电磁辐射选频仪精选(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篇电磁辐射选频仪，期待它们能激发您的灵感。

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关键词:电磁辐射(EMF);电磁感应;近场;远场;非选频式宽带测量仪

中图分类号:X591文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)03-0107-02

一、电磁辐射(EMF)背景介绍

(一)电磁辐射(EMF)

随着技术革命的更新和不同波段新的应用的不断发现,许多频率电磁辐射(EMF)的暴露水平显著增加,生活中的每个人都处在0～300GHz频率的复合电磁场(EMF)暴露中,电磁污染(EMF)已成为最广泛的环境影响因素之一。这些电磁现象的综合,我们称之为电磁环境。电磁辐射表示能量以电磁波形式由源发射到空间的现象,这个词的含义也常常被引申,将电磁感应的现象也包括在内。

电磁噪声是比较典型的电磁污染现象,它表示明显不传送信息的时变电磁现象,可能与有用信号叠加或者组合,可能损害有用信号接收。电磁污染的主要来源有:各种输变电系统;运输系统、长途通讯设施和便携式通讯工具如移动电话;医药、商业和工业设备;雷达;电台和电视台发射天线等。

随着对电磁场(EMF)暴露会引起各种健康问题担忧的增加,1996年世界卫生组织(WHO)设立了国际电磁辐射(EMF)项目以寻求解决问题的方法,其目的是对EMF的健康危害进行正式评估总结现有资料文献和不同国家的研究成果。

由于对电磁辐射所造成的健康危害的不同理解,不同国家所制定的电磁辐射标准有很大的差异。其中,俄罗斯、中国、意大利、比利时等国家在制定标准时考虑了电磁辐射对人体的神经效应方面的影响,标准限值较严厉,美国、澳大利亚、德国等国在制定标准时采用了国际非电离协会(ICNIRP)的推荐标准,没有考虑电磁辐射对人体的神经效应方面的影响,而只是考虑已有明确研究结果的热效应,标准限值较宽松,将来仍然有进一步提高标准限值的可能。很少有国家颁布相关的法规。

(二)电磁辐射(EMF)的环境影响

电磁辐射对人类健康的影响。电磁辐射对人体的健康影响主要有两方面:躯体热效应和神经效应。根据频率的不同电磁辐射对体的影响有所不同,一般而言低频电磁辐射对人体的影响以神经效应为主,高频电磁辐射对体的影响以热效应为主。

在这方面医学上有很多研究,例如手机使用时间长了以后,头面部会发热。低频电磁辐射强度对人体的神经效应由于缺乏足够的实验支持和大量的流行病学调查研究,因此在国际标准(欧洲EN)制定时没有考虑该因素,但对标准限值的修改留出了修改的余地。

(三)电磁辐射物理原理

磁辐射源产生的交变电磁场可分为性质不同的两个部分,其中一部分电磁场能量在辐射源周围空间及辐射源之间周期性地来回流动,不向外发射,称为感应场;另一部分电磁场能量脱离辐射体,以电磁波的形式向外发射,称为辐射场。一般情况下,电磁辐射场根据感应场和辐射场的不同而区分为远区场(感应场)和近区场(辐射场)。由于远场和近场的划分相对复杂,要具体根据不同的工作环境和测量目的进行划分,一般而言,以场源为中心,在三个波长范围内的区域,通常称为近区场,也可称为感应场;在以场源为中心,半径为三个波长之外的空间范围称为远区场,也可称为辐射场。可以想见对于100kHz以下的低频信号,如50Hz的电力传输频率,我们的测量显然是在近场区内进行的,我们需要单独测试该场的电场和磁场(在实际测量中考虑到无线电干扰的可能还需要另外测量无线电干扰),而对于如300MHz以上的微波信号,很显然测试是在远场进行的,我们只需要测定环境的电场强度。对于典型的有用信号,其波长和频率对应关系见表1:

近区场内,电场强度与磁场强度的大小没有确定的比例关系。近区场的电磁场强度比远区场大得多。近区场的电磁场强度随距离的变化比较快,在此空间内的不均匀度较大。

在远区场中,所有的电磁能量基本上均以电磁波形式辐射传播,这种场辐射强度的衰减要比感应场慢得多。远区场为弱场,其电磁场强度均较小。由于我们对于磁辐射的测量按测量场所分为作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境测量。按测量参数分为电场强度、磁场强度和电磁场功率通量密度等的测量。

(四)电磁辐射测量仪器

磁辐射的测量按测量场所分为作业环境、特定公众暴露环境、一般公众暴露环境测量。按测量参数分为电场强度、磁场强度和电磁场功率通量密度等的测量。测量仪器根据测量目的分为非选频式宽带辐射测量仪和选频式辐射测量仪。无论是非选频式宽带辐射测量仪还是选频式辐射测量仪,基本构造都是由天线(传感器)及主机系统两部分组成的,考虑到经济适用的原因,重点介绍非选频式宽带辐射测量仪,通常也称作时域场强仪,实际上,由于价格合适和操作比较简单的原因,非选频宽带辐射测量仪的应用广泛,它的优势在于操作简单价格实惠,另外它的传感器一般都是三维各向同性探头,符合了场强测量的物理特性,该仪器采用的检波方式是传统的RMS(均方根值)检波,强调了实际的功率累计效果,非常适合于电磁环境的测定。而稍显不足的地方在于,相对于应用于复杂电磁环境测量的选频式辐射测量仪来说,精度没有达到那么高的标准,另外没有办法从频域对于辐射源作一个很直观的浏览和精确的判定。

二、非选频式宽带辐射测量仪(综合场强仪)的工作原理

(一)电场探头

偶极子和检波二极管组成探头。这类仪器由三个正交的2～10cm长的偶极子天线,端接肖特基检波二极管、RC滤波器组成。检波后的直流电流经高阻传输线或光缆送入数据处理和显示电路。通常这类仪器探头响应快,动态范围大,但由于作为天线的偶极子的长度应远小于被测频率的半波长,以避免在被测频率下谐振。这一特性决定了这类仪器只能在低于几吉赫频率范围使用,不过随着仪器技术的不断发展,近几年也有厂家能将频率范围扩展到40GH频率,甚至更高范围。

(二)热电偶型探头

采取三条相互垂直的热电偶结点阵作电场测量探头,提供了和热电偶元件切线方向场强平方成正比的直流输出,待测场强与极化无关,保证了探头有极宽的频带,容易做到极高的频率,但探头响应和动态范围要相对差一些。

(三)磁场探头

磁场探头由三个相互正交环天线和二极管、RC滤波元件、高阻线组成,从而保证其全向性和频率响应。对电性能的要求使用非选频式宽带辐射测量仪实施环境监测时,为了确保环境监测的质量,应对这类仪器电性能提出基本要求:

各向同性误差≤±1dB;系统频率响应不均匀度≤±3dB;灵敏度:0.5V/m;校准精度:±0.5dB。

三、国内EMF标准

1.1996年,世界卫生组织WHO 设立了国际电磁辐射(EMF)项目以寻求解决问题的方法。1999/519/EC,1999.07.12,欧盟理事会建议,公众对电磁场的暴露限制一般来说所有的标准都根据工作性质分为公众暴露(限值相对较严格)和职业暴露(限值相对宽松),中国的电磁辐射防护规定是(GB8702-88)。基本限值在于职业照射在每天8小时工作时间内,任意连续6分钟全身比吸收率(SAR)应小于0.1w/kg;而公众照射时在每天24小时的工作时间内,任意连续6分钟按全身平均的比吸收率应小于0.02w/kg。需要指出的是到目前为止,电磁辐射防护规定的频率下限是100kHz,也就是射频的频率范围,对于工频(0.005～100kHz)的频率范围,则不作规定。关于这部分的测试,现在以我们环境保护行业标准《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响评价技术规范》(HJ/T24-1998)的规定进行评定。

2.EMF不是EMC。EMF是为了保证人身安全目的,是研究电子产品发射出的电场、磁场噪声对人身的影响,重点在于考量生物安全效应。而EMC(电磁兼容)是为了保证电子产品的正常工作目的,是研究电子产品发射出的噪声对其他电子产品的影响,或者不受其他电子产品的影响。重点在于考量无线电骚扰和电磁抗扰效应。体现在具体的测试仪器上,后者一般选择是窄带测试仪,选用的检波方式也是不同于均方根检波器的准峰值和平均值检波方。

参考文献

[1]攸纲.谈高频场电磁污染[C].第二届电磁辐射与健康目标研讨会议文集,2000.

[2]中华人民共和国卫生部.工作场所物理测量-高频污染(GBZ/T189.2)[S].2007.

[3]Gandhi,0.P.“放射测量的一些数量方法:特低频率到微波频率”[J].无线电科学,1995,(30).

[4]国家环保总局.电磁辐射防护规定(GB8702-88)[S].

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【关键词】 电磁辐射 移动通信基站 环境评价 监测

电磁辐射在人们生活中不可避免，它是由空间共同移送的电能和磁能量组成的，由电荷的移动产生的能量，而移动通信正是依赖电磁辐射来实现传播的。新疆地区地域辽阔，随着新疆地区经济的快速发展，对移动通信的质量要求也越来越高，这势必会导致移动基站的大量建设。为了确定新疆地区移动基站的辐射水平，本文在综合以往研究成果的基础上，对新疆地区典型基站电磁辐射监测数据进行分析、总结和归纳，最终得出其辐射环境影响水平结论。

一、WCDMA移动通信基站

1.1 WCDMA系统简介

WCDMA移动通信系统是第三代无线通讯技术之一，它采用直接序列扩频码分多址（DS-CDMA）、频分双工（FDD）方式，能够支持移动/手提设备之间的语音、图象、数据以及视频通信，速率可达2Mb/s（对于局域网而言）或者384Kb/s（对于宽带网而言）。

1.2 WCDMA移动通信基站组成

WCDMA移动通信基站由天馈系统、GPS天线、传输设备、电源和接地等组成，主要分为室内和室外两个部分。室内部分包括机架及其内部硬件模块，主要包括射频收发信机单元、基带处理单元、RNC接入控制单元及GPS时钟控制单元；室外部分为基站天馈系统（AS），包括智能天线、功率放大器单元（TPA）和各种电缆。

1.3 移动基站工作原理

基站是在一定的无线覆盖区中由移动交换中心（MSC）控制，与手机（移动台，MS）之间进行通信所构成的系统，主要由基站控制器（BSC）和基站收发信台（BTS）组成，它是移动通信网的主要组成部分。基站的作用原理是：当小区内任意移动台（手机）发送信息时，基站即开始接受，加工和整理信息，通过无线连接将信息传送到交换中心，同时将交换中心发到本小区的信息分别传送给各个移动台，这个“接”和“发”的过程，就实现了不同地区、不同网际间的无线与无线或无线与有线的信息传递。可见，基站是传送、加工和处理信息的“中转站”。

移动通信基站产生的电磁辐射强度主要由发射功率、天线增益、与天线的距离和与天线的相对高度等因素决定在本评价项目中，移动通信基站均采用定向天线，通过定向天线传递的电磁信号具有一定的方向性，即在一定角度内存在较强的辐射水平，其轴向上的电磁辐射强度最大。

二、电磁辐射评价标准

根据《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）的要求，公众总的受照射剂量限值如下：公众在一天（24h）内，环境电磁辐射场的场量参数在任意连续6min内的全身平均值应满足表1的要求。

根据《辐射环境保护管理导则一电磁辐射环境影响评价方法与标准》（HJ/T10.3-1996）规定：为使公众受到总照射剂量小于GB8702-88的规定值，对单个项目的影响必须限制在GB8702-88规定的功率密度限值的1/5，移动基站的发射频率在900MHz～2900MHz频段，故单个基站的电磁辐射管理值是：40/5=8uW/cO。

三、WCDMA移动通信基站电磁辐射环境的监测

3.1 监测方法

本次监测在以发射天线为中心半径50m的范围内，对人员可以到达的距离天线最近处可能受到影响的环境保护目标和以基站天线的主瓣方向为延长线不同距离的变化值进行监测。测量时测量仪器探头（天线）尖端距地面（或立足点）1.7m，与操作人员之间距离不少于0.5m。在室内测量，一般选取房间中央位置，点位与家用电器等设备之间距离不少于1m。若在窗口（阳台）位置监测，探头（天线）尖端在窗框（阳台）界面以内。在通信基站正常工作时间内进行测量。每个测点连续测5次，每次测量时间不小于15s，并读取稳定状态下的最大值，若监测读数起伏较大时，适当延长监测时间。

3.2 监测基站的选取

按照基站的不同特征及所处环境的不同状况，分别在城市人口和基站密集区、高电磁辐射背景值区、市区、县乡，按照移动基站不同发射频率、单站、共站情况、不同架设方式（楼顶支架、铁塔、美化塔等）、不同等效辐射功率（标称功率、天线增益）、不同最大落地点的基站（天线形式、高度、倾角），分别选择有代表性的基站作为现场调查、监测基站。此次共选取117个具有代表性基站进行监测。

3.3 监测参数的选取

根据《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）要求，结合移动通信基站的发射频率，确定测量因子为电场强度（V/m），再转换为评价因子功率密度（uW/cO）。

3.4 监测仪器

此次监测采用的仪器主要包括：NBM-550电磁分析仪（为非选频式辐射测量仪）、EMR-300电磁分析仪（为非选频式辐射测量仪）、SRM3000频谱分析仪（选频）。

3.5 监测结果分析

此次监测的117个基站均属新疆联通公司，设备为华为、中兴公司产品，主要天线架设方式为铁塔、楼顶支架方式。监测结果汇总表见表2。

由表2监测结果可知，建成运行基站周围环境的功率密度最大值为6.611uW/cO，出现在阿克苏第十小学基站240°天线主瓣方向水平距离10米处，监测的117个基站其电磁辐射值均符合《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）中公众照射导出限值40uW/cO要求，同时满足《辐射环境保护管理导则一电磁辐射环境影响评价方法和标准》（HI/T10.3-1996）中单个项目电磁辐射管理值8uW/cO要求。总体上来说，新疆WCDMA移动通信基站电磁辐射对周围环境影响不大，符合国家标准。

四、结论与建议

4.1 结论

此次新疆地区WCDMA移动通信基站电磁辐射环境影响评价工作是针对新疆地区16个地州的117个典型基站进行电磁辐射监测，监测结果表明其电磁辐射值均符合相关规范要求，移动基站引起的电磁辐射水平对环境的影响程度小，符合评价标准要求。

4.2 电磁辐射防护措施建议

（1）移动基站站址应选在地势相对较高或有高层建筑、高塔利用的地方。如果高层的高度不能满足基站天线高度要求，应有房顶设塔或地面立塔的条件，以便保证基站周围视野开阔，附近没有高于基站天线的高大建筑物阻挡；

（2）市区基站应避免天线前方近处有高大楼房而造成障碍或反射后对其周围基站产生干扰；

（3）在住宅楼上建设移动通信基站，建设前建设单位、建筑物产权单位或业主应充分征求所住居民的意见：

（4）应避免在高山上设站。在高山上架设基站干扰范围大且易产生谷底“塔下黑”现象，如果设站应采取相应措施

（5）站址选择时尽量避免附近有模拟集群系统或其他系统的基站天线，如果有，应详细了解其使用频率、发射功率、天线高度等，以便频率配置避开干扰频点，防止相互干扰，不肆意污染基站附近的电磁环境；

（6）新建移动通信基站前要预测用户密度分布，采用最佳的频率复用方式，合理地进行蜂窝分裂，尽量减少基站个数；

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【关键词】环境；电磁辐射；监测；对策

中图分类号：TN931文献标识码： A 文章编号：

前言

随着信息时代的带来，各种通信设备、电气设备（如电视台、卫星站、电话等）广泛应用，导致人们生活环境充满了电磁波，对人们生活环境造成严重影响，并对人体健康造成严重威胁，成为目前环境污染的重要污染源之一。因此，必须引起环境监测部门的高度重视，掌握电磁辐射来源，了解电磁辐射危害性，对电磁辐射污染进行有效的监测，以减少电磁辐射对环境和人体的危害。

环境电磁辐射的危害

各种通信设备和电气设备在给人们带来方便的同时，导致环境电磁波的增加，使得频带变宽，对各种电子设备运行造成严重干扰，强化电磁辐射的化学反应、物理反应及生物反应，对环境造成严重的污染，同时危害人体健康，其主要危害主要表现在以下三个方面：

（1）电磁干扰。由于功率较大的无线电设备在运行过程中会产生大量的电磁波，对周围的电台、通信及广播等造成电磁干扰，导致这些通信设备无法正常运行，提高电气设备和通信设备故障发生率，对电力安全造成严重影响[1]。

（2）系统威胁。计算机系统本身具有一定的电磁辐射，但是如果电磁波不断增加，就可能被不法人员利用电磁波来获取计算机系统里的资料，或者对计算机系统造成破坏，给人们带来很大的损失。

（3）人体危害。有关研究表明，电磁辐射对人的神经系统造成严重的危害，低频率的电磁场可导致人的神经系统发生紊乱，出现忧郁、烦闷及神经衰弱等症状，而较高频率的电磁辐射则导致人体中枢神经系统出现交感疲乏、机能障碍、头昏脑胀、记忆力变差等症状，对人体健康造成严重威胁。因此，加强对环境电磁辐射的监测很重要[2]。

环境电磁辐射的监测

3.1一般环境监测

主要是指对大面积范围内电磁辐射各种来源形成的电磁辐射值进行监测。监测人员可根据《环境电磁辐射管理与电磁辐射监测》要求来进行监测，把相关标准在某个区域划分网格，并把网格中心点当做监测点，并对树木屏蔽和建筑物屏蔽等因素进行充分考虑，对监测点进行合理的调整。以电场强度作为电磁辐射评价标准，对环境中的电磁辐射进行合理的评价，评价内容主要包括分布规律、环境特点及环境质量等，通过对环境中的电磁辐射进行评价，可以充分了解该区域环境电磁辐射情况，及时采取有效的防治措施[3]。

3.2特定环境监测

主要是指对特定区域内的固定电磁辐射来源形成的电磁辐射值进行监测。监测人员需对该区域内电磁辐射来源类型、规模及数量等进行深入的调查分析，以为环境电磁辐射监测提供重要依据。以下是几种常见电磁辐射来源及监测方法：

3.2.1移动通信站监测

（1）工作原理。移动通信主要是通过控制设备和射频发射器经过网内通信用户和收发站来进入无线通信，而无线通信则由通信在发射和接收形成的电磁波形成的。所以移动通信站在运行过程中，会使周围环境的电磁辐射发生改变。（2）监测方法。监测人员应根据《环境电磁辐射管理与电磁辐射监测》要求，选择适宜的监测仪器、布置监测点、掌握好监测时间、规范监测技术，并对监测结果进行有效的评估，监测电磁强度应小于5.4 V/m。若大于5.4 V/m，则应采取相应的防治措施，减少电磁辐射对环境的污染，对人体的危害。

3.2.2电台发射设备监测

（1）工作原理。主要是把传输信号经由调制器来进行控制，并通过高频率的振荡器来实现高频率的电流，把调制完成的高频电流防止相应电频，送至天线上方，最终以电磁波的方式进行发射。（2）监测方法。监测人员要根据《环境电磁辐射管理与电磁辐射监测》要求，在电台发射设备周围区域、发射塔及电磁辐射较为敏感位置设置监测点，对这些区域电磁辐射情况进行有效的监测。电磁强度应小于5.4 V/m。

3.2.3 电力设备监测

（1）工作原理。主要是电力设备周围环境电磁辐射情况进行检查，电力设备主要有变电站、架空电线等；电磁场特点主要表现为电晕、电场及磁场等；电磁辐射污染表现为：绝缘及电晕放电导致的干扰现象，并存在较强的生物效应。（2)监测方法。监测人员要根据《环境电磁辐射管理与电磁辐射监测》要求，按照不同等级电压，选择不同监测仪器和监测技术，并明确电力设备电磁强度和电场强度指标，规范电磁辐射监测技术[4]。

3.3较极低频率电磁辐射监测方法

（1）收集与环境电磁辐射有关资料，主要包括电场强度、磁场强度、电流密度以及磁感应强度等。（2）明确监测时间和监测范围。一般情况下，每个监测点需不间断检测五次，每次检测时间在15s以上，以较为稳定的读值为准。但是若果检测读值波动性较大，则应延长检测时间。监测人员应在离地面0.5米、1米及1.5米的位置设测量点。（3）监测点布置。针对于输电线路电磁辐射监测点的布置:应选择具有代表性意义的档距，并以档距内线路中心位置作为监测点，监测点间距应为5米。针对于变电站电磁辐射监测点布置：控制中心设一个监测点；每个高压设备区各设一个监测点；每个低压设备区各设一个监测点；低压和高压区旁主变位置设一个监测点；开关设备各设一个监测点；监测点间距应为5米。针对于电厂电磁辐射监测点布置:主要是在主控室、发电机、励磁机等位置各设两个监测点，而电厂变电低压侧、变电高压侧、开关室、避雷器及电流互感器等，则各设一个监测点[5]。（4）检测要求。首先在应有检测仪器对周围环境进行有效的检测，并做好检测记录；根据检测对象，选择适宜的检测仪器，并旋转具有代表性的检测结果；尽可能的排除周围辐射源产生的干扰；对检测数据进行有效的统计和整理。（5）注意要点。选择双轴或者以上检测仪器；检测环境温度应为0至40℃，相对湿度应为5至80%；防止人出现在检测位置周围，检测人员应离检测仪器5m远；检测时应将手机登具有电磁辐射设备关闭；检测点位置要平坦且无多余杂物；对检测仪器进行有效的防护，防止其内部存在冷凝水；检测仪器频率要求：检测ELF为50Hz、微波为3GHz至30GHz，三轴检测要求：必须同时对Z、X、Y方向进行检测，检测路程要求：磁场: 10μT至10 mT、电场0·1kV/m至100 kV/m。

结语

随着信息时代的带来，电力设备和通信设备的不断发展和应用，给人们生活带来极大的便利，但是同时也导致环境电磁辐射量的增加，对环境造成严重的污染，干扰电力设备、通信设备的正常运行，对人体健康造成严重的危害。因此，为了减少电磁辐射对设备的干扰、对环境的污染，对人体的危害，必须加强对环境电磁辐射的监测，以为电磁辐射污染的防治提供重要依据，为人们提供一个良好的生活环境。

【参考文献】

[1]朴光玉,徐秀华,罗凤平,成英.刍议电磁辐射的危害及其防护措施[J].黑龙江科技信息,2009,5(19):89-90.

[2]罗穆夏,张普选,马晓薇,杨文芬.电磁辐射与电磁防护[J].中国个体防护装备, 2009,12(05):76-78.

[3]黄春锋,吴建平.环境电磁辐射的监测方法[J].黑龙江科技信息,2009,8(35):90-92.

篇4

（1.北京市产品质量监督检验院，北京101300；2.国家中文信息处理产品质量监督检验中心，北京101300）

摘要：随着信息技术的不断发展，多种电磁辐射源同时存在的电磁辐射环境日益复杂，各类场所的人为电磁能量显著增加。为了实现对复杂电磁辐射环境的分析，预防或减少电磁辐射的伤害，通过对单一辐射源检测方法开展研究，创新性地提出了复杂电磁辐射环境的概念及检测方法，包括相对中心检测法和相对轴线检测法，并结合单一辐射源检测结果，对现代城市环境中常见的复杂电磁辐射环境开展了检测，最后对电磁辐射情况进行总结并提出建议。

关键词 ：复杂电磁辐射环境；电磁辐射；辐射源；辐射强度

中图分类号：TN03?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）15?0123?03

收稿日期：2015?01?12

0 引言

随着信息技术的广泛应用和现代城市化进程的加快，各种频率电磁波的交互作用使城市空域、公共环境及居民住宅在内的各类场所的人为电磁能量显著增加。城市电磁环境污染已成为继PM2.5之后，又一环境污染因子，与人们熟知的大气污染、水污染和噪音污染相比，电磁污染由于不易被人们直接感知、隐蔽性强，短期效应不显著容易被人们疏忽。但是，随着消费者健康、环保意识的不断加强，对于电磁辐射的关注度也在不断增加。

现阶段电磁辐射的研究和检测还主要集中于对单一电磁辐射源的定性研究，随着技术的不断发展，电磁环境复杂性日益提高，对多种电磁辐射源同时存在的复杂电磁辐射环境的研究势必成为电磁辐射污染研究的热点。本文中复杂电磁辐射环境是指由多辐射源引起的多频率、多场强的电磁环境。当众多电磁辐射源处于同一区域环境中时，其产生的电磁波彼此之间交错作用，其呈现出的电磁环境变得相当复杂[1]。本文在对单一辐射源电磁辐射情况进行研究的基础上，针对复杂电磁辐射环境的检测方法进行分析和研究。

1 单一辐射源

1.1 检测方法

单一辐射源的电磁辐射情况采用多点检测法，如图1所示，单一辐射源多点检测法是通过不同的方位（根据消费者实际使用、接触情况），对辐射源的电磁辐射情况进行检测，获得的检测数据主要包括辐射源的工作频率、电磁信号种类、功率，检测结果能够较全面地反映辐射源的电磁辐射情况[2]。

1.2 检测设备

针对工频、低频电磁场强度检测，需要使用各向同性响应或者有方向性电场探头或者磁场探头的宽带电磁辐射测量仪；检测移动基站等射频电磁辐射强度检测，则应使用具有各向同性响应或有方向性探头（天线）的非选频式宽带辐射测量仪[3]。

1.3 检测数据和结果分析

针对17 类典型电器产品的电磁辐射情况进行检测，对数据进行汇总并分析如下：

（1）单一辐射源辐射强度与检测距离成反比。在对典型单一辐射源电磁辐射强度进行检测时，以辐射源为坐标轴零点，在一系列与辐射源间距不同的位置点进行检测，辐射源的电磁辐射强度与检测点距辐射源的距离成反比，由检测结果可知，日常生活中大部分辐射源的电磁辐射强度在检测距离为0.5~1 m 时降低到可接受水平。以某品牌吸尘器产品为例，检测数据如图2所示。

（2）单一辐射源辐射强度与检测位置相关。在对典型辐射源电磁辐射强度进行检测时，以辐射源为相对中心，对不同检测位置的电磁辐射强度进行实地检测，这里所说的不同位置是指以辐射源为圆心，半径为恒定值的圆上不同方位的点，不同检测位置电磁辐射强度存在差异。表1列举了本次检测到的17类产品中不同位置检测点电磁辐射强度差异较大的辐射源。由此可见，大部分辐射源的电磁辐射强度最大值出现在辐射源侧面、发动机所在处和信号（音频、无线）发射区。

2 复杂电磁辐射环境

2.1 家居复杂电磁辐射环境

2.1.1 电磁辐射来源

伴随着智能家居概念的不断推广，家居数字化程度不断提高，就目前智能家居系统的安装来说，其在安装调试过程中主要有无线方式和有线方式，由于有线方式布线繁杂、连接端多、工作量大、成本高、维护困难等特点无法进行大规模的推广，而无线方式则由于不受这些原因限制得到广泛的应用。常见的用于传输信号的无线电技术包括：蓝牙（工作频率2.4 GHz），WiFi（工作频率：2.4 GHz，5.8 GHz）等，在低功率情况下无线传输受限于距离，这种情况下产生的无线电辐射非常小，假如要求有足够的距离，就要提高设备功率，相应会产生比低功率情况下强的电磁辐射。

再加上家庭中原有的各种家用电器、低频电磁场设备（如电线、开关等）、广播电视信号、通信信号等，所有这些信号重叠在一起使本来居住环境中的电磁辐射环境更加复杂。

2.1.2 检测方法

虽然家庭中不同时间段电磁环境是复杂的而且是多变的，但由于辐射源总数量相对固定，对不同信号的不同组合累积实时进行测量即可，最终选取最差值进行统计。根据家庭环境中电磁辐射源相对集中的特点，设计了如图3所示的相对中心检测法和如图4所示的相对轴线检测法。

对家居环境复杂电磁辐射情况进行多次重复检测[4]，检测过程中需记录的数据包括：

（1）频率占用度

频率占用度测量的目的是了解一个频域内辐射源的多少和密集程度，由于环境中辐射源工作情况存在不同的组合，需要针对每种组合情况进行检测积累，将频谱进行分类统计和记录。

（2）电磁信号类型

对于不同辐射源发射的电磁信号的种类进行记录，其大小反映了复杂电磁辐射环境组成中电磁信号的复杂程度。

（3）功率密度

功率密度用以描述复杂电磁辐射环境的功率强度，功率密度的定义为：功率与带宽的比值，即功率带宽。

通过对以上参数的分析和统计，并结合检测值进行分析，可确定该复杂电磁辐射环境中主要的辐射源及辐射贡献。

2.2 公共环境中复杂电磁辐射环境

2.2.1 电磁辐射来源

公共环境主要包括商场、超市和街道等公共场所，除包含特殊设备外，由于公共环境相对开阔，复杂电磁辐射危害相对较弱。

2.2.2 检测方法

根据公共环境中辐射源分布相对分散的特点，设计了如图5所示的随机不规则多点检测法对复杂电磁辐射情况检测。

检测过程中需记录的数据同样包括频率占用度、电磁信号类型和功率密度。

2.3 检测建议

采用本文提出的复杂电磁辐射环境检测方法，针对日常生活中接触较多的超市、家庭、公共道路和地铁站等复杂电磁辐射环境进行检测，检测结果显示，家庭中由于电器相对聚集，当多种电器同时开启时，电磁辐射强度增加较为明显；除非近距离接触公共环境中的特殊辐射源（例如公共道路中的高压变电站等），普遍公共环境较为开阔，电磁辐射强度均在可接受范围之内。提出建议如下：

（1）应注意不要把电器摆放得过于集中，使自己暴露在超剂量辐射的危险环境中；

（2）不应同时开启大量电器，同时处于工作状态容易造成电磁辐射量显著增大；

（3）不宜在卧室集中摆放电器；

（4）对于公共场所中的辐射源使用完应尽快远离、及时通过，由于工作关系需要长期接触的，需尽量远离辐射环境，保持安全距离。

3 结语

本文基于对单一辐射源和复杂电磁辐射环境的检测方法开展研究，并采用相应的检测方法针对现代城市环境中常见的单一辐射源进行检测，得到检测结论，并对现代城市环境中电磁辐射情况进行了总结。

参考文献

[1] 查振林，许顺红，卓海华.电磁辐射对人体的危害与防护[J].北方环境，2004，29（3）：25?28.

[2] 中国航天工业总公司.QJ 2803?1996电磁环境场测量方法[S].北京：中国航天工业总公司，1996.

[3] 国家环境保护局.HJ/T 10.2?1996 辐射环境保护管理导则：电磁辐射测试仪器和方法[S].北京：国家环境保护局，1996.

[4] DE T，JAMMET H，MATTHES R. Guidelines for limiting ex?posure to time?varying electric，magnetic and electromagnetic fields（up to 300 GHz）[J]. Health Phys.，1998，41（4）：449?522.

[5] 崔本亮.电器电磁辐射对人的影响及保护措施的研究[J].现代电子技术，2011，34（20）：140?146.

[6] 杨晟健，钟清华.基于FFT和电磁辐射的低压电弧故障检测[J].现代电子技术，2012，35（18）：86?88.

篇5

关键词：核电厂大气环境环境噪声电磁辐射 现状调查

The Program of Non-Radioactive Environmental Background Quality Survey Around Nuclear Power Plants

Lin XiaofengZhan ShiquanChen LianjieGao Dongsong

（China Nuclear Power Engineering Co.,Led.Beijing, 100840）

Abstract：The environment quality actuality survey around the site of Nuclear Power Plants（NPPs） is a very important task. And this task is also a very important joint during the whole EIA progress of NPPs. According to the correlative laws and standards of environment protection in China, this paper introduces the survey projects of non-radioactive factors, such as atmospheric environment, environmental noise, electromagnetic radiation , etc. In father, this paper sums up the problems which occurred in the actual survey works.

Key Words：Nuclear power plants, Atmospheric environment, Environmental noise, Electromagnetic radiation, Background Survey

核电厂厂址周围环境质量现状调查是核电厂环境保护的一项重要工作，也是核电厂环境影响评价的重要环节，不仅反映核电厂厂址区域环境现状水平，也为核电厂选址提供环境保护的参考数据，同时还为评价核电厂施工建设和运行期间的环境影响提供对比数据。

核电厂厂址周围非放环境质量现状调查一般采取已有监测资料收集和现场调查的方式，本文主要介绍核电厂厂址周围大气环境、环境噪声和电磁辐射等现场调查方案，包括获取相关资料、设置监测点、选择监测因子、确定监测方法、制定监测制度和环境质量现状进行分析等，并对实际工作中存在的问题进行总结。

1 所需资料

核电厂厂址周围大气环境、环境噪声和电磁辐射现状调查一般为以核岛为中心，半径5km范围，需要的资料如下：

（1）核电厂简介，包括核电厂的地理位置、规模、厂址周围地形地貌等资料；

（2）长期气象条件；

（3）环境敏感目标，包括敏感目标的数量、规模、分布等情况，以及与核电厂的距离、方位等；

（4）污染源的位置、数量、类型、排放方式、主要污染物等。

（5） 环境功能区划分，确定调查范围内功能区类别，以选择相应的评价标准。

上述所需资料可通过现有资料收集和现场踏勘获取。

2 核电厂大气环境质量现状调查方案

2.1监测点设置

根据《环境影响评价技术导则大气环境》（HJ2.2-2008）[1]，核电厂大气环境现状调查等级一般为三级，环境空气质量现状监测点数量为2~4个。

根据监测期所处季节的主导风向设置监测点位，至少在厂址主导风向上、下风向各设1个监测点位，主导风下风向加密布点。也可根据局地地形条件、风频分布特征以及环境功能区、环境空气保护目标所在方位做适当调整。

各监测点具有代表性，环境监测值能反映各环境空气敏感区、各环境功能区的环境质量，以及预计受项目影响的高浓度区的环境质量。需要对监测点情况进行说明，并附监测点位置示意图。

2.2 监测因子

核电厂施工过程及运行期间不排放特征污染物，因此大气环境质量现状调查监测因子一般为二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、总悬浮颗粒物（TSP）、可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）等六项常规污染物。

2.3 监测方法

大气环境质量的监测一般在监测点位用采样装置采集一定时段的环境空气样品，将采集的样品在实验室进行分析处理，也称为手工监测。

2.3.1 采样方法

采样环境、高度、流量等按照《环境空气质量手工监测技术规范》（HJ/T 194-2005）[2]等规范文件的要求执行。

采样频率和时段根据《环境空气质量标准》（GB3095-2012）[3]的要求，TSP、PM10、SO2、NO2、CO、PM2.5日均值每天采样1次，每次连续采样20h；SO2、NO2、CO小时均值每天采样4次（02:00时、08:00时、14:00时、20:00时），每次连续采样1h。

2.3.2 分析方法

分析方法可参照《环境空气质量标准》（GB3095-2012），或者根据厂址区域大气环境特征和对分析方法灵敏度的要求进行选择。

2.4 监测制度

核电厂大气环境现状调查按照三级要求进行，作一期监测，至少应取得有季节代表性的连续7天有效数据。监测期间同步收集厂址附近有代表性的地面气象观测资料。

2.5 大气环境质量现状分析

根据监测数据，统计各监测点大气污染物不同取值时间的浓度变化范围、最大浓度值。根据厂址区域环境空气功能区类别确定相应的评价标准，计算各监测点大气污染物不同取值时间的最大浓度值占相应标准浓度限值的百分比和超标率，评价达标情况。

分析大气污染物浓度的日变化规律，以及大气污染物浓度与地面风向、风速等气象因素及污染源排放的关系。

分析重污染时段分布情况及其影响因素。

3 核电厂环境噪声现状调查方案

3.1 监测点设置

根据厂址周围人口分布、地形特征，并结合噪声污染源的位置，按照网格和声环境功能区设置监测点，布点应覆盖整个调查范围。

3.1.1 核电厂厂区监测点

对于新建厂址的声环境现状调查，厂区内共设5个监测点，分别为厂址中心位置和厂界东、厂界南、厂界西和厂界北外1m处。

对于扩建厂址，存在正在运行的机组，进行声环境现状调查还需要考虑现有核电机组及配套设施产生的噪声对环境噪声现状的贡献，同时要考虑与已建机组本底数据的对比。因此，厂区内的监测点设置要考虑厂界、现有噪声源、与已建机组本底监测点对比等情况。

3.1.2 环境敏感目标监测点

环境敏感目标监测点一般按1×1km网格布设，监测点设在网格中心。对于部分网格点，由于交通不便等无法进行监测的可无需布点。根据调查范围内环境敏感目标数量，一般须包括评价区域内的住宅、学校、医院、集市等声敏感区域。对于厂界附近、较大的集中居民点和固定噪声源处等位置考虑加密布设监测点，对于敏感目标较少的地区可适当减少监测点数量。

3.1.3 噪声源监测点

对于调查范围内的明显噪声源应设置监测点，密集噪声源处加密布设监测点。对于交通干线，声环境监测点位数量应多于5个，重点布设在人口密集或距离厂址较近的道路的路口及两侧20m处。

3.1.4 水域监测点

核电厂一般靠近海（河），水域监测点原则上须按照网格进行布设，由于水域监测难度相对较大，因此一般以海（河）岸为起点设置监测射线，在监测射线上根据实地情况、面积并结合其水运状况选择3~5个监测点进行监测。

3.1.5 定点监测点

设置定点监测点是为了反映不同声环境功能区昼间、夜间的声环境质量，了解不同声环境功能区环境噪声时空分布特征。一般选取厂界内、人口相对密集的敏感区、交通干线、工业集中区等作为定点监测点。

3.2 监测因子

所有监测点都监测等效声级，包括Leq、Ld、Ln和Lmax，对于交通干线监测点还需要统计L90、L50和L10。

3.3 监测方法

厂界噪声监测点按照《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）[4]的要求进行监测，其他环境噪声监测点按照《声环境质量标准》（GB3096-2008）[5]的要求监测。

现场监测过程中，记录当时的天气情况（晴、雨、雪等）、环境温度、相对湿度、测量时间、风向、风速和大气压。每个测点均拍摄照片，用于反映各测点的原貌，同时用GPS进行卫星定位以确定其准确位置。

3.4 监测制度

一般监测点的环境噪声连续监测两天，每天昼间、夜间各监测一次。每个监测点每次连续监测10min。交通噪声测点连续监测30min，昼间、夜间各监测一次，同时记录道路上每小时过往机动车流量。定点噪声监测点，每次至少进行24h连续监测，监测一次，由仪器记录每小时的噪声监测结果。一般地区，昼间监测时段为6:00～22:00，夜间监测时段22:00～次日6:00，也可以根据当地政府对昼间、夜间的划分规定执行。

3.5环境噪声质量现状分析

分析调查范围内现有主要噪声源种类、数量及相应的噪声级等，明确主要噪声源分布。

分析不同声环境功能区内各敏感目标的超、达标情况，说明其受到现有主要噪声源的影响状况。

根据监测数据绘制调查范围的污染分布图。

4核电厂电磁辐射现状调查方案

4.1监测点设置

4.1.1 核电厂厂区监测点

对于新建厂址的电磁辐射现状调查，厂区内共设5个监测点，分别为开关站站址和厂界东、厂界南、厂界西、厂界北等。

对于扩建厂址，存在正在运行的核电机组，进行电磁辐射现状调查还需要考虑现有核电机组及配套设施产生的电磁辐射影响，同时要考虑与已建机组本底数据的对比。因此，厂区内的监测点设置要考虑厂界、现有电磁辐射源、与已建机组本底监测点对比等情况。

4.1.2 环境敏感目标监测点

一般按1km×1km网格布设，监测点设在网格敏感目标处。对于部分网格点，由于交通不便等无法进行监测的可无需布点。根据调查范围内环境敏感目标数量，一般须包括评价区域内的住宅、学校、医院、集市等环境敏感区域。如果敏感目标较少，可适当减少监测点数量。

4.1.3 典型辐射体监测点

对典型辐射体，如电视发射塔等，则以辐射体为中心，按间隔45°的八个方位为测量线，每条测量线上选取距场源分别30、50、100m等不同距离设监测点[6]。

4.1.4 高压送电线路监测点

对于核电厂拟建和调查范围内现有的送电线路都要进行监测。在与送电线路垂直方向，以边相地面投影点为起点，向两侧延伸设置监测点。

按5m间距，在0~50m范围设点，两侧各设11个工频电场强度与工频磁场强度监测点。按2nm间距，在0~2km范围设点，并在边相地面投影点20m处加设一个监测点，作为无线电干扰场强超达标的评价点位，两侧各设14个无线电干扰场强监测点。

4.2 监测因子

电磁辐射监测因子为工频电场强度、工频磁场强度、无线电干扰场强和射频综合场强等四项。

4.3 监测方法

工频电场/工频磁场强度依据《高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法》（DL/T988-2005）[7]，每个测点分别测量离地1.5m处的工频电场强度/工频磁场强度。无线电干扰场强依据《高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法》（GB/T7349-2002）[8]进行，每个测点位置上分别测量离地不超过2m的无线电干扰场强。射频综合场强根据《辐射环境保护管理导则 电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2-1996）[9]，每个测点使用非选频式辐射测量仪，分别测量离地1.7m~2m的射频综合场强。

现场测量过程中，记录当时的天气情况（晴、雨、雪等）、环境温度、相对湿度、测量时间、风向、风速和大气压。每个测点均拍摄照片，用于反映各测点的原貌，同时用GPS进行卫星定位以确定其准确位置。

4.4 电磁辐射现状分析

分析调查范围内现有主要电磁辐射源种类、数量等，明确主要电磁辐射源分布。

根据监测数据，统计各监测点电磁辐射监测值变化范围、最大监测值。根据相应的评价标准，计算各监测点超达标情况。

根据射频综合场强监测数据对居民区进行环境辐射电平标注。

5实际工作中存在的问题

实际工作中会遇到各种问题，比如天气状况、监测时机的选择、监测仪器扰民、仪器电源的保障、人员操作过程、大气样品的保存和运输等。

6 结论

本文依据相关标准和规范，并结合工作实际，对核电厂大气环境、环境噪声和电磁辐射现状调查方案进行介绍，并对实际工作中存在的问题进行总结，对以后的相关专题调查工作具有参考价值。

7 参考文献

[1] HJ2.2-2008. 环境影响评价技术导则 大气环境[S].

[2] HJ/T 194-2005. 环境空气质量手工监测技术规范[S].

[3] GB3095-2012. 环境空气质量标准[S].

[4] GB12348-2008. 工业企业厂界环境噪声排放标准[S].

[5] GB3096-2008. 声环境质量标准[S].

[6] HJ2.4-2009. 环境影响评价技术导则 声环境[S].

[7] DL/T 988-2005. 高压交流架空送电线路、变电站工频电场和磁场测量方法[S].

[8] GB/T7349-2002. 高压架空送电线、变电站无线电干扰测量方法[S].

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关键词：汽车； 电磁干扰； 无线通信; 干扰强度

中图分类号：TN92-34

文献标识码：A

文章编号：1004-373X(2011)09-0206-03

Disturbance Effect of Electromagnetic Wave Emitted by

Automobiles on 2.4 GHz Wireless Communication

HUANG Ru-quan，La En-li

(College of Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou 510642,China)

Abstract： In order to analyze the disturbance effect of electromagnetic wave emitted by autos on 2.4 GHz wireless communication,several radiated electromagnetic interference sources are discussed,and the spectrum analyzer is applied to mea-sure the relative disturbance intensity of radiated electromagnetic interference in 2.4 GHz on two different autos. The mea-surement results indicate that there is little disturbance effect on 2.4 GHz wireless communication,from which it concludes that autos can not disturb the 2.4 GHz wireless communication.

Keywords： automobile； electromagnetic interference; wireless communication; disturbance intensity

0 引 言

电子化和智能化已成为汽车技术发展的主要方向。现代汽车装载了大量电子设备，如高性能微处理器，电子变速器、自动巡行控制器、电子燃油喷射系统、车载通信娱乐及导航系统。这些电子设备工作时会向空间发射高频电磁波，进而对其他电路的正常工作造成干扰而形成所谓的电磁干扰。汽车产生的电磁干扰不但会影响其他电子设备正常工作,也会影响汽车电气系统本身的正常工作［1］。

ISM是工业、科学和医疗频段，国际电信联盟无线通信委员会规定，只要设备的发射功率低于一定值且不对其他频段造成干扰，即可免费使用此频段。国际上最常用的ISM频段是433 MHz,915 MHz和2.4 GHz。其中，2.4 GHz为各国共同的ISM频段［2］。目前，无线局域网、蓝牙、ZigBee、WirelessUSB等无线设备均工作在2.4 GHz频段上。

电磁干扰问题由来已久，从1906年开始，人们就提出对汽车产生的电磁干扰加以限制，点火系统作为主要的电磁干扰源，成为研究的重点［3］。本实验主要目的是通过分析汽车上的电磁干扰源和实测汽车在2.4 GHz频段产生的辐射性电磁干扰的相对强度，推断其对部署在汽车上的2.4 GHz无线通信设备的干扰作用。

1 汽车的电磁干扰源

电磁干扰产生于干扰源，它是一种来自外部的、并有损于有用信号的电磁现象［4］。汽车对车载电气设备的干扰分为两种。第一种是辐射干扰，电磁波通过自由空间直接透入电子设备，并激励设备内部的电路，在电路上产生相应的干扰能量，使与电路发生逻辑性错误，足够强的电磁干扰甚至可以直接损坏敏感的电子器件；第二种是传导干扰，干扰源通过电源线、信号线等线缆把干扰信号耦合到其他设备，对其他设备的正常工作造成危害。对于独立供电的车载2.4 GHz通信设备而言，它主要受到汽车的辐射性电磁干扰，所以本文主要分析、测量汽车的辐射性电磁源。

按照电磁波产生与传播理论，只要在直线形的电路上引起电磁振荡，直线形电路的两端就会出现交替的等量异号电荷，这样的电路就会向空间发射电磁波。电磁波在单位时间内辐射的能量与频率的四次方成正比，即电路的振荡频率越高就越容易向外辐射电磁波。汽车上有许多符合此条件的电路，因此汽车可以发出各种频率的电磁干扰。交通密度每增加一倍，干扰噪声功率频谱密度便增加［5］3~6 dB(A)。

汽车电气系统内最强的电磁干扰源是点火系［6］。汽车发动机正常运行时，点火线圈次级的瞬变电压很高，能在50 μs内上升至35 kV。火花塞电极放电时，会形成强烈的电磁辐射向周围的自由空间传播。这种辐射电磁噪声包含很高的频率成分，是电视广播的主要干扰源［7］。

汽车上有着许多的感性负载，比如各种电动机和电磁阀。电磁阀的线圈在开路瞬间，会产生几十倍于其工作电压的反向电压。这个反向电压在由电感与分布电容形成的一个LC串联振荡电路中继续谐振，从而产生谐波非常丰富的电磁辐射。这也是一个非常重要的电磁干扰源。

汽车上还存在许多触点开关，由于触点存在接触电阻的原因，开关在开合时往往会产生电火花。如果电路中的电流比较大，这种电火花引起的电磁辐射也能够干扰其他电器设备。直流电机工作时，炭刷和整流子也会产生较强的火花，在很宽的频率范围内引起辐射性电磁干扰。汽车的雨刮电机普遍用直流电机，对外产生的干扰也较强［8］。

2 汽车的辐射性电磁干扰的测定与分析

2.1 测量方法

在2.4 GHz频段上，分别测量汽车所处环境的电磁波功率和汽车在同一环境工作时的电磁波功率。通过对比这两个值，可得到汽车在2.4 GHz频段产生电磁干扰的相对强度。

2.2 测量过程

测量过程如下：

(1) 安装频谱分析仪。频谱分析仪有一个运行在Windows操作系统的记录软件和驱动程序。首先启动笔记本电脑，用USB线将频谱分析仪FR24-SAU与笔记本电脑相连接，在操作系统提示找到新硬件后安装频谱分析仪的驱动程序，最后在笔记本电脑上安装频谱分析仪的记录软件FRMT。

(2) 测量环境噪声。将频谱分析仪的天线放在副驾驶位置上，启动笔记本电脑并运行频谱分析仪的记录软件，在记录软件上设置频谱分析仪的各项参数，开启频谱分析仪的峰值保持功能，关闭汽车的发动机和所有车载电器设备，连续测量3 min，将测量结果记录为“环境噪声”。

篇7

交流输变电工程工频电磁场的监测应使用专用的探头或工频电磁场监测仪器。工频电磁场监测仪器的探头分为一维（HI3604低频电磁分析仪）或三维（EFA300低频电磁分析仪、NBM550工频电磁辐射分析仪等）。测量仪器的尺寸应满足当仪表介入到电场中测量时，测量探头放入区域的电场应均匀或近似均匀。测量用塑料三脚架（起码是塑料竖杆且拉至最长）。测量仪器应定期送权威计量部门进行检定或校准，并在其证书有效内使用；测量仪器每次现场测量前后均应进行检查，确保测量结果在仪器正常工作状态下获得。监测所用仪器必须与所测对象在量程、频率、响应时间等方面相符合，以便保证获得真实的监测结果。使用有方向性探头时，应调整探头方向以测量其最大值，必要时分别测量其垂直分量及水平分量。同时，监测仪器应定期参加比对，以提高测量结果的可比性，测量仪器应采用均方根检波方式。

2监测方法

2.1一般要求

测量地点应选在地势平坦、远离树木和高大的灌木、没有其他电力线路、通信线路及广播线路的空地上；测量仪器可架设在地面上1m～2m的位置，一般情况下选1.5m，也可根据实际需要设于其他高度测量，并在测量报告中应标明。特别注意的是，由于工频电场极易受到外界物体的影响而发生畸变，因此，工频电场监测时，测量人员应离测量仪器的探头足够远(使用远距读出器，用光纤连接探头与远距读出器)，一般情况下至少为2.5m，避免在仪器处产生较大的电场畸变；测量仪器与固定物体的距离应该不小于1m，使得固定物体对测量值的影响在可以接受的水平之内。工频电场强度的测量时，可忽略电介质和弱、非磁性导体的临近效应，测量可由测量人员手持电介质手柄支撑探头进行。

2.2测量工况

由于工频电场与电压相关，工频磁场与电流相关，因此在对输变电进行监测时，必须记录其运行工况，尤其是进行项目竣工环境保护验收监测时，对运行工况有严格要求。《关于建设项目环境保护设施竣工验收监测管理有关问题的通知》(环发[2000]38号)规定，工业生产型建设项目，建设单位应保证的验收监测工况条件为：试生产阶段工况稳定、生产负荷达75%以上。由于输变电项目的特殊性，运行工况可能低于75%，这就要求完整详细记录监测时的运行工况。

3监测布点

一般环境监测布点一般环境工频电磁场监测的布点，宜采用网格布点，网格可视情况划分，小至10m×10m，大至100m×100m，甚至更大。在网格中心监测，部分没有监测条件的点可适当调整，但要进行说明。变电站工频电磁场监测布点场界监测布点：应在距离四周围墙外5m处均匀布点，高压侧或距带电构架较近的围墙外侧适当增加测量点位，监测点应远离进出线，一般在围墙外设置6~10个测量点。如在其他位置监测，应记录监测点与围墙或高压线路的相对位置关系以及周围的环境情况。断面监测布点：在围墙周围的最大测量值（避开进出线20m以上）选择一条测量路径，垂直于围墙方向并以距离围墙5m处为起点进行衰减断面监测，监测点间距为5m，顺序测至距离围墙50m处为止。在实际监测时，监测起点应避开进出线，测点间距可以根据需求变小或增大，监测距离只需要测至环境背景值即可。输电线路工频电磁场断面监测布点架空线路：选择在导线档距中央弧垂最低位置的横截面方向上。单回输电线路应以弧垂最低位置中相导线对地投影点为起点，同塔多回线路应以档距中央弧垂最低位置处、对应两铁塔中央连线对地投影为起点，测点应均匀分布在边相导线两侧的横断面方向上。对于挂线方式对称排列的输电线路，测点只需在杆塔一侧的横断面方向上布置。监测点间距可根据实际情况取，常用5m，在测量最大值时，相邻监测点的距离应不大于1m，顺序测至距离边导线对地投影外50m处为止或环境背景值即可。也可在线路其他位置监测，应用测距设备测量监测点位与输电线路水平距离和输电线路在监测点位处的对地高度以及周围的环境情况。地下电缆：测量点选择在垂直于电缆的方向上，测量时两相邻测量点间的距离根据具体情况选定，常用1m，顺序测至电缆管廊两侧边缘各外延5m处为止，测量探头距地高度可不仅限于1.5m。也可在线路其他位置监测，应记录监测点与输电线路的水平距离以及周围的环境情况。敏感点监测布点一般要求在建筑物内或阳台、平台监测时，各测量点位应设置在距离墙壁和其他固定物体1.5m外的区域。如不能满足上述距离要求，则取测量点位处的空间平面中心作为测量点位，并说明测量点位与周边固定物体的距离情况。在建筑物外监测，应选择在靠近输变电工程的一侧，且距建筑物不小于1m处布点。监测布点变电站敏感点监测布点：在变电站监测评价范围内，若仅有一栋敏感建筑，将其作为敏感目标进行布点监测，若附近有多栋敏感建筑，则选取每侧距变电站最近的敏感建筑分别进行工频电场、工频磁场监测。当敏感点位于输电线路与变电站之间时应在敏感点靠近变电站和线路方向用仪器巡测，找出两侧的最大值各布设一个监测点位。架空线路敏感点监测布点：在变电站监测评价范围内，环境敏感目标若仅有1栋敏感建筑，将其作为敏感目标进行布点监测；若为多栋敏感建筑，则选取其中离线路最近的建筑进行工频电场、工频磁场监测；选取的监测点敏感目标若为楼房，应有人员最高可达处的监测数据，如平顶房楼顶或2层阳台的监测数据等，若选取的监测点敏感目标室内无人，应在相邻的房屋，净空高度相对低的进行补测。当敏感点位于两条输电线路之间时应在敏感点靠近两侧线路方向用仪器巡测，找出两侧的最大值各布设一个监测点位。

4数据记录与处理

数据获取与处理每个点位至少测量5个数值。当仪器示值稳定时可以直接读取稳定数值，原则上每个数值读取间隔不低于15秒；当仪器示值波动较大时，读数时间应延长，可1分钟读一个数（在出现频率相对较多的数值范围内读取）。数据处理时，分别对n个工频电场强度和n个工频磁感应强度读数进行算术平均和计算标准偏差，得出该点的工频电场强度及工频磁感应强度。异常数据判断首先对测量数据应有大体认识，不能偏差太远;现场负责人应对每个测量数据及时复核，对异常数据应立即查找原因，并记录下原因。导致数据异常可能的因素包括：项目工况是否正常、仪器正常否、天气合适否、周围有无其他辐射源影响、人员位置是否恰当，仪器设置、操作是否正确等;对于非仪器造成的，应严格按照规范重新测量；对不明原因造成，应择日重新测量。相关记录测量线路时，应记录测点或测量路径所在处导线的线路参数，如线路名称、挂高、对地高度、线间距离、架设型式、分裂数和运行电压、电流；测量档距两端的杆塔编号、线路走向、路回路数、排列方式、塔型图、线路布置图。测量变电站时，应记录测量点的具置、设备名称、容量、布置方式以及母线电压和电流等。同时，应记录测点位地形地貌、周边电气设施情况、气象条件（天气、风、温、湿等）、测量时间等数据。

5监测报告

监测报告必须准确、清晰、有针对性地记录每一个与监测结果有关的信息，并参照《500kV超高压送变电工程电磁辐射环境影响技术规范》（HJ/T24-1998）中推荐的公众限值得出监测结论。监测报告应执行三级审核制度。

6结语

篇8

【关键词】电连接器；电磁干扰；滤波技术；具体应用

1.前言

上个世纪八十年代，我国便已经成功研制了微波漏能测试仪、干扰测量仪、射频远区和近区场强测定仪等仪器，同时也初步确定了微波辐射卫生标准与高频电磁辐射安全卫生标准，在技术和标准两个方面提高了微波防护水平。电磁干扰会对电子设备的信息传输正确性、可靠性、稳定性产生影响较大影响，提高电子产品的电磁兼容性成为了克服电磁干扰、增强仪器稳定性的重要方法。任何电子设备均需要通过电连接器与外界进行连通，是系统和部件之间进行电气信号传输的重要元件。导线（或者导体）的穿透是导致屏蔽体失效的重要原因，所以某些屏蔽严密的机箱会因为电连接器形成的导体穿透作用而出现屏蔽失效的问题。为此，将滤波及时应用于电连接器中是降低电磁干扰，提高机箱屏蔽效果的重要途径。应用滤波技术的电连接器通常称为滤波电连接器，相对于普通的电连接器，它具有一个低通滤波器，由于接口兼容，它们之间也可以相互替换。

2.电连接器中滤波技术原理分析

在抑制电磁干扰方面，滤波技术具有高度的有效性，特别是对于开关电源的EMI信号，能够发挥良好的干扰传导、干扰辐射的作用。差模干扰信号和共模干扰信号能够表示所有电源上的传导干扰信号。前者主要是指在两条导线之间传输的干扰信号，属于对称性干扰，其显著特点是频率低、干扰幅度小、生成的电磁干扰小；后者主要是指在导线和机壳（土地）之间传输的干扰信号，属于非对称性干扰，其显著特点是频率高、干扰幅度大、生成的电磁干扰大，同时也能够借助导线形成辐射，扩大辐射源。综合上述分析，我们可以通过将EMI信号控制在EMI相关标准规定的极限电平之下的方式来实现削弱传导干扰的目的。除了对干扰源进行有效抑制之外，在开关电源的输入电路和输出电路当中安装EMI滤波器也是非常抑制电磁干扰的重要途径。电子设备的常见工作频率通常在10MHz-50MHz之间。EMC的很多标准规定的最低的传导干扰电平极限值为10MHz，对于开关电源的高频段EMI信号，只要所选择的网络结构相对简单的EMI滤波器或者是去耦电路相对简单的EMI滤波器，不仅能够实现降低高频共模电流强度的目的，还能够满足EMC规定的滤波效果。

滤波电连接器的设计原理便是依据上述原理。用电设备和电源之间、各种用电设备之间存在着相互干扰的问题，而滤波电连接器是降低干扰的理想选择。由于滤波电连接器的每一个插针上面都有一个低通滤波器，所以每一个插针均能够有效过滤共模电流。另外，滤波电连接器也具有很好的兼容性，它的接口尺寸和外形大小与普通的电连接器相同，所以，它们之间能够进行直接的替换。此外，使用滤波电连接器还具有很好的经济性，这主要是因为，滤波电连接器仅仅需要安装在屏蔽机箱的端口即可，在其消除电缆中的干扰电流之后，导线不会再感应到干扰信号的干扰，所以比屏蔽电缆具有更加稳定的性能；滤波电连接器对于电缆端接的要求不高，所以完全不用使用高质量屏蔽电缆，进一步体现出其较好的经济性。

3.滤波电连接器的整体系统构成与设计要点

3.1 滤波电连接器的整体系统构成分析

滤波电连接器的整体系统构成主要分为三个部分，即信号源、连接接口、接受电路。滤波器是整个设备的信号进入和输出的窗口，它的电磁兼容性能如何将会直接决定整个系统的电磁兼容水平。本文所采用的滤波器为无源滤波器，之所以选择无源滤波器，主要是考虑无源滤波器的优化设计能够满足滤波电连接器整体系统的经济性和实用性。

无源滤波器是主要由R-C、L-C等无源器件构成的选频网络，它只允许给定的频带信号通过，而对其他频带信号将会“禁止通行”。无源滤波器所囊括的范围较大，主要包括用于以抑制放大器产生低频振荡为目的的电源去耦滤波器、用于整流电路中滤除纹波的平滑滤波器、用于交流电源输入端的滤除电源网络中高频干扰的低通滤波器，等等。

在无源滤波器当中，旁路滤波器是一种目前应用范围较广的、用于滤除电源网络中干扰信号的此类滤波器之一。旁路滤波器的典型应用主要表现在下述两个方面：首先，高频电路中保留音频信号而滤除高频信号；其次，在交直流信号叠加的电路中滤除交流分量而保留直流分量。

作为弱信号低电压电路的低频旁路滤波器，在通常情况下，它所采用的滤波器件只要能够满足频带的选择标准即可，没有严格的或者太高的性能要求，而且对电流冲击、电容器耐压的相关要求均不是非常高。例如，用于滤除电源纹波的平滑滤波器在本质上也能够将其视为可以旁路滤波的低通滤波器。

从滤波的目的角度来审视旁路滤波和去耦滤波，它们具有本质上的一致性，只是在具体的滤波作用发挥途径上存在着一定的差异：旁路滤波是从输入的角度完成滤波使命，其滤除对象是输入信号的电磁干扰；去耦滤波是从输出的角度完成滤波使命，其滤除对象是输出信号的电磁干扰。两者都能够提供有效的滤波功能，通过上述分析我们也可以知道，只要遵循上述原则，我们便可以利用滤波器更加有针对性的滤除不必要的电磁干扰。

3.2 滤波电连接器的设计要点分析

第一，合理选择滤波电路。由于电连接器主要是发挥连接各类电气信号的功能，所以在通常情况下，滤波电连接器均是被安装在机箱外壁上面。因为环境当中存在的各种干扰信号的频带非常宽，所以采用低通滤波器能够有效滤除正常信号当中各种不必要的高次谐波。由于不同的电子设备对于电连接器的滤波要求存在较大的差异性，因此应该根据实际情况选择合适的滤波电路。

第二，选择滤波元件。根据电子设备系统对环境的要求，按照GJB1308滤波电连接器要求》中的表1进行电容容量值的选择，一般选取f型滤波网络和管状滤波电容，这是因为：首先，其具有很好的滤波效果；其次，设计、装配、焊接等都很方便；再次，纵向占用空间小，特别适合于高密度连接器，同时具有很小的接地电感，因此在高频时能够提供很好的旁路作用；最后，输入输出没有藕合，因为用于连接管状电容的金属接地板起到了隔离板的作用，使滤波器的输入输出端得到了有效的隔离，避免了高频时的藕合现象。

第三，制作和安装。现以某型滤波电连接器为例说明滤波器的安装及滤波接触件的装配。

首先，将电容焊接在连接器的接触件上（见图1）。

其次，将滤波接触件焊接在接地板上，然后装入安装外壳，接地板与安装外壳之间采用多点焊接或涂导电胶以保持良好的电导通。除管状电容外，贴片电容也是常用的滤波元件，它属单电容电路，适用于接触件密度不高的连接器。其接地板通常采用印制电路板，印制电路板与安装外壳采用焊接的方式保持良好的导通。

4.结束语

设计过程中的应该注意：第一，将电容焊接在接触件上时，一般要在电容两端加装堵头（也可不装），这样可使焊点牢固可靠，并对电容起保护作用。第二，设计接地板时，应尽可能地使接地板与安装外壳的接触面积最大，以降低接触电阻；安装外壳表面要求导电，以便滤波电连接器安装在设备机柜上后，连接器外壳与机柜之间处于良好的电导通状态。

参考文献

[1]刘圣奇.无源/有源滤波原理及其应用分析[J].湖南工业大学学报，2009（05）：142-145.

[2]杨奋为.宇航电连接器材料选用和可靠性试验（续）[J].质量与可靠性，2009（02）：48-50.

[3]王超群，朱凤伟，胡尚锋.浅述热电偶连接器的研制[J].机电元件，2008（02）：98-99.

[4]蒋新悦.滤波技术在电连接器中的应用[J].机电元件，2006（04）：45-46.

[5]肖颖，王小波.QMZ型滤波电连接器的滤波结构设计[J].机电元件，2007（01）：201-202.

[6]白同云.用滤波器连接器消除电缆穿越屏蔽壳体时的辐射[J].电子质量，2006（07）：184-185.

篇9

除颤器是利用瞬间释放的高能量脉冲电流，通过短暂的电击去除心脏的室颤（VF）或房颤（AF），并使其恢复正常心律的种有效的医疗救护仪器。显然，除颤器的性能优劣将直接关系到临床急救的效果。作者研制的心脏除颤器测试分析仪，可对除颤器的各功能参数，包括放电能量、最大电流及电压，同步触发延迟时间、除颤器放电时间等进行校准检验，且能模拟人体输出多种心率、多种导联的标准心电波形以及检定除颤器性能的特定波形，并兼有检测与心电信号同步的除颤放电功能。

在除颤器测试分析仪的研制过程中，针对出现的干扰现象，分析了干扰现象，分析了干扰产生的原因及干扰的特点，采取了一些抗干扰措施，通过应用EMI（电磁干扰）滤波器，去除了放电脉冲在仪器内部所产生的强烈干扰，使除颤器测试分析仪工作稳定可靠，具有良好的电磁兼容性。

图1 仪器电路原理框图

1 系统的基本原理及干扰特点

本仪器以飞利浦单片机80C52为控制核心，完成对除颤器各项功能的测试分析，并通过接口电路对分析结果分析显示和传输，原理框图如图1所示。除颤器测试分析仪主要完成两部分功能：（1）完成对除颤器放电能量的准确测量；（2）准确、稳定地输出各种心电波形及测试波形。为检验除颤器的自动除颤功能及其特性参数要求分析仪能输出多种波形，包括具有多种导联输出的ECG（心电图）波且幅值可调，同时输出高幅值ECG信号、直流脉冲、方波、三角波、复合波、多种频率的正弦滤以及多种心律的标准R波。各种波形的输出通过数字合成，由程序产生的波形经D/A转换器输出，然后通过模拟电路变换成要求的输出模式。放电能量的检测是基于除颤器的高压放电脉冲通过模拟人体阻抗的模拟电阻（典型阻值为50Ω）放电，经衰减后送入可变增益放大器，变为A/D转换器的输入信号，然后进行处理和显示。

根据对仪器的要求，除完成各项功能外，在对除颤器的放电进行测试时，必须能够承受由放电脉冲带来的强烈干扰，不死机、不复位，在不采用干扰避开法、系统智能复位法等措施时，程序仍能正常执行。同时，由于仪器必须具有恢复放电脉冲波形的功能，测量模拟通道不能对放电信号采用滤波、浪涌阻尼等措施。这就对仪器的抗干扰性能提出了更高的要求。

系统的干扰源一部分是仪器内部数字电路、供电电源所产生的干扰以及仪器外部空间辐射电磁波干扰；另一部分干扰来自除颤器的放电脉冲。其干扰具如下特点：

（1）电压峰值高、能量大，最高电压可达5000V，最大放电能量可达360J；

（2）放电时间短，除颤器放电脉冲时间仅为10ms左右，脉冲前沿时间约为2ms；

（3）放电波形复杂，对不同型号的除颤器，放电脉冲的形状不同，有单向指数衰减型、双向指数衰减型、单向截止型及双向截止型等；

（4）干扰直接进入仪器内部。由于本仪器是便携式仪器，模拟人体的50Ω电阻置入仪器内，因此干扰产生于仪器内部；

（5）干扰复杂。由于模拟人体的50Ω电阻所需功率大（该电阻一般为绕线电阻），此电阻存在较大的分布电感及分布电容，放电脉冲经该电阻必然产生较强的复杂干扰。

2 抗干扰设计及EMI滤波器的选用

干扰源产生的电磁干扰信号一般通过电容的静电耦合、电感的磁耦合、公共阻扰的地电源耦合、电磁辐射感应耦合等途径传播到扰的对象。由于强烈干扰源与测量控制电路置于同一机箱内，彼此相距很近，故电磁干扰传播要为近场感应，即电容耦合、磁耦合。此外，公共阻抗耦合也是传递干扰的重要途径，因此除了采用常用的软件抗干扰措施（如空指令的使用、数字滤波等）外，还从以下几方面进行整机的电磁兼容设计，以解决干扰问题。

2.1 抑制干扰源

为有效降低干扰源的干扰，模拟人体的50Ω大功率电阻采用无感电阻，在布线时充分注意减少由引线带来的寄生电抗参数、合理分配放电采样电阻的空间位置等，特别注意大电流通路的焊接质量，以防接触不良引起火花放电造成更强干扰；选用低频率电路芯片可有效地降低噪声，提高系统的抗干扰能力。

2.2 关于屏蔽层的设计

采用屏蔽的目的是为了在干扰的环境条件下保证系统信号传输性能。这种抗干扰措施可屏屏外来干扰，也可减少本身向外辐射能量。衡量器件传输性能的指标是ACR值（衰减/串扰比）。非屏蔽线在ACR值符合要求的条件下，其传输带宽和传输速率可以大大高于标准带宽和标准传输速率。但是当信号以很高的速率在线路中传输时，由于受到外界的电磁干扰以及自身内部的串扰，容易出现数据传输错误，降低系统的性能。所以系统中采用较低的速率传输数据，以增加系统的可靠性和安全性。

    为了有效减少外界的电磁干扰，可以采用屏蔽措施。屏蔽分静电屏蔽和磁场屏蔽，静电屏蔽要求可靠地接地。实际的屏蔽系统存在着一些必须注意的问题，如接地方式、接地导线以及屏蔽的完整等。应慎重选用屏蔽电缆，因为屏蔽不但会导致信号传输的不平衡，而且会改变电缆的电容耦合，从而衰减增加，降低信号输出端的平衡性。同时考虑到干扰源与测量控制电路在同一仪器内，距离很近，若内部用屏蔽层，且屏蔽未良好地连接时，增加的电容效应将非常明显。在于以上考虑，在系统内部放电电阻与线路板及连接电缆之间，不采用屏蔽措施。但是对于塑料机壳的屏蔽必须仔细考虑，为降低外界电磁干扰，采用喷涂金属屏蔽层，同时要求涂层达到一定的厚度且对缝隙、孔洞进行泄露处理，特别注意可靠地接地。

2.3 抑制干扰的耦合通道及提高敏感电路的抗干扰措施

为了便于仪器安装及简化结构，结合上述关于屏蔽与非屏蔽的分析，仪器内部不采用屏蔽措施。为了解决干扰问题，除了采取软件及常用硬件抗干扰措施外，还采用多层线路板及EMI滤波器来增加仪器的抗干扰能力。

（1）基于电路原理，放电能量检测电路采用差分有源衰减电路，使放电脉冲取样电阻浮置，减少通过公共阻抗的电耦合传递的干扰。衰减电阻网络采用多个精密金属膜电阻，以提高衰减比例精度及减少电抗分布参数。

（2）线路板设计采用多层线路板，减小电磁干扰。合理安排器件分布，将信号采集及预处理部分、波形产生部分等与数字信号部分（如单片机控制单元、存储器、扩展I/O口等）从空间上隔离开。此外，将电源产生部分集中在一个区域，使线路板平面尽量靠近仪器底板（底板为仪器外壳屏蔽），起到多层板作用；合理布线，尽量减小回路面积，以减小射频干扰；印制板上走线方向尽量避免突发，否则会导致阻抗的不连续和产生辐射，造成射频干扰。由于仪器为便携式仪器，必须采用低功耗CMOS电路。但由于CMOS电路输入阻抗高，会引起很严重的信号反射畸变，从而增加系统的噪声，因此布线尽可能短，尽量减少过孔数目。

2.4 EMI滤波器的应用

EMI电子元件品种很多，如电感尖、电容类、压敏电阻类、LC组合件类、常规EMI滤波器类等。各类又包含许多品种类型，如带铁氧体磁珠的三引线圆片电容器、叠层片式浪涌吸收器、铁氧体扼流图等。

由于干扰属近场干扰，干扰强烈且复杂。为此，滤波器必须安装在线路板上，不但要对信号线采用EMI滤波器，在电源通常也采用EMI滤波器。为节省空间，采用焊接式安装，同时为保证滤波性能，特别注意焊接工作。

    选作滤波器时主要是确定滤波器的截止频率。截止频率的选择必须保证滤波器的通带能够覆盖有用信号的带宽，保证设备的正常工作，同时最大限度地滤除不必要的干扰。为防止电磁辐射引起数字信号传输错误、造成死机和复位等，在数字信号通道上接入抗高频干扰的EMI滤波器。采用日本村田公司生产的带铁氧体磁珠的三引线圆片电容器DSS310系列EMI滤波器，其等效电路如图2示，插入损耗与频率的关系曲线见图3。

针对模拟信号的抗干扰，也采用同类EMI滤波器，只是在选择截止频率时保证大于信号的带宽。考虑由近场对公共线路所带来的冲击浪涌干扰，选用带铁氧体磁珠的三引线圆片压敏一电容器型EMI滤波器DSS710系列，图4为其对电源干扰的抑制特片和压缩特性。压敏电压22V，电容量可达22000pF，加上铁氧体磁珠的作用，其对电磁干扰的抑制频率可以降低到3MHz以上，衰减大于20dB，且抑制频率范围明显展宽。此类滤波器用于系统各种电源通道中。

以惠普的CodeMaster除颤器为测试对象进行多次测试，并同时与瑞典METRON公司生产的除颤器分析仪QA-45进行比对，其测试数据如表1（QA-45在给定的测试范围内，精度为±2%）所示。仅以除颤器放电能量的性能指标进行分析，在低能量测试中（<50J），误差远小于2%；高能量测试中，误差也能控制在2%之内。经连续多次的高能量的放电测试，证明系统具有良好的重复性及稳定性，完全满足设计的性能要求。

表1 测试数据表

CodeMaster除颤器除颤器测试分析仪QA-45放电能量（J）能量测试平均值（J）最大电压平均值（V）延迟时间（ms）能量测试平均值（J）最大电压（V）延迟时间（ms）5

10

30

70

100

150

200

300

3605.07

10.08

30.25

70.25

100.7

151.0

202.0

304.5

365.4331.04

468.2

812.08

1337.8

1482.4

1810.4

2093.7

2570.5

2815.824

24

24

25

25

24

25

26

265.1

10.1

30.1

70.8

101.7

151.8

202.5

303.6

364.7331.5

468.5

808.5

1338.5

1485.0

1814.5

2096.0

2566.5

2813.524

24

25

24

25

24

25

篇10

关键词：智能；智能仪器；仪表；抗干扰

传统仪器一般只采用简单的电子电路来转换测量数据，用直观的模式显示或读出测试数据，并没有加入数据存储和处理功能，要通过人工来进行计算甚至比对才可以得出测量结果。例如，2000年的电子秤，用户只可以在其上读出物体重量，却不能通过物体的单价来计算总价格，这种只能用于一般测量的数据测量仪器，都可以算是传统仪器，但是由于它的成本比较低，目前还拥有一定市场。

智能仪器是具有微型处理系统或可接入微型计算机的智能化仪器。它可以像小型计算机一样，通过对电子电路来转换测量数据的分析、判断，通过连接各种电子设备使用户得到其需要的结果。这种强大的功能使智能仪器现在已广泛用于电子、化工、机械、轻工、航空等行业，对我国制造业提升产品质量的检测手段起到了重要的作用。

但是在智能仪器中，还存在很多限制因素，在对信号采集、处理、传输中，抗干扰能力一直是众多电子产品性能好坏的重要指标，对于某些智能仪器，在使用过程中会将模拟信号转变为数字信号，数据在经过采集和压缩后，还需要传输到指定的主机，一般情况下采用其自带的连接设备就足够了。不过在一些特定的情况下，由于源端设备、传输过程中、终端设备等因素限制，在传输和采集中经常会遇到一些信号干扰，致使传输的信号受到波动、失真等。

1 干扰信号大体可分为三类

1.1 源端设备引起的干扰

一般有供电电源的干扰和设备本身问题引起的干扰。判断方法是直接在电路中接监视器观察，如果是电源引起的干扰可以通过更换电源，采用开关电源供电，在220V交流回路中加交流滤波器等办法解决。

1.2 传输过程引起的干扰

主要是传输电缆损坏引起的干扰、电磁辐射干扰和地电位差三种，对于传输电缆可以通过更换电缆或增加抗干扰设备解决。

1.3 终端设备引起的干扰

主要是设备供电、设备本身产生的干扰、接地引起的干扰、设备与设备连接引起的干扰等。

2 抗干扰的措施

提高抗干扰的措施最理想的方法是抑制干扰源，这样可以使其不向外产生干扰或将其干扰影响降低到最小。由干扰源的复杂性，要想对所有的干扰源都做到使其不对外产生干扰是不可能的，也是不现实的。因此，除了对一些重要的干扰源，其余的主要是对一些干扰源进行抑制，将其干扰影响降低到最小，以保证系统能正常地工作。抑制干扰的措施很多，主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地等方法。

2.1 屏蔽

一般采用良好接地的金属网或罩实现电磁屏蔽，隔离电磁场干扰。既可防止外来电磁场干扰，又可防止本身电磁场辐射对外界的干扰。通常用铜和铝等导电性能良好的金属材料作屏蔽体。磁场屏蔽是为了消除或抑制由于磁场耦合引起的干扰。对静磁场及低频交变磁场，可用高磁导率的材料作屏蔽体，并保证通信线路畅通；对高频交变磁场，靠线路上感生的涡流所产生的反磁场来排斥原磁场起到屏蔽作用。选用材料也是导电性良好的导体，如铜、铝等。

2.2 隔离

隔离，是指把干扰源与接收系统隔离开来，使有用信号正常传输，令干扰耦合通道被切断，达到抑制干扰的目的。常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。

第一，光电隔离。光电隔离是以光作为媒介在隔离的两端间进行信号传输，所用的器件是光电耦合器。光电耦合器在传输信息时，工作方式为借助于光作为媒介物进行耦合，因而具有较强的隔离和抗干扰的能力。光耦合器有着共模抑制比大、无触点、寿命长、易与逻辑电路配合、响应速度快、小型、耐冲击且稳定可靠，因此光电隔离在机电一体化系统有着广泛的应用。

第二，变压器隔离。变压器隔离干扰信号用于交流信号的传输中。隔离变压器将各种模拟负载和数字信号源隔离开，传输信号通过变压器获得通路，而共模干扰由于不形成回路而被抑制。

第三，继电器隔离。继电器线圈和触点仅有机械上形成联系，而没有直接的联系，它的触点接在其他控制回路中，通过触点的变化导致控制回路发生变化（例如开关的闭合和断开），从而实现既定的控制或保护的目的。因此，可利用继电器控制和传输电信号。

2.3 滤波

滤波是抑制干扰传导的一种重要方法。由于干扰源发出的电磁干扰的频谱比要接收的信号的频谱宽得多，所以，当接收器接收有用信号时，也会接收到那些没用的干扰。这就采用滤波的方法，利用低通、高通、带通、带阻等低通滤波器选通其所需要的频率，抑制无用频率。

2.4 接地

将电路、设备机壳等与作为零电位的一个公共参考点（地）与之连接，称为接地。接地的目的有两个：

第一，为了安全，把电子设备的机壳、机座等与大地相接，当设备中存在漏电时，不致影响人身安全，称为安全接地。

第二，为了给系统提供一个基准电位，如脉冲数字电路的零电位点等，或为了抑制干扰屏蔽接地，称为工作接地。

工作接地包括一点接地和多点接地两种方式：一是一点接地。将所有设备串联起来，通过一根导线接地，各电路间会发生相互干扰，虽然很不可取，但由于比较简单，用的地方仍然很多。当各电路的电平相差不大时还可勉强使用，但当各电路的电平相差很大时就不能使用。二是多点接地。多点接地所需地线较多，一般适用于低频信号，若电路工作频率较高，电感分量大，各地线间的互感耦合会增加干扰。各接地点就近接于接地汇流排或底座、外壳等金属构件上。

2.5 软件方面

在软件编写程序时，可使用以下方法避免干扰：

第一，将不用的代码空间全清成“0”，因为这等效于接低电平，限制引脚电压。

第二，在使用无硬件看门狗时，可采用软件模看门狗，以监测程序的运行。

第三，涉及调整或设置外部器件的参数时，定时将参数重新发送一遍，可以防止外部器件因受干扰而出错。

第四，在有Data、CLK、INH接口时，将常态置为高，其抗干扰效果要更加明显。

2.6 硬件方面

第一，条件允许的情况下，将每个数字元件在地与电源之间都加入104的电容。

第二，在有继电器的应用场合，尤其是在通过大电流时，为了防继电器触点火花对电路的干扰，可在继电器线圈间并联一个104的电容和一个整流二极管，在触点和常开端间接一个472的电容。

参考文献：

[1] 王选民.智能仪器原理及设计[M].清华大学出版，2008.

[2] 史健芳，廖述剑，杨静.智能仪器设计基础[M].电子工业出版社，2012.

作者简介：张警伟（1995―），男，辽宁海城人。

篇11

【关键词】土壤水分；测定

一、土壤水分测定的主要方法

（1）烘干法。烘干法又名重量法。烘干法测定的是土壤重量含水量，有恒温箱烘干法、酒精燃烧法、红外线烘干法等，恒温箱烘干法一直被认为是最经典和最精确的标准方法。即取土样放入烘箱，烘至恒重，此时土壤水分中的自由态水以水蒸气形式全部散失掉。再称重量，从而获得土壤水分含量。烘干法的优点是就样品本身而言结果可靠，是土壤水分测定的基本方法，也是检验其他测定方法优劣性的常用方法。但它的缺点也是明显的，取样时会破坏土壤深层，且取样困难，定点测量时不可避免由取样换位而带来误差，在很多情况下难以进行长期原位监测，且受土壤空间变异性影响也比较大。另外传统的测定含水量的恒温箱烘干法费时费力（需8小时以上），还需要干燥箱及电源，不适合野外作业。采用酒精燃烧法，由于需要翻炒多次，极为不便，不适合用于细粒土壤和含有有机物的土壤，且容易掉落土粒或燃烧不均匀而带来较大误差。红外线法测定精度虽高，但需要专门的仪器。（2）射线法-中子仪法。中子仪法是将中子源埋入待测土壤中，中子源不断发射快中子，快中子进入土壤介质与各种原子离子相碰撞，快中子损失能量，从而使其慢化。中子法十分适用于监测田间土壤水分动态，套管永久安放后不破坏土壤，能长期定位连续测定，不受滞后作用影响，测深不限。中子仪还可与自动记录系统和计算机连接，因而成为田间原位测定土壤含水量较好的方法，并得到广泛应用。需要田间校准是中子法的主要缺点之一。另外，仪器设备昂贵，一次性投入大。中子法对土壤采样范围为一球体，这使得在某些情况下测量结果会出现偏差。此外，中子仪还存在潜在的辐射危害。（3）介电特性法——时域反射仪法（TDR）。时域反射仪法（TDR）是一种确定介电特性的测定方法。与土壤中的固体颗粒和空气相比，水的介电常数在土壤中处于支配地位，因此土壤水分含量越高，介电常数值就越大，沿波导棒的电磁波传播时间就越长，通过测定土壤中高频电磁脉冲沿波导棒的传播时间后再计算出传播速度，进而就可以确定出土壤容积含水量。时域反射仪法（TDR）克服了中子仪的若干缺点，它测定的精度较高，无放射性且适于长期定点观测。但目前，其价格仍较高。（4）遥感法。遥感法是一种非接触式、大面积、多时相的土壤水分监测方法。土壤水分的遥感取决于土壤表面发射或反射的电磁能的测定，而土壤水分的电磁辐射强度的变化则取决于其电介特性或温度，或者这两者的组合。微波遥感虽具有全天时、全天候、多极化和一定的穿透特性等优点，但由于影响土壤水分变化的因素较多，因而遥感监测土壤含水率仍是农业遥感中的一个难题。最有效的途径应该是多种遥感方法并用，发挥各自的优点，比如利用可见光和近红外信息估算植被覆盖，用主动微波估算粗糙度，据此由被动微波资料研究土壤水分的综合遥感方法。

二、土壤水分研究现状分析及研究展望

（1）土壤水分研究中存在的问题。农学家、水力学家、生态学家、环境学家、气象学家等在土壤水的研究中都进行了有益的研究，但应用性的各学科的联合研究并不广泛；目前对土壤水分运动的机理性研究虽然取得了一定进展，但由于土壤水问题比较复杂，对于机理性研究仍需不断深入。就国内而言，我国的土壤水研究工作起步较晚，但取得的成就却是显著的，在土壤水分测定的研究工作中，国内科技工作者通过不懈的努力取得了许多进步，但还是与国外先进技术存在着一定的差距。（2）研究展望。随着人口、资源与环境成为可持续发展的3大热点，与之密切相关的土壤水研究亦必在可持续发展的战略高度下向纵深发展。土壤水分研究涉及土壤学、农业气象学、植物生理学、水力学、环境学、生态学、地学等多学科的交叉联合研究是未来土壤水分测定研究的发展趋势；随着全球环境问题的不断日益严峻，土壤中的溶质运移、污染物的扩散稀释、优先流等理论研究将受到关注。基于不同陆面过程的土壤水分动态变化研究将是一个主要研究方向；出于对宏观与全局研究的需要，遥感技术将更广泛地应用于探讨点、面和区域的土壤水特点、相应的尺度效应和尺度转换等方面；土壤水分的测试仪器将更为精密，土壤水分的动态基理性研究将更加深入，以农业节水和高效用水为中心的土壤水与作物关系研究将广泛开展；土壤水分测定仪器将会向高精度、分布式、智能化方向发展。

参 考 文 献

[1]土壤水分测定方法编写组.土壤水分测定方法[M].水利电力出版社，1986

篇12

关键词：磁性丙纶；上浆性能；增强率；增磨率；减伸率

Abstract: In this paper, sizing practice of magnetic polypropylene was done with partial alcoholysis PVA and polyacrylate mixed size, the effects of different mixed size proportion on sizing performance of magnetic polypropylene were studied. The results showed that: if PVA 90%, polyacrylate 10%, solid content ratio 8% was used,the magnetic polypropylene had best improved strength, resistance abrasion adhesion and reduced stretch.

Keywords: magnetic polypropylene；sizing performance；improved strength；resistance abrasion adhesion；reduced stretch

磁性织物可广泛地用于屏蔽电磁辐射；吸收高频波；作为变压器、马达和电动机的芯；制造去除空气及污水中磁性物质的过滤器。另外，磁性织物的一个重要作用是对人体的医疗保健作用，不仅有消炎抗肿、降压、改善血液粘滞度及微循环疗效，而且穿着舒适[1-2]。磁性丙纶是一种性能优异的新型功能性纤维，兼具纺织纤维特性和磁性的材料，该纤维是在聚合物中加入高浓度磁粉纺制而成，因此有比较特殊的物理性能和磁性能，其产品具有良好的服用性能，而且成本低、应用价值高，具有很强的市场开发潜力[3-5]。

本文对磁性丙纶进行浆纱试验，测试浆纱前后的物理机械性能，计算增强率、增磨率及减伸率，并综合以上三项性能对浆纱结果进行评定，分析各浆料配比的变化对浆纱性能的影响，从中得出最佳的浆料配比，为充分利用纤维特点进行产品开发提供依据。

1 试验

1.1 原料准备

12tex磁性丙纶，原纱平均断裂强力为252.30 cN，断裂伸长率为29.27%，断脱时间为13.37s，耐磨次数为4665。

1.2 设备及仪器

HD021型电子单纱强力仪、Y109型纱线耐磨仪、501型超级恒温器、SPS202F电子天平、GA391B单纱浆纱机。

1.3 浆料的选配

磁性丙纶本身的断裂强力、断裂伸长较大，表面摩擦系数小，且耐磨性能好，它基本上可以满足织造的要求。但是因为磁性丙纶没有捻度，在拉伸过程中极易滑脱，拉伸时断脱时间较长。在织造过程中若有一根纤维从主体中分离出来，它将会断裂并与其他纤维相互纠缠，导致开口不清，形成织疵，因此，无捻长丝上浆主要是提高其集束性。

磁性丙纶的主体是丙纶，浆料的选择应按照丙纶来选。丙纶是聚丙烯结构，标准状态的回潮率为0，具有很强的疏水性。一般来说，要求浆液流动性好、粘度低的有高粘着力的浆料，因此，选用部分醇解PVA、丙烯酸酯类化学浆料的混合浆，并设计了5组试验，见表1。

1.4 试验条件及方法

1.4.1 上浆工艺

根据浆液中各浆料的配比和含固率，调制浆液，煮浆温度控制在(100±0.5)℃左右，煮浆2.5h，在GA391B型单纱浆纱机上对磁性丙纶进行上浆处理，浆槽温度为(95±0.5)℃，浆纱机车速为70 m/min。

1.4.2 浆纱性能测试

浆纱增强率、减伸率：以HD021N型单纱强力仪测试原纱及浆纱的断裂强度和平均断裂伸长率，样本容量为50，通过统计分析剔除异常值后求取平均值。试验条件为初试张力：7.3cN；夹距：500mm；拉伸速度：500mm/min。

浆纱耐磨性能：以Y109型纱线耐磨仪测定。速度120r/min，纱线张力19.6 cN/根，样本容量为30。

2 结果与分析

上浆后纱线的试验结果如表2所示。利用表2的数据，计算出各组配方增强率、减伸率及增磨率，结果见表3、表4及表5。

2.1 对纱线力学性能的影响

由表3可以看出，通过上浆处理，纱线的增强率有了较大提高。浆液渗透到纱线的内部，增加了纤维之间的抱合力，同时也增加了纤维之间的摩擦系数。这使得纱线在拉伸时纤维不易滑脱，从而增加了纱线的强力。其中，配方3的增强率最高，断裂强力提高了52.6%，配方1的增强率最低，也有34.0%的提高。同时，还可以看出，纯PVA的上浆性能并不佳，随着丙烯酸浆料的加入使浆纱的强力有了更大的提高，并且随着丙烯酸类浆料的加入，纱线的强力先增加后降低，且含固率越高浆纱强力越好。

篇13

关键词：职业院校；plc实训室；实训柜

近年来，为满足社会和企业对高技能人才的迫切需求，各职业院校纷纷增加了实习实验设备和实训场地建设的投入，以提高学生的动手能力和技能水平。如何能使电类专业的学生在学校就接触到与企业生产相近的环境，如何建设模拟工厂实训室，在建设过程中需要注意哪些问题，对此，我校进行了初步探索。

2009年底，我院投入近百万元筹建了两个plc实训室，该实训室是按照我校模拟工厂的形式自行设计并建设的。在实训室建设期间，我校教师查阅了大量的技术资料，聘请了企业的技术人员做指导，设计时，根据学生的年龄特点和学习基础情况采用端子接线的形式，考虑到学校整体的实习环境以及plc运行的自身要求和特点，在安装、布线和安全防护方面做了认真的考虑和尝试。目前，实训室运行良好，取得了预想的教学效果。下面就实训室建设中积累的经验以及应注意的问题做简单探讨。

工作环境

plc是一种控制器件，专为工业环境设计和应用，一般来说具有很高的可靠性，对环境条件没有特别高的要求。

环境温度 plc设备存放温度为-20℃~60℃；工作温度为0℃~55℃；编程器工作温度为0℃~45℃。plc四周通风散热的空间应足够大。实训室应安装窗帘，不要让阳光直接照射实训柜。

环境湿度 为了保证plc的绝缘性能，空气的相对湿度应为35%~85% rh。如果湿度过大会对plc电控柜模拟量的输入/输出精度产生影响。因此，plc实训室尽量选在远离水房、防水好的教室。

震动 应使plc实训室远离强烈的震动源，特别是10~55hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，以免造成接线或插件的松动。

安装与布线

对plc的干扰主要是来自控制系统中供电电源产生的干扰及线路设备之间产生的电磁感应，现场电磁干扰是plc控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的干扰因素之一。因此，要重点针对现场的电磁干扰进行plc的安装和布线。

正确安装电源 电源干扰是plc的主要干扰因素之一，plc正常情况下由电网电源供电。由于电网的电压经常会受到空间电磁干扰而在线路上产生感应电压及感应电流，尤其是电网中刀开关操作产生的浪涌电压、电力设备起停、交直流传动装置引起的高次谐波、电网短路暂态冲击等，通过输电线路会传到plc电源，可能会损坏plc。因为我校的各种电控和供电实训设备集中安置，plc实训室的电源只好通过安装一台带屏蔽层的变比为1∶1的隔离变压器对plc电控柜进行供电，以减小电源引入的电网干扰，也可以在电源输入端串接lc滤波电路。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少对plc电控柜的干扰。安装时应注意：（1）动力部分、控制部分、plc、i/o电源线应分别配线。隔离变压器与plc和i/o电源之间最好采用双绞线连接。（2）系统动力线应足够粗，以降低大容量设备启动时的线路压降。（3）如有条件，plc可单独供电。采用在线式不间断供电电源（ups）供电，以提高供电的安全可靠性。并且ups还具有较强的干扰隔离性能，是一种plc控制系统的理想电源。（4）外部电源不要与dc输出点并联用作负载，这可能导致反向电流冲击输出，需要安装二极管或其他隔离栅。

合理布线 与plc设备连接的各类信号传输线，在传输有效的各类信息的同时，总会有外部干扰信号侵入。信号线的干扰主要有两种：一是通过供电电源串入的电网干扰，这类干扰一般都很小且往往被忽视；二是信号线电磁辐射感应的干扰，这类干扰往往是很严重的。在实训室建设过程中就遇到过这种情况，信号线引入的干扰曾引起i/o信号工作异常，严重时还导致元器件的损坏。因此，在布线时应注意以下几点：（1）plc的电源线与其他设备的电缆不能敷设在同一管道中。不同类型的线应分别装入不同的电缆管中，并保持一定的距离。（2）各导线要相互平行放置，且i/o导线与电源电缆之间最小距离应是300mm。（3）将交流线和大电流的直导线与小信号线隔开。（4）plc的i/o回路尽量使用单股线，若使用多股绞合线时不能将其直接与plc的接线端子连接，应将多股绞合线接在压接端子上，否则容易出现火花。（5）plc基本单元和扩展单元的通信电缆由于传送的信号小，频率高，很容易受干扰，应单独敷设在一个线管中。

正确接地 要使plc正常工作，正确的接地措施是很重要的。要既能抑制电磁干扰，又能抑制设备向外发出干扰，完善的接地系统是plc设备抗电磁干扰的重要措施之一。plc设备的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对plc设备的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如，电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端a、b都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路。在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响plc内逻辑电路和模拟电路的正常工作。为防止不同信号回路接地线之间的电流引起互相干扰，必须将各系统的信号线内部地线接通，然后各自用导线统一引到接地网络的某一点，从而实现控制系统一点接地的要求。plc控制器为了与所控的各个设备同电位接地，叫系统接地。plc的接地线应尽量短，使接地点尽量接近plc。接地电阻值不得大于4ω，接地线截面应大于2mm2。我校是将实训室的plc系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

安全保护

尽管plc的运行是安全的、可靠的，作为一个系统而言，稳定可靠和安全仍然是不可忽视的问题。在安全保护方面，我们充分利用了plc的特点并兼顾学生的实际情况进行设计，使系统的运行真正达到安全、可靠。

设备接线端子的保护 虽然plc是专为学生实训接线使用的，但设备的接线端子不能承受学生每天的大量旋拧操作。因此，必须将plc、变频器等器件的接线端子事先引出到接线端子排上，以减少设备的损坏率。

短路保护 为避免plc输出设备短路造成plc内部输出元件损坏，应在plc输出回路中连接熔断器，进行短路保护。对于plc输出设备的电源线应采用与其他线路不同颜色的线进行区分，并提醒学生在实际接线时注意电源线的连接。

漏电保护 如果plc控制的设备中有变频器，应注意的是变频器是高频脉冲，漏电流很大，若采用一般的漏电保护，则会在变频器启动时跳闸，因此，供电箱内的漏电保护开关应采用变频器专用漏电保护开关。

互锁保护 由于plc内部软元件的常开触点和常闭触点的动作是同时进行的，学生在做电动机正反转等控制时，要利用接触器物理元件的常闭触点对plc外部硬件进行联锁，否则，电动机主回路将短路。

限位保护在plc的输入端增加限位输入信号，在程序中可以利用这类信号实现保护。

限时保护可以利用plc定时器的特点实现超距离限位保护。

参考文献：

[1]殷洪义.可编程序控制器选择、设计与维护[m].北京：机械工业出版社，2002.

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关键词：职业院校；PLC实训室；实训柜

近年来，为满足社会和企业对高技能人才的迫切需求，各职业院校纷纷增加了实习实验设备和实训场地建设的投入，以提高学生的动手能力和技能水平。如何能使电类专业的学生在学校就接触到与企业生产相近的环境，如何建设模拟工厂实训室，在建设过程中需要注意哪些问题，对此，我校进行了初步探索。

2009年底，我院投入近百万元筹建了两个PLC实训室，该实训室是按照我校模拟工厂的形式自行设计并建设的。在实训室建设期间，我校教师查阅了大量的技术资料，聘请了企业的技术人员做指导，设计时，根据学生的年龄特点和学习基础情况采用端子接线的形式，考虑到学校整体的实习环境以及PLC运行的自身要求和特点，在安装、布线和安全防护方面做了认真的考虑和尝试。目前，实训室运行良好，取得了预想的教学效果。下面就实训室建设中积累的经验以及应注意的问题做简单探讨。

工作环境

PLC是一种控制器件，专为工业环境设计和应用，一般来说具有很高的可靠性，对环境条件没有特别高的要求。

环境温度 PLC设备存放温度为-20℃~60℃；工作温度为0℃~55℃；编程器工作温度为0℃~45℃。PLC四周通风散热的空间应足够大。实训室应安装窗帘，不要让阳光直接照射实训柜。

环境湿度 为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应为35%~85% RH。如果湿度过大会对PLC电控柜模拟量的输入/输出精度产生影响。因此，PLC实训室尽量选在远离水房、防水好的教室。

震动 应使PLC实训室远离强烈的震动源，特别是10~55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，以免造成接线或插件的松动。

安装与布线

对PLC的干扰主要是来自控制系统中供电电源产生的干扰及线路设备之间产生的电磁感应，现场电磁干扰是PLC控制系统中最常见也是最易影响系统可靠性的干扰因素之一。因此，要重点针对现场的电磁干扰进行PLC的安装和布线。

正确安装电源 电源干扰是PLC的主要干扰因素之一，PLC正常情况下由电网电源供电。由于电网的电压经常会受到空间电磁干扰而在线路上产生感应电压及感应电流，尤其是电网中刀开关操作产生的浪涌电压、电力设备起停、交直流传动装置引起的高次谐波、电网短路暂态冲击等，通过输电线路会传到PLC电源，可能会损坏PLC。因为我校的各种电控和供电实训设备集中安置，PLC实训室的电源只好通过安装一台带屏蔽层的变比为1∶1的隔离变压器对PLC电控柜进行供电，以减小电源引入的电网干扰，也可以在电源输入端串接LC滤波电路。对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少对PLC电控柜的干扰。安装时应注意：（1）动力部分、控制部分、PLC、I/O电源线应分别配线。隔离变压器与PLC和I/O电源之间最好采用双绞线连接。（2）系统动力线应足够粗，以降低大容量设备启动时的线路压降。（3）如有条件，PLC可单独供电。采用在线式不间断供电电源（UPS）供电，以提高供电的安全可靠性。并且UPS还具有较强的干扰隔离性能，是一种PLC控制系统的理想电源。（4）外部电源不要与DC输出点并联用作负载，这可能导致反向电流冲击输出，需要安装二极管或其他隔离栅。

合理布线 与PLC设备连接的各类信号传输线，在传输有效的各类信息的同时，总会有外部干扰信号侵入。信号线的干扰主要有两种：一是通过供电电源串入的电网干扰，这类干扰一般都很小且往往被忽视；二是信号线电磁辐射感应的干扰，这类干扰往往是很严重的。在实训室建设过程中就遇到过这种情况，信号线引入的干扰曾引起I/O信号工作异常，严重时还导致元器件的损坏。因此，在布线时应注意以下几点：（1）PLC的电源线与其他设备的电缆不能敷设在同一管道中。不同类型的线应分别装入不同的电缆管中，并保持一定的距离。（2）各导线要相互平行放置，且I/O导线与电源电缆之间最小距离应是300mm。（3）将交流线和大电流的直导线与小信号线隔开。（4）PLC的I/O回路尽量使用单股线，若使用多股绞合线时不能将其直接与PLC的接线端子连接，应将多股绞合线接在压接端子上，否则容易出现火花。（5）PLC基本单元和扩展单元的通信电缆由于传送的信号小，频率高，很容易受干扰，应单独敷设在一个线管中。

正确接地 要使PLC正常工作，正确的接地措施是很重要的。要既能抑制电磁干扰，又能抑制设备向外发出干扰，完善的接地系统是PLC设备抗电磁干扰的重要措施之一。PLC设备的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC设备的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。例如，电缆屏蔽层必须一点接地，如果电缆屏蔽层两端A、B都接地，就存在地电位差，有电流流过屏蔽层，当发生异常状态如雷击时，地线电流将更大。此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路。在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其他接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。为防止不同信号回路接地线之间的电流引起互相干扰，必须将各系统的信号线内部地线接通，然后各自用导线统一引到接地网络的某一点，从而实现控制系统一点接地的要求。PLC控制器为了与所控的各个设备同电位接地，叫系统接地。PLC的接地线应尽量短，使接地点尽量接近PLC。接地电阻值不得大于4Ω，接地线截面应大于2mm2。我校是将实训室的PLC系统地和控制柜内开关电源负端接在一起，作为控制系统地。

安全保护

尽管PLC的运行是安全的、可靠的，作为一个系统而言，稳定可靠和安全仍然是不可忽视的问题。在安全保护方面，我们充分利用了PLC的特点并兼顾学生的实际情况进行设计，使系统的运行真正达到安全、可靠。

设备接线端子的保护 虽然PLC是专为学生实训接线使用的，但设备的接线端子不能承受学生每天的大量旋拧操作。因此，必须将PLC、变频器等器件的接线端子事先引出到接线端子排上，以减少设备的损坏率。

短路保护 为避免PLC输出设备短路造成PLC内部输出元件损坏，应在PLC输出回路中连接熔断器，进行短路保护。对于PLC输出设备的电源线应采用与其他线路不同颜色的线进行区分，并提醒学生在实际接线时注意电源线的连接。

漏电保护 如果PLC控制的设备中有变频器，应注意的是变频器是高频脉冲，漏电流很大，若采用一般的漏电保护，则会在变频器启动时跳闸，因此，供电箱内的漏电保护开关应采用变频器专用漏电保护开关。

互锁保护 由于PLC内部软元件的常开触点和常闭触点的动作是同时进行的，学生在做电动机正反转等控制时，要利用接触器物理元件的常闭触点对PLC外部硬件进行联锁，否则，电动机主回路将短路。

限位保护在PLC的输入端增加限位输入信号，在程序中可以利用这类信号实现保护。

限时保护可以利用PLC定时器的特点实现超距离限位保护。

参考文献

[1]殷洪义.可编程序控制器选择、设计与维护[M].北京：机械工业出版社，2002.