电磁兼容――不可忽视的电子测量问题

外部噪声是指从外部侵入检测仪表和装置的噪声，主要有自然噪声和人为噪声二类，自然噪声指大气噪声、太阳噪声、宇宙噪声。人为噪声有放电噪声、高频噪声、工频噪声、辐射噪声等，其中影响比较严重的是工频噪声，工频噪声是电力输配电线路、工频电源由于工频感应、静电感应、电磁感应、大地漏电流等形成的噪声，对检测仪表是影响最大的干扰;而辐射噪声是由大功率发射、接收装置等产生的噪声，通过辐射或通过电源线会给电子测量装置造成很大的干扰。

4.2噪声的传播

噪声的传播来源于噪声源，不同的噪声必有各自不同的噪声源，噪声源必须通过一定的耦合途径进行传播，才能将噪声送至检测仪表和装置中，对其正常工作造成影响而形成 干扰，因此，噪声形成干扰必须具备以下途径：a、噪声源;b、对噪声敏感的接收电路或装置;c、噪声源到接收电路之间的噪声通道。

噪声可能通过公共导线(如公用电源、公用连线等)，设备间电容相邻导线的互感空间辐射以及交变电磁场中的导线途径，将噪声源耦合和合到接收电路中，耦合方式主要有传导耦合和辐射耦合，有些噪声可通过传导和辐射两种途径传输。

传导耦合分为电容性耦合、电感性耦合、公共阻抗耦合和漏电流耦合。

电容性耦合是由检测仪表和装置内的寄生电容形成的耦合，其干扰电压正比于噪声源的角频率、分布电容、接收电路的输入阻抗。

电感性耦合是由于噪声源中通过交变电流所形成的交变磁场与周围回路交链，在高敏感接收回路中产生感应而形成，其干扰电压正比于噪声源角频率、互感系数和噪声源电流。

公共阻抗耦合是由于两个电路存在着公共阻抗，当一个电路中有电流通过时，通过公共阻抗便在另一个电路中产生干扰电压、形成公共阻抗耦合干扰，其干扰电压正比于公共阻抗和噪声源电流。公共阻抗耦合是检测仪表中常见的一种干扰，一般有以下几种形式：

由电源骨阻形成的公共阻抗耦合干扰，当用同一个电源同时对多个仪表供电时，如有高电平电路的输出电流流过电源，这个电流就会在电源内阻上产生压降，形成干扰电压，造成对其它低电平电路的干扰。

信号输出电路相互干扰，当电子测量装置的信号输出电路带有多路负载时，如果有任一路负载发生变化，此变化者将通过输出阻抗公共耦合而影响到其它输出电路。

由接地线阻抗形成的公共耦合干扰，如果电子测量装置的公共线接地时，若在接地线上有较大电流通过，会通过接地线阻抗产生公共阻抗耦合干扰。

漏电流耦合是由于绝缘不良时，电流经绝缘电阻的漏电流所引起的噪声干扰。

电磁辐射耦合是指干扰源通过空间辐射将干扰传递给接收电路，接收电路受到干扰的程度与所处位置的干扰强度成正比。

4.3电磁干扰的方式

各种噪声源产生的噪声，必然要通过各种耠合通道进入电子测量装置，对其产生干扰，引起测量误差，根据噪声进入测量电路的方式不同及与有用信号的关系，可将噪声干扰分为差模干扰与共模干扰。

差模干扰是检测仪表的一个信号输入端于相对于另一个信号输入端子的电位新式发生变化而产生的干扰，即干扰信号与有用信号是叠加在一起，直接作用于输入端，因此，它直接影响测量结果。

共模干扰是相对于公共的电位基点(通常为接地点)。在检测仪表的两个输入端子上同时出现的干扰，虽然这种干扰不直接影响测量的结果，但是，当信号输入电路参数不对称时，这种共模干扰就会转化为差模干扰，对测量结果产生影响，而在实际测量中，由于共模干扰的电压值一般都比较大，而且其耦合机理及其耦合电路也比较复杂，排除较为困难，所以，共模干扰比差模干扰对测量的影响更为严重。

5 电磁干扰的排除

电磁干扰对测量结果的影响程度是相对于信号而言，高电平信号允许有较大的干扰，而信号电平信号允许有较大的干扰，而信号电平越低，对干扰的限制也就越严格，通常干扰的频度范围很宽，但对一台电子仪器来说，并不是所有频率的干扰所造成的结果都有相同的，对直流测量仪表，由于仪器本身具有低通滤波特性，因此对频率较高的交流干扰不敏感;对于低频测量仪器，若输入端装有滤波器，则可将通常以外的干扰滤除;但是，对于工频干扰，用滤波器会将50Hz的有用信号滤掉，因此工频干扰是对低频电子仪表的最严重且不易除去的干扰，对于宽频带电子仪表，在工作频带内的各种干扰都将起作用。抑制干扰应着眼于噪声形成的三个要素，根据具体情况，有针对性地采用相应措施。一般常用采用的有五种方法：

5.1接地

在进行电子测量时，接地是抑制干扰的主要方法之一，即将设备的地线或接地面与大地实行低阻抗连接，接地主要目的是：

(1)给出设备的零电位基准(统一参考电位点);

(2)防止在设备外壳或屏蔽层上由于电荷积聚，电压上升而造成人身和仪器的不安全，或引起火花放电;

(3)将设备机壳或屏蔽层等接地，给高频干扰电压形成一个低阻抗通路，以防止它对电子设备的干扰。

5.2连接线

在电子测量装置和被测电子产品中，需要很多的连接线，连接导线是引起干扰的重要原因，应考虑正确布置这些连接线，减少各种寄生耦合。导线的引线电感对于低频来说，没有大的影响，但对高频的影响是不能忽视的，必须尽量减少引线电感，为了抑制感应干扰，高频时应采用同轴电缆或屏蔽双绞织线，且导线应尽可能短;在测试系统中，有不同用途的连接导线，如电源线、射频线、音频线、控制线等，要进行分类，使不同类别的导线尽量远离，且不要平行排列，为了避免辐射耦合，连接导线最好使用屏蔽线，此外导线的粗细与噪声有关，要选择适当的连接导线，是测量前的准备。

5.3屏蔽

为了抑制电磁干扰，无论是外部干扰，还是内部干扰，都必须对干扰源或接收器进行屏蔽，然而，在电子测量中，这种方法只能应用于抑制外部干扰，对于测试系统内的干扰，采用屏蔽是不太可能。

5.4浮置

浮置是指电子测量装置的公共线(信号地线)不接大地。浮置与屏蔽接地相反，屏蔽接地的目的是将干扰电流从信号电路引开，即不让干扰电流经信号线，而是让干扰电流流经机壳或屏蔽层到大地，浮置是阻断干扰电流的通路，测量系统被浮置后，加大了测试系统公共线与大地之间的阻抗，大大减少了共模干扰电流，可以提高共模干扰抑制能力。