电磁干扰对精密仪器设备的影响及对策

 
    电磁干扰是指由电场、磁场及射频等产生的幅射信号源。本文着眼于精密仪器设备领域的电磁干扰现象,旨在介绍几种电磁干扰问题带来的影响以及可供参考的解决办法。
    电子技术、通信技术及计算机技术的飞速发展和广泛应用,使得精密仪器设备的应用领域日益扩大,尤其随着它们对微弱信号的检测能力日趋升级,因此电磁干扰的影响和作用已到了绝对不可忽视的程度。如飞机的导航系统,为抗干扰已采取多种措施和限制,再如遍布世界各个角落的计算机控制中心,电磁干扰的负面作用勿庸置疑;另如近些年日益引起人们关注的医疗检测系统,它越来越依赖于各种医疗仪器诊测结果。其精密化程度越来越高。各种电磁干扰会造成这些仪器设备运行异常,其检测数据的准确将对医疗工作造成直接的影响和危害。随着精密仪器设备的不断推广和应用,对其工作环境提出了新的、特定的要求。
     全面了解电磁干扰的来源和传播途径,采取有效预防措施,改善精密仪器设备的运行环境,是使其稳定工作的先决条件。
  人体静电的影响及对策
  根据物理学原理,两个物体之间因磨擦会产生静电。当由于精密仪器设备所处的环境中湿度太低、空气太干燥、穿绝缘底鞋在化纤地毯上行走、化纤衣服相互磨摔、接近高压电场等,都会在人身上产生静电,最高时可达上万伏特。由于能量的存贮效应,当接触金属时就会放电,产生电弧,而一旦对计算机及嵌入式仪器放电,将会使仪器造成运行错误,轻则会导致检测数据偏差,重则会出现死机现象、造成元器件损坏等问题。其后果和危害不容忽视。
  对此类干扰的影响应采取如下对策:精密仪器设备的外壳必须可靠接地且单一准确。接地电阻≤4Ω;精密仪器设备的放置工作地点的环境相对湿度保持在50%左右;工作场所内的桌面、地面进行严格的防静电处理;对精密仪器设备进行操作前接触放电;对精密仪器设备进行保养,维护时要戴接地手环;在存放相关电路板,MOS器件时要使用防静电膜等。
  交变电场的影响及对策
  在我们所处的环境中有相当多的交流电,人体处于交变电声之中会感应交变电荷,其能量的等级虽然较低,但由于精密仪器设备所测试的信息源的能量等级更低,如对人进行生物电?心电、脑电 测量时,被测信号微弱的在μV量级甚至更低,所以在此环境中不采取抗干扰措施,干扰将会把检测信号淹没,无法得出正确数据。对此类干扰的影响可采取如下对策:影响生物电类别的微弱信号测量的主要影响来源于低频电场,所以首先要远离干扰源;要注意缩小电与人体的环路面积,这样做可以减少电场通量从而降低干扰信号的程度;以精密仪器检测微弱生物信号如脑电、心电等,应在屏蔽室内进行;要重视屏蔽室的合理配量,屏蔽室可用金属网制作并做到可靠接地;屏蔽毯也有一定的防干扰作用,有条件的部门应当配备;精密仪器设备的机内滤波方法也是排除干扰的有效方法,但选用此方法后,会衰减被检测信号中的一些有效成份,会使波形失真,影响测量精度。以心电图机为例,一般机上有一滤波开关键,当出现交流干扰时,按下此键即可得到光滑的心电图波形,但与无干扰、无滤波的图形相比较,会发现滤波后波形压底;QRS段时间延长,得到一个病情加重的结果,若在诊杳床上铺屏蔽毯并接地,即可排除交流干扰。
  强磁场的影响对策
  由于特殊诊断的需求,有此储如磁共振等医疗设备周围分布着强磁场,它会使显像管、X射线影像增强器显示图像变形失真;加速器射线偏移;计算机磁盘、磁卡记录数据破坏;呼吸机工作失灵;还有可能发生心脏起博器工作失效而危及患者的生命。所以在某些可产生强弱场的精密仪器设备的机房选址设计时必须考虑以上因素。
  对强磁场应采取如下对策,在一事实上的场强区域设立警戒线、标志牌,根据场强分布及仪器设备对磁场的敏感程度与磁体保持一定的距离:对磁体或受干扰仪器设备的相关部件采用磁屏蔽,减少磁漏的影响。
  高频辐射的影响及对策
  在我们生活的空间充满了来自各方面的电磁辐射。如无线电台发射的电磁波、移动电话、各种电火花、高频设备、日光灯、可控电路、各种电机、汽车、雷电、太阳异常活动等等,均会产生高频电磁污染,有些还会串入电网,干扰使用设备,精密仪器设备的安装布线不合理也会产生不良耦合。这些有害的电磁辐射会对图像产生噪声干扰,计算机运算混乱、控制失灵;强烈的高频干扰甚至会损坏电子电路。有些精密仪器设备本身也存在高频源,若防护不当,就会对操作、维修人员造成伤害。 高频电磁波干扰的对策是:其消除方法与防电场干扰类似,使用金属屏蔽可有产隔离。其基本原理是:金属表面将电磁波反射掉一部分,透过金属表面的部分会在金属内部产生涡流转变为热能消耗掉,也即吸收,从而将电磁干扰大大衰减。为了得到有效的屏蔽作用,屏蔽层金属厚度应接近电磁波波长?λ=2πd,d一透入深度 使用金属网也有良好效果,当屏蔽空隙率为50%时,如果有每波长6条以上的网线,就可以得到与金属板大致相同的反射。因多点接地会生成多个电流回路,影响效果,屏蔽层应采用点接地。必要时在地面与屏蔽之间铺加绝缘层保证点可靠接地。在使用,维护时注意屏蔽网罩、机柜门密封情况,以尽量全部避开辐射的侵害。另外,在电力线的选择上要使用加屏蔽层的;使用净化稳压电源滤除各种毛刺和高频分量;安装精密仪器设备时,电力线与信号线要分开铺设;采用大功率电缆相互绞合的方式以抵消自身产生的电磁干扰声;地线接地电阻达到技术要求等,都能起到预防干扰的作用。
  对精密仪器设备造成电磁干扰的因素还有许多,它会给精密仪器设备造成莫名其妙,难以判断的奇特故障。所以,在精密仪器设置的部门如控制中心、医院等 的规划设计、布局改造、仪器使用维护工作中,防干扰、防电磁污染不应被忽视,只有全面了解及掌握相关知识和对策,采取有效的预防手段,才能使精密仪器设备准确测试,更好的服务于人类。
 
 
 

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