的综合性技术系统总称。它由遥感平台、探测传感器以及信息接受、处理与分析应用系统等组成，周期性地提供监测对象数据和动态情报。遥感技术（Remote Sensing）是一门建立在空间科学、电子技术、光学、计算机技术、信息论等新的技术科学以及地球科学理论基础上的综合性技术，为现代前沿科学技术之一，具有宏观、动态、综合、快速、多层次、多时相的优势。在新技术迅猛发展的今天，遥感技术伴随着航空、航天技术的发展而不断提高与完善，服务领域因之而不断扩展，受到普遍重视，显示出极其广泛的应用价值、良好的经济效益和巨大的生命力。

一、遥感的基本原理

振动的传播称为波。电磁振动的传播是电磁波。电磁波的波段按波长由短至长可依次分为: γ-射线、X-射线、紫外线、可见光、红外线、微波和无线电波。电磁波的波长越短其穿透性越强。遥感探测所使用的电磁波波段是从紫外线、可见光、红外线到微波的光谱段。 太阳作为电磁辐射源，它所发出的光也是一种电磁波。太阳光从宇宙空间到达地球表面须穿过地球的大气层。太阳光在穿过大气层时，会受到大气层对太阳光的吸收和散射影响，因而使透过大气层的太阳光能量受到衰减。但是大气层对太阳光的吸收和散射影响随太阳光的波长而变化。通常把太阳光透过大气层时透过率较高的光谱段称为大气窗口。大气窗口的光谱段主要有: 紫外、可见光和近红外波段。 地面上的任何物体（即目标物），如大气、土地、水体、植被和人工构筑物等，在温度高于绝对零度（即0°k=-273.16℃）的条件下，它们都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性。当太阳光从宇宙空间经大气层照射到地球表面时，地面上的物体就会对由太阳光所构成的电磁波产生反射和吸收。由于每一种物体的物理和化学特性以及入射光的波长不同，因此它们对入射光的反射率也不同。各种物体对入射光反射的规律叫做物体的反射光谱。遥感探测正是将遥感仪器所接受到的目标物的电磁波信息与物体的反射光谱相比较，从而可以对地面的物体进行识别和分类。这就是遥感所采用的基本原理。

二、遥感的分类

为了便于专业人员研究和应用遥感技术，人们从不同的角度对遥感作如下分类:

1、按搭载传感器的遥感平台分类 根据遥感探测所采用的遥感平台不同可以将遥感分类为地面遥感和航天遥感。

2、按遥感探测的工作方式分类 根据遥感探测的工作方式不同可以将遥感分类为主动式遥感和被动式遥感。

3、按遥感探测的工作波段分类根据遥感探测的工作波段不同可以将遥感分类为紫外遥感、红外遥感、微波遥感、多光谱遥感。

4、按遥感探测的应用领域分类根据遥感探测的应用领域，从宏观研究角度可以将遥感分类为外层空间遥感、大气层遥感、陆地遥感、海洋遥感等; 从微观应用角度可以将遥感分类为: 军事遥感、地质遥感、资源遥感、环境遥感、测绘遥感、气象遥感、水文遥感、农业遥感、林业遥感、渔业遥感、灾害遥感及城市遥感等。

三、遥感资料的制图应用

1、航天遥感制图

所谓航天遥感是指以航天器为传感器承载平台的遥感技术。航天遥感实践中，针对具体应用需求，选择不同的传感器如：成像雷达、多光谱扫描仪等，通过卫星地面站获取合适的覆盖范围的最新的图像数据，利用遥感图像专业处理软件对数据进行辐射校正、增强、融合、镶嵌等处理，同时，借助应用区域现有较大比例尺的地形数据，对影像数据进行投影变换和几何精纠正，并从地形图上获得境界、城市、居民点、山脉、河流、湖泊以及铁路、公路等典型地貌地物信息和相应地名信息，进行相应的标注和整饰，制作数字正射影像图。

航天遥感制图不仅在国土资源调查、土地利用监测、城市规划监测、重点风景名胜区监测中有了典型应用，而且，国家863计划信息获取与处理技术主题重大课题还开展了利用分辨率为0.61m的QUICKBIRD卫星影像进行城市大比例尺地形图的更新研究。此外，高分辨率卫星遥感影像还可提供立体像对，可用于直接生成DEM数据，甚至可以进行大比例尺地形图的获取与更新测绘。

2、航空遥感制图

所谓航空遥感是指以航空器如飞机、飞艇、热气球等为传感器承载平台的遥感技术。根据不同的应用目的，选用不同的传感器：如：航空摄影机、多光谱扫描仪、热红外扫描仪、CCD像机等，获取所需资料包括：航摄像片和扫描数据。其制图应用一般包括两大方面：

（1）摄影测量制图

在测绘领域中，摄影测量学已经是一门从理论到实践都非常成熟的学科。在我国应用摄影测量的原理和方法测绘地形图有相当长的历史。目前，1:5000及其以下小比例尺地形图的测绘，基本上都采用摄影测量方法施测。计算机技术的发展给摄影测量制图带来了新的发展和变化，不仅在内业测图仪器上实现由测绘线划图到直接测绘数字地形图的转化，而且诞生了抛开了传统的摄影测量仪器设备，以软件实现地形数据采集与处理的数字摄影测量技术，这无疑是摄影测量技术发展史上的一次革命。

（2）正射影像图制作

正射影像图是一种既具有地物注记、图面可量测性等常规地形图的特性又具有丰富直观的影像信息的一种图件，是将航摄像片的中心投影经过机械式的或数字式的纠正转变为正射投影形式而生成的影像图件。正射影像图制作的优势在于，生产周期短、成本低。正射影像图分为“常规正射影像图”和“数字正射影像图”两大类，前者是通过影像拷贝和正射投影仪纠正工艺，以纸基或胶片基承载的平面型影像图件。后者则是应用数字摄影测量技术和工艺制作的以数字形式存在的影像图件，可以方便地输出成纸基或胶片基图件。目前，由于计算机技术和影像处理技术的发展，以数字形式存在的影像图件在生产技术上日趋成熟并不断完善，已经占据主导地位，并与方兴未艾的城市 GIS 技术相得益彰，应用广泛。特别是数字影像图在色彩处理方面的优越性，使其更具应用价值。