简介:关于本文可作为测试辐射方面的大学硕士与本科毕业论文测试辐射论文开题报告范文和职称论文论文写作参考文献下载。
文/图 郭景希
EMI的产生与限制EMI的意义
什么是EMI?EMI其实就是电磁干扰的一种.说到“电磁干扰”,由于它被谍战、科幻等多题材影视作品反复提及,可能留给大家的印象玄乎其玄.再加上跟辐射、线路干扰等多种现象的关系复杂,更是让大家觉得EMI深奥、神秘.
实际上我们的高中物理学就已经解释了电磁场理论中的基础定律：“变化的电场产生磁场,变化的磁场产生电场”这就是EMI产生的本质原因.所有的交流电都产生“E M”,比如开关动作、高低电平转换、交流电的处理与传输等,但是它是否成为“I”(Inter ference,干扰)则还与EM的屏蔽,以及是否有受害者有关.
EMI说白了就像音频噪声.有的噪声是无规律的,比如轴承运转的机械噪声.另一些噪声比如其它人的谈话,对于谈话的人而言它们是有用的信号,但是当你不想听但又不得不听到它的时候,就会觉得很受打扰.事实上,在阅读本文时,把EMI与广场舞互换概念能够极大地加深对本文内容的理解.EMI主要是由正常的电路活动产生,大小各不相同；造成的影响由传播过程中强度的衰减量,以及受害者的耐受能力共同决定.
所以限制EMI的意义也很明显了,就是防止EM I影响到其它用电器或者是功能模块的工作.对PC来说,首当其冲的自然是为PC供电的电源.在电源工作的过程中,难免不会出现电能转化为磁能,或者电能不按照预期的转化,而出现杂波信号的情况,这些就是EMI,会影响到电网当中其他用电器的稳定.控制电源EMI主要意义有二：1就是让供电系统更稳定,保持板卡、芯片的长期稳定运行；2则是避免P C工作时,对周边其他用电设备造成影响.从这个角度来看,EMI确实应该成为用户在购买P C配件时的一个考量因素.
当然,如今在大多数市场上,都已经设定了产品EMI防治的准入标准,比如我国的3C强制认证,有相关的条款限制一款用电设备的E M I产生量.对于信息技术产品,在我国3C标准中EMC（El e c t r o-Mag net i c Compat i b i l i t y,电磁兼容性,同时包括了干扰发射与抗干扰能力）部分参照的条款是G B 9 2 5 4,该条款与欧盟的E N55022基本对应.E N55022是欧盟C E认证中的一部分,由于EN55022是国际通用规范的根源,所以后文中I T E类EMI限值规范统一为E N55022.（E N55022的具体内容需较强的技术知识基础,有兴趣的读者可以自行搜索了解.）
Tips：EMI影响实例
工程师会碰到很多EMI问题,但是读者很难直观感受,描述起来篇幅太大且很难令人理解.由EMI产生的影响,说得比较悬,实际举几个生活中常见的例子,读者就能有更清楚的认识.
1、对DI Yer来说,电源再熟悉不过,电源本应该输出具有较小纹波的直流电,然而由于高频功率开关的动作,高频杂波在机器内部四处乱窜,并到达了输出.这样的杂讯既容易沿着导线传播,也非常容易向外发生辐射.如果不进行有效的抑制,这些杂讯可以轻易地在数字电路上产生误码,影响其他设备的正常工作.
2、生活中另一个常发生的例子就是当附近有电吹风或吸尘器工作时,显示器上的图像开始出现轻微抖动或出现水波纹,在这个问题上传导性EMI是主要原因,辐射性EMI也有可能参与.
3、再有,手机在接小型充电器（尤其是非原装充电器时）,出现触控不听使唤甚至自己乱动的情况.就是充电器产生的EMI通过数据线传导到手机上,干扰了触摸屏导致的.
4、另外,还有一种内部EMI干扰的情况.比如现今大多数平板在轻载和重载时耳机里的底噪大小会不相同,这是一个常见现象.根据此项表现,也能大致推断该款平板内部设计、用料的优劣.只不过它是自己影响自己,一个功能模块影响到了另一个功能模块,而不是影响到了其他用电器,所以其优劣程度并不在3C强制规定中.
5.笔者从事LED路灯电源的研发,业内也出过两个非常典型的EMI问题案例.
2014年飞利浦灯具产品,在宁波某地铁站内出现了严重的开机后相互干扰导致电源输出震荡,灯具剧烈闪烁,工作一段时间后全坏的问题.实则为EMI对策不周,只做了单台机器的EMI测试,而且本身存在设计方面的问题,机器抗扰度差.多台机器一起工作时,互相干扰,最后大家都不正常.更早的2013年,某地开发区的一条道路进行了LED路灯改造.改造完以后出现汽车来了这儿,GPS定位就不正常的灵异问题.然后过了这条路就又好了.花钱请调查小组排查,才发现是LED用的电源根本没有任何EMI抑制措施,硬开关的电源辐射干扰超标超得离谱,影响了GPS的有用信号.
EMI超不超标是如何界定的?
EMI超不超标如何界定?显然需要专业测试.尤其是在准入标准的限制下,EMI的测试需要通过市场准入证明发证机构的测试才算数.所以每一款产品都需要走一次专业、规范的测试流程.这里大致为读者介绍一下常见的EMI测试,包括测试环境需求、设备需求和标准等等等
EM I的测试是在“电波暗室”中进行的.如图3所示,电波暗室是一个具有一定体积的电磁屏蔽场所.四周都包裹在电磁波吸收组件中,它们既防止外部的电磁波进入暗室内,又能够防止内部的电磁波在内部反射.地面也铺金属并接大地,样品放置台则是一个不具备任何电磁波阻碍能力的泡沫桌.电波暗室的作用是模拟出一个没有其它电磁信号的开放空间.电波暗室中包含样品放置台,放置台旋转机构,天线及天线位置机构.还可以有专用的视频监控与照明.如图5,电波暗室中样品的供电由样品放置台下一个带金属屏蔽罩的“坑”中引出,这个坑在测试的时候是盖住的.坑中的电源由电波暗室外的人工电流网络提供,它的作用就是为被测样品（Device Under Test,下简记为DUT）提供一个小型的理想电网,以隔绝电网中的传导EM I或正弦畸变等非理想因素,避免它们影响测试结果.
EMI的测试分传导测试与辐射测试,分别使用两套不同的接收设备.传导测试测量沿输入A C线或地线传导的EMI,频率范围从9kHz延伸到30M H z.传导EM I的拾取设备是串联在AC输入线上的LISN（Line Impedance StabilizationNet wor k的缩写,即线路阻抗稳定网络,简单来说LISN的作用就是用以从AC线中“分离”出EMI以便接收机接收）.信号采集与分析设备由如图7所示的专用频谱分析仪与计算机软件共同完成.辐射EMI测试的是DUT在3M距离上各个方向的辐射强度,频率范围是30MHz到300M Hz.辐射EM I由天线采集,交给另一台频谱分析仪去接收.
测试E M I 的过程简称“ 扫EM I”,因为频谱分析仪是沿着频谱从小到大一个个频率点去检测峰值电位,一次次地扫描最后整合出结果.在实际把产品送给发证机构测试前,一般都会先租用专业机构的E M I实验室做预验证,以便工程师在产品研发阶段消化掉问题.样品送出去以后发证机构测不通过是“退货不退款”的,所以这样做也是为了节约时间与认证成本.
由于对策(或称克服) E M I往往非常非常艰难,所以所有的测试中工程师都尽量避免引入额外的EMI.以电源为例,测试EMI时的负载都无一例外的使用被动负载比如纯电阻.当电源达到好几百瓦时,负载电阻自然也是热得要命,就算是使用很大很大的散热片依然是杯水车薪.但即便如此,所有的工程师在测EMI时都不会往电波暗室里弄进任何一个电风扇去（产品自带的除外）.整个E M I测试过程持续约一个小时,最后负载的散热片上往往都热得能够开始BBQ.扫传导整个持续大约15分钟.先是粗扫,得到一个大致的波峰谱,找出主要峰值的位置.然后是精细检测,以比较小的步进一路去搜索,确定每个频率上的真实值.就像拿放大镜去仔细观察一样.得到的所有结果经过计算机汇总,然后生成一个完整的报告.该报告上会提供标准限值,扫频得到的谱线,以及谱线上高度最高的几个点的具体坐标,也就是它们的频率- 横轴和幅值- 纵轴.
接下来是扫辐射.扫辐射的时候会先把天线置在1m高,水平的位置,然后将实验台先后旋转至0°、90°、180°、270°分别扫频.然后再将天线升高至2m、3m,分别再把桌子转四次,总共扫描12次.将扫描到的所有峰值叠加,得到水平场的辐射谱线.再把天线旋转90度至垂直,再扫12次得到垂直场的辐射谱线.需要注意的是,不同的角度和方向,强度基本不相同,扫频结果里的图线是所有峰值的叠加.
以上算是粗扫完成,下一步是“取点”.也就是在粗扫出来,幅度最大的频率上选两个点,在放置台旋转机构与天线位置机构的连续线性移动下,专门对这个频率点上的辐射功率进行一次“全方位无死角”的扫描.最后得到一个非常准确的结果.
扫辐射持续的时间非常长,完整的扫一次是40分钟左右.扫频结果是实时反映在监控计算机上的,每一次扫描都会有显示.对于在显示器上监控扫描情况的产品研发工程师而言这40分钟比打DOTA时精神更加紧绷,不光要盯着每一次扫描的结果,而且出现了一些“压线”的点时,还要赶快用相机记录下机器的朝向和天线的位置以便研究对策.最后“取点”由于扫完会有大约10秒的数据统计计算时间,在这10秒之间和等待宣判的感觉无异.相比传导,辐射由于其特性更加难以捉摸,所以对策起来难度非常大.有千千万万各式各样的电子产品最后因为辐射超标而无法结案.另据不完全统计,高达40%的电源工程师离职原因是辐射实在对策不下去,EMI搞不过导致项目延期过长,压力过大而离职.其虐人程度可见一斑.
从EMI的测试我们可以看出,虽然相对电路行为而言EMI这东西玄乎其玄,但是对EM I的测试是非常严谨和科学的,对测试设备和测试环境的要求也非常的高.测试结果更是能够量化,不同的DUT放在一起拼出来的优劣也无可争议.并不是靠主观臆想或者嘴上说说哪个EMI大哪个EMI小完事.
EMI与健康关系几何?
或许因为EM I的名字“电磁干扰”,也或许是因为其中包含的“电磁辐射”概念,不明就里的人喜欢把EMI与人体健康扯上关系,这其中包括厂商的宣传,也包括消费者的误解.但是作为一个尊重科学与技术的消费者,DIYer不要想当然的以为市场准入条件中的EMI限制会是什么“生命卫士”.
事实上,市场准入标准中对EMI限制的相关条款,完全是以“不对其它用电设备的正常工作产生影响”为指导思想制定的,与人体健康没有直接关系.规则中也强调了“只在有限的频段内规定了骚扰限值,该限值被认为既可以保障有适当的发射电平来保护无线电广播和电信业务,又可以允许其他设备在合理的距离处按预定的要求工作.”至此,读者们应该对“养盆栽防辐射”、“过了EMI认证更健康”、“孕妇使用PC需特制防辐射衣”、“防辐射手环”等高科技论点产生新的理解了.到了这里笔者想要简要说一下电磁波谱、电磁辐射,其实包括可见光在内,所有光线都是“辐射产物”.众所周知,其中只有γ射线到X射线是对人体产生较大伤害的类型,它们主要由原子结构的变化产生,比如原子核裂变.放射性物质的正常半衰裂变是会产生这些“射线辐射”的.这两类射线可以灼伤细胞、诱发DNA变化、产生基因变异,从而引发身体不适、恶性肿瘤（癌症）、胎儿畸形等.到了紫外线也是会伤害人体的.紫外线的话大家就相对熟悉很多了,太阳光就带有紫外线,人类也进化出了黑色素来抵抗紫外线的伤害.红外线具有热效应,人体看不到但是能感受到.往下很长一段频率就是我们使用的电磁波频段了.大家可以看到,在EMI关注的9×103~3×108频段内,是大家都非常了解的公共无线电服务,EMI限值保护的也就是这些.再往下则到了音频电信号,音频电信号频率以下对人体无害,这早已成为业内共识,没有争议.
辐射检测仪:日本大地震：港机场为从日到港旅客测试辐射
大家所使用到与电相关的产品,都是大量电子正常运动下进行工作的,它们不会对物体的原子结构产生影响.只有一种情况下电子运动能够改变原子,那就是高速大能量的电子对原子碰撞.而产生这一条件的设备,叫“粒子加速器”,是属于高能物理领域的尖端科研设备.其造价完全不是北京市区一两栋（不是一两套）房子的论文范文可以比拟的.所以要搞清楚,“辐射”是一种概述现象,而不是特指一种东西.如果对伤人的那种“辐射”先入为主,然后再看到这个词的时候就都以为是这个东西,那明显是不对的.只不过“论文范文”知识的普及,让大家有些谈“辐射”色变的习惯.认为“辐射”都是那种危险的东西,它会对人的健康产生短时间不易察觉的,但是长期又非常危险的作用.
由于笔者的工作,经常是在近距离接触没有任何EMI抑制措施的强EMI辐射源,比如如调试一些尚处于设计前期和中期的开关电源裸机.而且所有的同事、前辈们也都是这样工作的.事实是,那些年长的同事健康方面也只有常见的办公室慢性病；智商方面不光没什么异常,处理起问题来也是比年轻的工程师更加快速、精准与老道.而且他们不仅有下一代,更“惊人”的是全部非常健康,而且智商也没什么问题,甚至包括孕期也在工作的女性工程师.就这个角度来说,玩家们完全不应该为常见的EMI过度担心,没必要用个PC都全副武装的状态.
EMI只是宣传噱头,实际并不重要?
那么根据以上描述,EMI似乎是在保护一些过时的东西,也跟我们的健康没有直接联系.这是不是意味着EMI应该被忽略呢?尤其是在数字化、互联网化的今天,电台广播,广播电视等等,大部分模拟电路都渐渐销声匿迹,EMI限制似乎无用武之地.
不可否认,厂商宣传的时候有刻意放大EMI作用的嫌疑.但因此就忽略EMI的想法很显然也是片面的.据笔者所知,在各类电子产品开发的过程中,大部分疑难问题都是这样或那样的电磁干扰造成的.这些疑难问题包括工作不稳定、性能降格（Degrading）、异常发热、工作时伴随异音、程序跑飞等等甚至是想都想不到的怪事.如果EMI造成的种种问题连工程师都绞尽脑汁才能找到根源并艰难解决.对于大部分不具备深入知识的消费者而言,碰到EMI问题时根本都想不到EMI,怎么可能可以定位到问题的根源然后找到解决途径呢?还不如在最初就选择通过了EMI规范的产品,尽可能避免遇到EMI问题.
有读者可能剪过网线,知道网线内部的线芯是双绞的,它的目的就是为了抗干扰.有的读者可能也剪过SATA数据线,知道其内部的DATA信号线是被GND电位层完全包裹住的,除了构建特征阻抗外,也是为了抗干扰.如果尝试将这些抗干扰措施打破,等待你的毫无疑问会是传输速度下降甚至连接不畅.碰到这种情况再贵再先进的产品也无能为力.既然EMI会造成这些问题,那么减少周围的EMI源也是很有必要的举措.
如果你是一名HI FI爱好者,那么EMI对你的意义就更加重大了.一个低劣手机充电器产生的EMI问题,完全可以使你在H I F I器材上的巨大投入尽付东流.笔者曾经有一次调试功放,正常的功放开始莫名其妙出现底噪,喇叭中的嗡嗡声死活消除不了,同时伴随着极大的发热,示波器查看发现输出波形中伴随着大量75kHz的尖脉冲杂波.经过两个多小时的艰苦努力发现竟然是附近接入了一台劣质的电瓶车充电器所致.
此外,在民航、导航、特种通信、遥感测量、甚至天气预报等大家所知不多的领域,都非常关心民用环境中的EMI问题,一台“过分”的民用设备可能给这些应用带来巨大的损失.事实上一直有无线电监测部门来为这类应用保驾护航,即便是不慎干扰了通信频谱也是需要负法律责任的.所幸如果你不玩大功率无线电发射台,被执法的可能性几乎为零.所以说,为了给大家提供一个良好的电磁环境,关心产品的EMI是很有必要的.倘若人人都不想为EMI控制出力,将很可能导致我们的电网上所有设备都不能正常运作.
EMI知识对于P C产品选购有哪些参考意义?
对于PC产品来说,我并不建议玩家们将EMI性能跟防辐射、保护健康直接挂钩.了解EMI相关的知识,更多的应该成为我们评判一款产品品质的额外参考标准.尤其是在当前电商、直销、朋友圈卖货崛起的时代,能在一定程度上帮助我们去糟取精.
销售渠道的扁平化,各种没有经过3C认证的产品也开始在各种平台公开销售.这个问题就好像兜售没有国药准字的“祖传秘方”药品,没有疗效是小事,产生副作用、毒死了人问题就大了去了.我们现在开始看到部分走电商渠道的笔记本电脑产品也在类似的乱来,但是由于消费者意识不强,为这些打便宜牌的无证产品提供了生存的土壤.
就在日前,笔者看见某车载充电器打出的产品卖点竟是“不干扰收音,不干扰GPS定位”.可见现在市场准入的监管是如何的缺乏.令满足这种基本的准入条件都成为了出类拔萃的亮点.还有,在我国的强制认证标准中,对内部EMI对策是没有明确规定的.在此前的举例中我们已经提到过,类似手机、平板等设备在播放音乐时产生的干扰就属于内部EMI干扰,国家没有强制要求,做好做差全看厂商态度.很明显对听音有需求的用户,自然也就会因此淘汰那些在此偷工减料的厂商.
在EMI的测试一节中我们已经强调过对策EMI的难度.目前看来,靠抄板后缩水赚钱的厂商基本上都是搞不过EMI的.搞不过EMI自然也拿不到证.一个能对策好EMI的产品无疑也是为了拿到市场准入证明.尊重市场准入的厂商往往都是立志做大做强者,而非卷钱走人的山寨小厂.在能够满足市场准入条件下做到性能、论文范文都极具竞争力的产品,才是令人尊敬,值得选购的.
当然,这里还需要警惕一些为了过认证而认证的小厂产品.因为EMI测试发证时只关心被测的样品.而EMI,尤其是辐射EMI,是一个存在巨大变数的东西.不同的工作温度,使用了不同批次的器件,甚至是在不同的空气湿度或不同的EMI测试场所都可以导致EMI测试结果发生变化.所以经常有产品混过了一个证,就开始乱来了,换器件节省成本,EMI抑制方面的用料缩水等等.这类现象以国内市场（3C认证）尤甚,也是由于执行效能太低而且缺乏监管.EMI看不见又摸不着,对它的长期监管主要靠厂商的自觉,以及竞争对手之间的相互论文范文.但是最终互相论文范文来论文范文去大家玩烦了,在小品牌之间也就成为了心知肚明的潜规则.相较之下大品牌,尤其是有国际实力的大品牌,在这方面规范很多.
总结：本文是一篇关于测试辐射论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
辐射检测仪引用文献:
[1] 辐射防护及环境保护学论文题目 辐射防护及环境保护论文题目怎么取
[2] 新颖的辐射防护及环境保护论文参考文献 辐射防护及环境保护论文参考文献哪里找
[3] 辐射防护及环境保护论文提纲样本大全 辐射防护及环境保护论文大纲怎么写
