摘要：隨著我國(guó)科技的發(fā)展，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)在生活中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其功能也在不斷提升。但是，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)在使用的過(guò)程中，仍然會(huì)受到電磁干擾，導(dǎo)致其工作性能降低，甚至發(fā)生故障。為了機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的正常使用，保證其在應(yīng)用過(guò)程中的安全性、穩(wěn)定性，相關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)電磁干擾與電磁兼容性設(shè)計(jì)的研究。將主要對(duì)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的電磁干擾與電磁兼容性設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)工作人員提供一些參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電管理計(jì)算機(jī)；電磁兼容性；設(shè)計(jì)

一、前言

本文分析了機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的電磁干擾問(wèn)題，探討了機(jī)電管理計(jì)算機(jī)電磁兼容性設(shè)計(jì)，提出了機(jī)電管理計(jì)算機(jī)電磁兼容性設(shè)計(jì)的方法。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品被越來(lái)越多地應(yīng)用到人們的生產(chǎn)生活中。人們?cè)谙硎苡?jì)算機(jī)帶來(lái)的方便、快捷的同時(shí)，也受到來(lái)自不同方面的電磁干擾，這些干擾嚴(yán)重影響了電子產(chǎn)品的正常工作。這些干擾主要是由市電電源、通信系統(tǒng)、各種電器設(shè)備產(chǎn)生的。因此，為保證機(jī)電管理計(jì)算機(jī)在各種電磁環(huán)境中正常工作，就必須采取有效措施抑制和消除市電電源、通信系統(tǒng)、各種電器設(shè)備產(chǎn)生的干擾。在電子產(chǎn)品中，由于電路間和電源間存在著電磁耦合，因此，為了減少對(duì)外界信號(hào)的影響或干擾，在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮如何抑制內(nèi)部電路間和電源間產(chǎn)生電磁干擾，從系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及布線等方面進(jìn)行分析，從技術(shù)上采取有效措施來(lái)抑制干擾源對(duì)敏感電路的影響和對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部電路產(chǎn)生影響。

二、基礎(chǔ)理論

（一）電磁兼容概念

電磁兼容是指設(shè)備在其使用環(huán)境中不因與其他設(shè)備相互干擾而受到破壞，并能正常工作的能力，也就是設(shè)備對(duì)所在環(huán)境的電磁干擾不產(chǎn)生不良影響的能力。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)在使用過(guò)程中，由于系統(tǒng)內(nèi)部的電路間和電源間存在著電磁耦合，因此，會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，而這些干擾信號(hào)會(huì)通過(guò)信號(hào)線進(jìn)入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)受到損傷。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)的目的是使機(jī)電管理計(jì)算機(jī)在其使用環(huán)境中不受外部干擾或內(nèi)部干擾的影響，在使用過(guò)程中不受外部或內(nèi)部的電磁干擾。在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，為了滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用要求，必須對(duì)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)，使其在各種電磁環(huán)境中能夠正常工作。本文將對(duì)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的電磁兼容性設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，為機(jī)電管理計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)人員提供理論依據(jù)[1]。

電磁兼容（EMC），又稱電磁兼容性，是指電子設(shè)備或系統(tǒng)在正常工作狀態(tài)下不因與周?chē)h(huán)境中的其他設(shè)備或系統(tǒng)發(fā)生電磁場(chǎng)干擾而損壞，即不影響其他設(shè)備和系統(tǒng)的正常工作，同時(shí)也不允許在整個(gè)系統(tǒng)或環(huán)境中存在過(guò)多的干擾。因此， EMC設(shè)計(jì)就是要防止電磁干擾。 EMC設(shè)計(jì)是從工程技術(shù)上采取措施來(lái)抑制和消除電磁干擾，從而保證產(chǎn)品在正常環(huán)境下工作并能達(dá)到規(guī)定的技術(shù)要求。EMC設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單地從工程技術(shù)上消除電磁干擾，而是采用有效措施抑制干擾源、限制干擾途徑、減少干擾影響。通常的 EMC設(shè)計(jì)包括以下幾個(gè)方面：1.提高元器件抗干擾能力；2.抑制外部電磁噪聲；3.消除內(nèi)部電磁噪聲；4.抑制自身電磁場(chǎng)輻射[2]。

（二）機(jī)電管理計(jì)算機(jī)概念

機(jī)電管理計(jì)算機(jī)是一種多功能的電子設(shè)備，廣泛應(yīng)用于人們的生產(chǎn)、生活中。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的作用主要是通過(guò)信號(hào)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電設(shè)備的控制，給人們生產(chǎn)、生活提供了極大的便利。但是，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)在實(shí)際使用的過(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響，使其產(chǎn)生一定的故障，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響其工作性能。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，如果不能有效地對(duì)其進(jìn)行控制，將會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。因此，相關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)的研究工作。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)主要是由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分主要包括電源電路、信號(hào)輸入輸出電路、控制電路等。軟件部分主要包括控制程序、數(shù)據(jù)處理程序和人機(jī)交互程序等。在實(shí)際工作中，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)會(huì)受到外界環(huán)境因素和自身因素的影響，使其產(chǎn)生一定的電磁干擾或電磁兼容性故障。因此，為了能夠保證其正常工作，就要加強(qiáng)對(duì)電磁兼容性設(shè)計(jì)工作的研究，通過(guò)合理有效的設(shè)計(jì)來(lái)提高機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的可靠性[3]。

三、機(jī)電管理計(jì)算機(jī)電磁干擾的來(lái)源及影響

機(jī)電管理計(jì)算機(jī)電磁干擾的來(lái)源主要包括兩個(gè)方面：一個(gè)是外界的干擾，另一個(gè)則是內(nèi)部電路的干擾。其中，外界的干擾主要來(lái)自電壓、電流等，而內(nèi)部電路的干擾主要來(lái)自一些元器件。但是，不管是哪一種干擾都會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)產(chǎn)生一定的影響，使其功能下降，甚至發(fā)生故障。 首先，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)外部的電磁干擾會(huì)導(dǎo)致其性能下降，比如運(yùn)行速度變慢、工作穩(wěn)定性下降等；其次，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)內(nèi)部的電磁干擾也會(huì)對(duì)其功能產(chǎn)生一定的影響，比如出現(xiàn)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤的程序等；最后，內(nèi)部電路電磁干擾會(huì)導(dǎo)致機(jī)電管理計(jì)算機(jī)無(wú)法正常工作或者產(chǎn)生故障。如果是外部電磁干擾導(dǎo)致機(jī)電管理計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，那么可以通過(guò)采取一定的措施解決，如果是內(nèi)部電路電磁干擾導(dǎo)致機(jī)電管理計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，那么則需要對(duì)其進(jìn)行維修。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)是現(xiàn)代社會(huì)中一種非常重要的電子設(shè)備，在人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫帽容^多。然而，在實(shí)際的工作中，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)會(huì)受到許多因素的影響，如周?chē)h(huán)境、溫度、濕度、電流等。如果不能保證其良好的電磁兼容性，會(huì)對(duì)其功能產(chǎn)生一定的影響，甚至發(fā)生故障[4]。

四、機(jī)電管理計(jì)算機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)方法

（一）加強(qiáng)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的接地設(shè)計(jì)

隨著科技的不斷發(fā)展，人們?cè)谏a(chǎn)生活中越來(lái)越多地使用機(jī)電管理計(jì)算機(jī)。在使用機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的過(guò)程中，如果機(jī)電管理計(jì)算機(jī)存在接地問(wèn)題，會(huì)對(duì)其產(chǎn)生一定的影響。首先，在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)工作時(shí)，要保證接地電阻不超過(guò)4歐姆；其次，要合理設(shè)置接地線路。 一般情況下，接地線路是通過(guò)導(dǎo)線連接而成的，但是由于一些設(shè)備使用頻繁、工作環(huán)境較為復(fù)雜等原因，可能會(huì)導(dǎo)致接地線出現(xiàn)破損問(wèn)題。

（二）加強(qiáng)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的電源設(shè)計(jì)

在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)中，電源是非常重要的組成部分。由于電源和其他設(shè)備有一定的聯(lián)系，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)電源設(shè)計(jì)的研究。首先，要保證電源的質(zhì)量。由于很多電子設(shè)備都會(huì)產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，而靜電現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)短路問(wèn)題，無(wú)法正常發(fā)揮設(shè)備功能。因此，相關(guān)技術(shù)人員在設(shè)計(jì)時(shí)要加強(qiáng)對(duì)電磁場(chǎng)強(qiáng)度的控制，避免設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生靜電現(xiàn)象。

（三）設(shè)計(jì)所采取的措施

在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中，可以采取如下措施：

1.防止外界電磁干擾：屏蔽是最簡(jiǎn)單有效防止外界電磁干擾的方法。要得到較好的屏蔽效果，必須解決接地和屏蔽的關(guān)系。接地是屏蔽的基礎(chǔ)，只有接地良好，屏蔽才能良好地發(fā)揮作用。在實(shí)際中，要盡可能地使屏蔽體與大地有良好的接觸。

2.抑制電磁干擾源：在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)中，可以采取以下措施來(lái)抑制電磁干擾源對(duì)敏感電路的影響：①盡可能使敏感電路遠(yuǎn)離干擾源；②控制元器件參數(shù)，使其與干擾源的參數(shù)相匹配；③選擇適當(dāng)?shù)拿舾性?；④加?qiáng)電源濾波和信號(hào)濾波。

3.抑制電源和信號(hào)線耦合：在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)中，電源線、地線及信號(hào)線之間會(huì)存在電磁耦合。這種耦合會(huì)影響其他設(shè)備的正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。因此，應(yīng)盡量避免電源線、地線及信號(hào)線之間產(chǎn)生電磁耦合。

從上述分析可知，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容性設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作，它對(duì)保證機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的正常工作有著十分重要的作用。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性設(shè)計(jì)必須遵循電磁兼容原理，針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部和外部不同的電磁環(huán)境，采取相應(yīng)的措施。如，改善電源抗干擾性能；合理布局，減少傳導(dǎo)干擾；正確布線，降低輻射干擾；屏蔽干擾源對(duì)敏感電路的影響；濾波，抑制系統(tǒng)內(nèi)的干擾；提高計(jì)算機(jī)及部件本身對(duì)干擾信號(hào)的抗擾度等。 隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、高速化方向發(fā)展。在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電磁兼容設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)實(shí)際情況，不斷探索新技術(shù)、新方法，以提高機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)抗干擾能力[5]。

五、抗干擾設(shè)計(jì)措施

第一，在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，模擬地、電源線及數(shù)據(jù)線分別用獨(dú)立的地線或雙絞線來(lái)連接，并在地線上設(shè)置屏蔽層；對(duì)于模擬地和數(shù)字地應(yīng)分開(kāi)，以提高抗干擾能力，并遠(yuǎn)離強(qiáng)電設(shè)備的電源線；系統(tǒng)中的電源線和信號(hào)線應(yīng)分開(kāi)走線，并避免在同一個(gè)接點(diǎn)上引線過(guò)長(zhǎng)。第二，在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各模塊的電源應(yīng)采用隔離變壓器，以減少電源間的相互干擾。

第三，在機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，屏蔽層的屏蔽效果顯著，因此，應(yīng)盡可能使機(jī)箱內(nèi)各模塊及印制電路板不與外界有聯(lián)系或被干擾。對(duì)于計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳送和控制信號(hào)傳送，應(yīng)采用雙絞線或多股銅線傳輸。對(duì)于信號(hào)傳送，應(yīng)盡量減少由電磁感應(yīng)產(chǎn)生的干擾，最好使用屏蔽電纜；對(duì)于外部設(shè)備（如電源、晶振等）輸入/輸出接口及連接方式也要采取相應(yīng)的屏蔽措施[6]。

第四，機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各模塊及印制電路板上的元器件應(yīng)盡量采用貼片封裝技術(shù)；同時(shí)對(duì)印制電路板上的元器件進(jìn)行合理布局，使信號(hào)線、電源線和地線三者形成一條等長(zhǎng)的直線。

第五，當(dāng)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有多個(gè)信號(hào)輸入/輸出通道時(shí)，為了防止在某一路信號(hào)輸入/輸出通道中產(chǎn)生干擾信號(hào)，應(yīng)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行濾波處理。常用的濾波器有陷波器、微分電路、積分器、低通濾波器等。

六、系統(tǒng)屏蔽

要對(duì)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行有效屏蔽，必須保證電磁屏蔽的有效性。系統(tǒng)屏蔽是一種通過(guò)外部裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)的電磁屏蔽，即利用各種手段來(lái)限制干擾源通過(guò)各種途徑進(jìn)入被保護(hù)的系統(tǒng)，使干擾源不能進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)部，從而保證被保護(hù)系統(tǒng)的安全。 對(duì)于干擾源來(lái)說(shuō)，應(yīng)采取以下措施：

第一，將干擾源從外部設(shè)備或系統(tǒng)中隔離開(kāi)來(lái)，或者與之共用屏蔽外殼。采用多層屏蔽，降低干擾源進(jìn)入系統(tǒng)的可能性。對(duì)于一般信號(hào)線，可用屏蔽電纜將其與地線連接起來(lái)。

第二，對(duì)可能受干擾的地方應(yīng)加隔離。如，將輸入/輸出端之間用雙絞線或同軸電纜連接起來(lái)。

第三，屏蔽材料應(yīng)盡量選用無(wú)磁性材料。當(dāng)使用磁性材料時(shí)，應(yīng)加磁屏蔽裝置。

第四，對(duì)于高頻信號(hào)，應(yīng)考慮對(duì)高頻電路和高頻信號(hào)使用屏蔽電纜和多層屏蔽電纜。

第五，用磁環(huán)、磁棒等磁導(dǎo)率高的磁化材料代替磁阻尼材料。采用磁環(huán)或磁棒等磁導(dǎo)率高的磁化材料時(shí)，應(yīng)考慮使之具有更大的阻尼能力，以減小系統(tǒng)共振頻率附近所受的電磁感應(yīng)影響。另外，還可以采用其他方法，如利用金屬波紋管、磁流體等使電磁場(chǎng)能量衰減和耦合。

七、結(jié)語(yǔ)

機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的電磁兼容性設(shè)計(jì)對(duì)于機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行和使用具有非常重要的作用，因此，相關(guān)工作人員要加強(qiáng)對(duì)其電磁兼容性設(shè)計(jì)的研究，保證在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的電磁兼容性。具體來(lái)講，相關(guān)工作人員可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：首先，要加強(qiáng)對(duì)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)內(nèi)部元器件之間的電磁干擾進(jìn)行研究。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)的內(nèi)部元器件之間存在著較大的電磁干擾，這主要是由于元器件之間存在著一定的電磁耦合。通過(guò)采取措施減少元器件之間的電磁耦合，保證其具有良好的電磁兼容性。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)主要是通過(guò)外接設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，而外部環(huán)境會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的影響。通過(guò)采取措施減少外部環(huán)境對(duì)機(jī)電管理計(jì)算機(jī)產(chǎn)生不利影響，保證其正常運(yùn)行。機(jī)電管理計(jì)算機(jī)內(nèi)部含有大量按鈕、開(kāi)關(guān)等元器件，這些元器件在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾。因此，相關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)對(duì)軟件、硬件設(shè)計(jì)等方面的研究，保證良好的電磁兼容性。只有這樣才能保證機(jī)電管理計(jì)算機(jī)在實(shí)際工作中具有良好的穩(wěn)定性和安全性，更好地推動(dòng)我國(guó)科技進(jìn)步與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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[6]白同云.電磁兼容設(shè)計(jì)實(shí)例精選[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.

作者單位：榆林學(xué)院能源工程學(xué)院

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