电磁辐射的基本原理精选(九篇)

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第1篇：电磁辐射的基本原理范文

 

 

 

 

 

 

 

指导老师：

组    长：

小组成员：徐bangwei

班    级：

     【摘  要】如今我们学习、生活在E时代,在你每天尽情享受科技带来的便捷和舒适时,有没有想过,在不知不觉中频率不同的电磁波,在我们周围悄无声息地构成了一种被称作“电子雾”的浓重污染源,它看不到、听不到、嗅不到、摸不到,神不知鬼不觉地任意穿透、“切割”人的身体,如同“幽灵”一样,令人防不胜防。生活中的电子产品种类十分众多,与我们的生活、工作关系非常密切,我们与它们接触的时间又比较长,因此,这些电子产品所产生的电磁辐射对人体健康的影响问题已经越来越受到人们的重视。     

【关键词】电磁辐射   降低  植物

一．课题的提出

      

     1.课题研究背景：

    进入21世纪，随着电子技术的发展，架设的电源线越来越多，电视，电脑，移动电话，微波炉走入我们的生活，为我们的生活带来了极大的便利，同时也时波长更长，频率在30000MHz内的电磁辐射充斥着我们的空间，破坏了良好的电磁生态环境，构成了现代社会新的“隐型杀手”。电磁辐射无处不在,电磁辐射对人们日常生活的影响也无处不在.但大部分人们都还没意识到它所存在的危害性。那么,什么是电磁辐射污染?它对人体作用的机理有哪些?不同的植物又对它有何作用？

 

2.课题研究目的与意义

我选择该课题进行研究，我主要研究了使用电脑过程中产生的电磁辐射及其危害，我希望通过寻求一种简单有效的方法来帮助人们，但我们更希望通过我们的研究，可以寻找出更好的降低辐射的植物，给人们以帮助。

   

    【电磁辐射案例介绍】

    在斯德哥尔摩市，生活在高压输电线区域内的市民，因磁通密度B＞3mG（毫高斯），癌症发病率为其他地区的3.8倍！

    

    1991年英国劳达公司一架民航机不幸坠毁，电磁辐射酿成了这场大祸。《环境保护报》

1993年，瑞典等北欧三国的研究调查公布，长期受到2mG以上的电磁辐射影响，罹患白血病的机会是正常人的2．1倍，罹患脑肿瘤的机会是正常人的1．5倍

二．课题研究方法

1.文献研究法：通过网络、图书馆、书店等查阅手段，了解不同植物对降低电磁辐射的

不同作用。

1.实验研究法：通过实践研究来了解各种电器的电磁辐射量，以及哪种植物降低电磁辐

射的效果最好。

三．课题研究与分析

    （1）实验探索：

引言：有的观赏植物具有吸收电磁辐射的作用，在家庭中或办公室中摆放这些植物，可有效减少各种电器电子产品产生的电磁辐射污染。

但是,并没有任何科学依据证明植物可以直接防辐射,电脑的辐射主要是电磁波,而电磁波沿直线传播,所以植物不能直接帮助人阻挡辐射,那么植物的分泌物挥发在在空气中,如果植物的分泌物能吸收辐射的话,防辐射门就不用厚重的水泥和重金属铅制作了,用含有植物分泌物的物质填充不就可以了吗,因此把植物放在电脑旁边防御辐射是没有科学依据的,当然植物让人喜爱产生愉悦的心情也是好的. 那植物到底有没有防辐射作用呢，让我们接下来继续探究吧！实验准备：电视机、笔记本电脑、路由器、开关、台式电脑主机、显示器。

    实验准备：电视机、笔记本电脑、路由器、开关、台式电脑主机、显示器。

    实验过程用检测仪检测各个电器，并测出不同植物的影响                       

 

（二） 实验过程 ：1.不同用电器的电磁辐射量的对比试验

                               

                                

                                                                                                                                                                   

           

      开关                                    笔记本电脑

  

             

          

   

    

            显示器                                     路由器

  

             

                主机                                        电视机

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

根据本实验试验可知，不同的电器的电磁辐射量不同，本实验中液晶电脑的电磁辐射量最高，开关的电磁辐射量最低.,我想通过本实验告诉大家，不要长时间上网，这样对我们的生活、学习都会带来影响，眼睛离电脑显示器的距离适当增远，防止视力下降。

（二）理论过程 2.不同植物对电磁辐射减少的量的研究

     为了研究不同植物对电磁辐射减少的量的实验，本实验所采取的六种植物分别是 ：富贵树、绿玉树、榕树、清香木、仙人球、玉露。本实验选用液晶电脑作为测试对象

测试植物：富贵树

    (富贵树)测试结果：将富贵树摆放在距离显示器36厘米处一刻钟后，辐射监测仪显示的数值并没有出现明显变化。数值始终在1000V/m以上波动。数值说明，富贵树混在抗辐射植物里，只是滥竽充数罢了。

    (绿玉树)测试结果：在15分钟的测试时间里，摆放绿玉树后的测试仪显示的数值比较稳定，但效果并不理想。数值证明，绿玉树也不能算作抗辐射植物。

    最终数值：1062V/m

   

    

(清香木)测试结果：摆放清香木15分钟后，测试仪显示数值终于降至1000V/m以下，但并不稳定。

    最终数值：1074V/m

    

    (榕树)测试结果：在15分钟的测试时间里，测试仪的显示数值不断下降，最终降至1000V/m以下。

最终数值：990V/m

   

(玉露)测试结果：与前四种植物相比，玉露的体积要小巧很多。但通过测试仪的数据显示，吸收电磁辐射的能力并不是由体积决定的。

    最终数值：978V/m

测试结果：跟玉露一样，摆放仙人球15分钟后，测试仪的数据很快也降至1000V/m以下，最终结果在6种测试植物中名列第一。

    最终数值：811V/m

结论：不同植物对减少电磁辐射的量不同，本次试验中，仙人球在所有植物吸收电磁辐射的作用是最强的，它也是天然的空气清新剂，还具有吸附尘土，净化空气的作用。这种极易养活的植物，非常适合现代生活上接触到很多电磁辐射源的人们。

第2篇：电磁辐射的基本原理范文

l 电力线载波通信电磁兼容问题分析

1．1 电磁兼容分析模型

一个电子系统如果能与其他电子系统相兼容的工作，也就是不产生干扰又能忍受外界的干扰则称为该电子系统与区环境电磁兼容。对于一般的电磁兼容问题的基本分析模型如图1所示。

对于PLC系统来说，干扰源要整体考虑。不仅包括PLC设备，而且要考虑当信号加到电力线上时，由于电力线是一种非屏蔽的线路，有可能作为发射天线对无线通信和广播产生不利影响。此外还要考虑多种PLC设备间的相互影响。PLC的耦合途径是非常复杂的，是不同的途径相互作用的结果。总体上分为两种，一种是空间的辐射，对应的扰设备是无线通信和广播信号；另一种是沿电力线的传导骚扰，主要造成对电能质量的影响。因此PLC系统的电磁兼容问题涉及多个PLC系统的共存，以及与无线网络的共存等。

1．2 PLC系统电磁干扰产生机理

由于电力线的特性和结构是按照输送电能的损失最小并保证安全可靠地传输低频(50 Hz)电流来设计的，不具备电信网的对称性、均匀性，因而基本上不具备通信网所必须具备的通信线路电气特性。而PLC系统所产生的电磁干扰问题正是由于电力线的这种对地不对称性产生的。

电力线产生干扰的机理有两种(如图2)，一种是电力线中的信号电流Id(差模电流)回路产生的差模干扰，另一种是电力线上的共模电流Ic产生的共模干扰。差模电流大小相等方向相反，因此一般近似认为由其产生的电磁场相互抵消。而共模电流的方向是一致的，其产生的电磁场相互叠加，所以电力线的干扰主要来自共模干扰。

1．3 改善PLC系统电磁兼容性的主要措施

(1)充分利用或改善PLC系统电力线的对称性

PLC系统的辐射强度取决于PLC网络或其电缆的对称性。高度对称线路的特征是异模电流与共模电流的比值很大，故辐射非常小。可以选择对称性好的导线，例如4芯电缆，但此法不适用于室内网络，而且成本较高。

(2)减小PLC系统中高频信号的功率谱密度

减小PLC信号的功率谱密度(PSD)能降低辐射电平，但不影响总的发送功率。因此，PLC系统适宜采用宽带调制技术，但其扩频效率受电力线低通特性的限制。

(3)合理选择调制技术

OFDM是一种高效的调制技术，其基本原理是将发送的数据流分散到许多个子载波上，使各子载波的信号速率大为降低，从而提高抗多径和抗衰落能力。

(4)合理设计EMI滤波网络

将滤波器安装在紧邻变压器和紧邻家庭用户的连接点上，或者直接在电力线调制解调器内部引入滤波器。这样既可以保持PLC信号的异模传播，又可以阻止PLC信号进入辐射效率高的导线或其他附接设备。本文将主要对EMI滤波网络进行研究设计。

2 滤波电路设计

基于以上对于电力线通信电磁兼容性的分析，可以在电力线通信系统的收端接一个EMI滤波器，用以抑制系统所产生的共模干扰。由于两根电力线不可能完全重合，也就是说差模电流所产生的电磁场不能完全抵消，所以在设计滤波电路时，也应考虑到差模干扰的抑制。

EMI滤波电路基本网络结构如图3所示。

图3中，差模抑制电容为Cl和C2，共模抑制电容为C3和C4，共模电感为L，并将共模电感缠绕在铁氧体磁芯圆环上，构成共模扼流圈。共模扼流圈对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用，而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。由于干扰信号有差模和共模两种，因此滤波器要对这两种干扰都具有衰减作用。其基本原理为：

(1)利用电容通高频隔低频的特性，将电源正极，电源负极高频干扰电流导入地线(共模)，或将电源正极高频干扰电流导入电源负极(差模)。

(2)利用电感线圈的阻抗特性，将高频干扰电流反射回干扰源。

3 实验结果

在图3滤波电路中取差模电容C1，C2为7 000 pF，共模电容C3，C4为0．015 μF，共模扼流圈磁芯采用锰一锌铁氧体，每路绕30匝，电感量为3．7 mH。

3．1 EMI滤波网络滤波性能仿真

图4为干扰噪声随频率关系的模拟仿真，由此可见干扰信号的频率越高，则干扰信号通过该滤波网络后衰减越大。共模干扰的频率一般在2 MHz以上，所以说该滤波电路能对共模干扰起到良好的抑制作用。

3．2 EMI滤波网络输出结果分析

当采用输入为24 V，输出为12 V，功率为25 W的开关电源模拟输入信号时，用带宽为20 MHz的示波器测得滤波前后信号纹波分别为50 mV和5 mV。由此可见该滤波网络对干扰信号衰减了20 dB，良好地抑制了电路中所产生的干扰噪声。

4 结 语

第3篇：电磁辐射的基本原理范文

关键词:64位计算技术; 矩量法; 电磁计算; 电大尺寸目标

中图分类号:TM15;TP274 文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2010)10-0023-04

64-bit Computing Technique for Electrically Large Electromagnetic Computation Problems

DUAN Hong, LI Jian-zhou, JIANG Ying-fu

(College of Electronic Information, Northwestern Polytechnical University, Xi’an 710129,China)

Abstract:Electromagnetic computation of electrically large objects by using 64-bit computing technique is studied. The method of moments (MOM) program is developed in 32-bit system. Numerical results are presented to validate the accuracy of the program. The limitation of the 32-bit MOM program is discussed and it is found that the 32-bit MOM program can not work when the demand onmemory is over 2.2 Gigabyte. The 64-bit computing technique is studied and the corresponding 64-bit MOM program is developed

to extend the capability of the current MOM program. Numerical results and comparisons are given, which indicate that the 64-bit computing technique can extend the capability of MOM obviously for solving electrically large electromagnetic computation problems.

Keywords:64-bit computing technique; method of moment; electromagnetic computation; electrically large object

0 引 言

矩量法是电磁计算中的基本方法,其计算精度很高,经常作为衡量其他电磁计算方法计算精度的基准。但是,众所周知,矩量法属于低频算法,其内存需求正比于N2,随着未知数N的增加,内存消耗呈指数递增。从理论上看,由于寄存器的限制,32位系统下单个应用程序1次最多能寻址232,即4 GB内存,实际32位Windows XP操作系统为2.2 GB。对于电大尺寸问题,由于矩量法的计算程序无法申请到足够多的存储空间,从而无法计算。在64位系统中,程序可寻址到264,约16 EB的内存,这样应用程序的可用内存几乎只受计算机物理内存和操作系统的限制。因此,考虑到利用64位技术的优越性,开发了64位矩量法的程序,拓宽了矩量法的应用范围。

在此,简述了矩量法的基本原理,利用C语言开发了32位矩量法的计算程序、相关算例,验证了程序的有效性;讨论了32位程序的局限,开发了64位矩量法的计算程序,并给出算例证明了64位计算技术能拓宽矩量法的计算范围。

1 矩量法基本原理

本文所用的矩量法以RWG (rao wilton glisson)边元为基础,对目标表面做三角剖分,拥有公共边的每对三角形构成RWG边元,在每个边元上定义矢量的基函数为:

f(r)=(lm/2Am+)ρ+m(r),r∈T+m

(lm/2Am)ρ-m(r),r∈T-m

0, 其他(1)

式中:T+m,T-m为第m个边元所对应的两个相邻三角形;lm为边元长度;A+m,A-m分别为三角形T+m,T-m面积;ρ+m,ρ-m分别为正三角形T+m的自由顶点指向该三角形上的观察点r、负三角形T-m上的观察点r指向该三角形自由顶点的矢量。

于是,目标表面的电流可以由上面的基函数表示为:

J(r)=∑Nn=1Infn(r)(2)

从电场积分方程[1]出发,基于矩量法的基本原理,选取RWG的基函数。采用伽略金法[2],推导出适合编程求解的矩阵方程为:

ZmnIn=Vm(3)

基于RWG边元的阻抗矩阵表示为:

Zmn = lm[jω(A+mnρc+m/2 +A-mnρc-m /2) +Φ -mn -Φ+ mn ](4)

式中:

A±mn= μ4πln 2A + n ∫T + n ρ + n(r′)g±m(r′)dS′ +

ln 2A-n ∫T-n ρ-n(r′)g±m(r′)dS′(5)

Φ ±mn =-14πjωεln An+∫T+ng±m(r′)dS′-

lnA-n∫T-n g±m(r′)dS′(6)

式中:g±m(r′) = e-jk|rc±-r′|m|rc±m-r′|为自由空间格林函数。由于篇幅限制,本文没有具体推导这些公式,详见文献[3]。

考虑散射问题时,激励向量Vm的元素表示为:

Vm = lmE + m • ρc+m2 +E-m • ρc-m2

E±m = Einc(rc±m)(7)

考虑辐射问题时,激励源由入射波变为电压源,电压发生器通常由传输线跨接在天线的小间隙上。假设小间隙宽度无限趋于零,则很容易将小间隙与RWG边元联系起来,即电压激励向量Vm仅在馈电边元处取为馈电电压值V,其余都取为0。

求解方程(3)得到目标表面电流的电流系数矩阵In,并由式(2)得到表面电流,再由电场积分方程即可得到导体的散射或辐射电场[1]:

Es=-jωμ∫1+1k2• [J(r′)G]dS′(8)

式中:G为自由空间格林函数。

计算阻抗矩阵元素是矩量法的关键问题。在场点与源点相距较远时,元素计算表达式中的被积函数是平滑函数,积分可采用三角形上的数值积分近似求解[4-5]。当场点与源点相距较近时,阻抗矩阵单元表达式中的被积函数变化剧烈,尤其是在场点和源点重合时,被积函数是奇异函数。然而,这些元素的计算精度对整个矩量法的最终精度又尤为重要,故必须采取一些特殊处理技术。这种奇异积分的处理已经有了许多成熟的方法[5-7]。文献[5]中的方法最为简便有效,为本文所采用。

在上面的算法中,阻抗矩阵的存储是矩量法耗费内存的最主要因素,理论上正比于N2,未知数N为RWG边元总数。具体数值关系可见表1。

表1 MOM程序内存消耗与电尺寸的关系(以算例二为例)

频率 /MHz300400500600700

未知数2 7064 8037 62010 99215 042

内存114 MB354 MB889 MB1.85 GB3.46 GB

2 32位矩量法讨论

按照前面的理论开发了32位矩量法计算程序,为了验证其正确性,并顺利地向64位系统移植,进行了如下计算。

算例1: 鉴于天线的辐射,考虑一蝴蝶结天线,天线长0.2 m,张角为90°,颈宽0.012 m,位于xoy平面内(如┩1所示)。馈源加在图1所示的原点处,计算频率为750 MHz,剖分出234个节点,244个三角面元。xoy面内的方向图如图2所示,实线为本文的计算结果,圆圈为参考文献[5]结果。可见,本文结果与┪南[5]的结果几乎完全相同。

图1 蝶形天线的剖分模型

图2 蝶形天线的辐射方向图

算例2:鉴于导体的散射,球常被用来当作衡量计算精度的基准,这里考虑一个直径为2 m的理想导体球。入射波频率为300 MHz,计算时剖分出904个节点,1 804个三角面元。图3为其双站RCS,实线为本文的计算结果,圆圈为FEKO计算结果。可以看出,两者吻合得非常好。这两个算例表明,本文开发的矩量法计算程序能够实现电磁辐射与散射计算,计算结果准确可靠。

在算例2中,共有2 706条RWG边元,计算时的内存消耗为114 MB,这在32位计算机上很容易计算。但是随着频率的升高,计算的内存消耗急剧增加,如┍1所示,700 MHz时甚至达到3.46 GB,而在32位Windows XP操作系统下,单个应用程序所能申请到的最大内存仅为2.2 GB(修改启动文件可达3 GB)。对于入射波频率为700 MHz时球的散射,32位系统根本无法申请到足够的内存计算。因此,本文考虑用64位计算技术拓展矩量法的计算能力。

图3 导体球的双站RCS

3 64位矩量法

近年来,AMD,IBM,Intel开发了64位计算技术,并相继推出了更高级的64位处理器。相对于目前流行的32位技术,64位技术有着显著的优点,即由于32位系统寄存器的限制,单个应用程序一次直接寻址访问的空间被限制在4 GB以内,而32位Windows XP操作系统的限制为2.2 GB,这极大地制约了矩量法的求解能力。然而,64位系统则不同,理论上,程序可寻址到264,约16 EB的内存。可见,64位系统,提供了矩量法求解电大尺寸目标的另一种途径。另外,某些64位处理器有一些特殊的功能,这使它们在速度上完全超越32位处理器。

基于前面在32位系统上开发的矩量法程序,本文在Microsoft Visual Studio 2008开发环境中,采用64位编程技术,开发了针对64位AMD处理器的矩量法程序,下面讨论64位矩量法程序的计算能力。

算例3:考虑半径为0.135 m,高为0.62 m的圆柱散射,依次变化入射波频率,分别选用32位和64位矩量法程序进行计算,对比结果如表2所示。

表2 32位和64位矩量法程序计算能力对比

频率 /GHz2345

内存625 MB2.5 GB7.7 GB18.6 GB

平台3264326432643264

可行性可算可算不可算可算不可算可算不可算可算

可以看出,对于0.135 m×0.62 m的圆柱,32位计算程序在频率为3 GHz时就无法计算了,而64位程序的计算能力则可以大幅提高。图4给出了入射波频率为4 GHz时的单站RCS计算结果(实线)和测量结果(虚线,来自西北工业大学无人机特种技术国防科技重点实验室)。可以看出,两者吻合良好。

图4 圆柱在4 GHz下的单站RCS

算例4:考虑一个复杂目标上单极子天线的辐射(如图5所示),根据文献[8],可以将线天线用横向只有一个RWG边元的细带模型来表示,细带的宽度约为线半径的4倍。单极子天线长1 m,位置如图所示,馈电加在线面连接处的接合边上,目标总长为3.2 m,宽为0.8 m,辐射频率为700 MHz。计算时共剖分出6 095个节点,11 476个三角面元,未知量总数为16 866,需要4.343 GB的内存,这在32位系统中是无法计算的。图6为天线在xoy面的方向图,纵坐标表示场点处的电场强度值。图中实线为本文64位矩量法程序的计算结果,虚线为FEKO的计算结果。可见,两者非常吻合。从以上例子可以看出,64位矩量法程序的计算能力确实得到了很大的拓展。

图5 复杂目标模型

图6 复杂目标的辐射方向图

FEKO中采用多层快速多极子技术(MLFMM)[9]和矩量法与物理光学法的混合方法[10-11]计算电大尺寸目标。多层快速多极子是一种十分有效的加速算法,其计算复杂度约为O(Nlog N)。即便如此,在32位系统下,也会存在上述内存限制问题。事实上,本文的方法也可用于基于MLFMM加速的矩量法中。

4 结 语

针对矩量法求解电磁计算问题时,随着目标电尺寸的增大,空间复杂度显著增加的问题,采用64位计算技术进行计算。结果表明,由于64位技术允许应用程序一次寻址更大的内存空间,突破了32位技术4 GB的限制,从而大大拓展了矩量法的可计算范围,为矩量法求解电大尺寸目标提供了一种简单易行的途径。

参考文献

[1]盛新庆.计算电磁学要论[M].北京:科学出版社,2004.

[2]何国瑜,卢才成,洪家才,等.电磁散射的计算和测量[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.

[3]张玉.电磁场并行计算[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006.

[4]SAVAGE J S, PETERSON A F. Quadrature rules for numerical integration over triangles and tetrahedral [J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 1996, 38(3):100-102.

[5][美]S N Markarov.通信天线建模与Matlab仿真分析[M].许献国,译.北京:北京邮电大学出版社,2006.

[6]YIA-OIJALA P, Taskinen M. Calculation of CFIE impe-dance matrix elements with RWG and n×RWG functions [J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2003,51(8):1837-1846.

[7]EIBERT T F, HANSEN V. On the calculation of potential integrals for linear source distributions on triangular domains [J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 1995, 43(12):1499C1502.

[8]MAKAROV S N. MoM antenna simulations with Matlab:RWG basis functions [J]. IEEE Antennas and Propagation Magazine, 2001, 43(5):100-107.

[9]SONG J M, CHEW W C. Multilevel fast-multipole aglorithm for solving combined field integral equations of electromagnetic scattering[J]. Microwave and Optical Techno-logy Letters, 1995,10(1):14-19.

[10]易义军,唐良宝,曹卫平,等.MoM-PO 混合方法在电磁散射问题中的应用[J].桂林电子工业学院学报,2004,12(6):26-29.

第4篇：电磁辐射的基本原理范文

【关键词】变频器；干扰；抑制

1 变频调速系统的主要电磁干扰源及途径

1.1 主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。

1.2 电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分空间辐射干扰即电磁辐射干扰、传导、感应耦合。

1.2.1 电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

1.2.2 传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

1.2.3 感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

2 谐波干扰及其途径

2.1 谐波使电网中的电器元件产生了附加的谐波损耗，降低了输变电及用电设备的效率。

2.2 谐波可以通过电网传导到其他的用电器，影响了许多电器设备的正常运行，比如谐波会使变压器产生机械振动，使其局部过热、绝缘老化、寿命缩短，以至于损坏；还有传导来的谐波会干扰电器设备内部软件或硬件的正常运转。

2.3 谐波会引起电网中局部的串联或并联谐振，从而使谐波放大。

2.4 谐波或电磁辐射干扰会导致继电器保护设置的误动作，使电器仪表计量不准确，甚至无法正常工作。

3 抗电磁干扰的措施

根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

3.1 隔离

所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

3.2 滤波

变频器在运行中产生的高次谐波会对电网产生影响，使电网波形严重畸变，可能造成电网压降很大、电网功率因数较低，大功率的变频器应特别的注意。一般的解决方法主要采用无功率补偿装置以调节功率因数，同时根据具体情况在电源进线端和接负载侧同时采取加装电抗滤波器，以尽量减少对电网的影。

3.3 屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。应尽量采取把变频器全封闭在金属壳内，金属外壳可靠的接地，以减少通过空间对外辐射电磁波，降低对其他设备的干扰，特别是对电子线路和设备的干扰。

3.4 接地

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

3.5 正确安装

由于变频器属于精密的功率电力电子产品，其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。

4 抑制谐波的对策

4.1 增加变频器供电电源内阻抗

通常电源设备的内阻抗可以起到缓冲变频器直流滤波电容的无功功率的作用，内阻抗越大，谐波含量越小，这种内阻抗就是变压器的短路阻抗。因此选择变频器供电电源时，最好选择短路阻抗大的变压器。

4.2 输入电抗器

在变频器的输入电流中，频率较低的谐波分量（5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波等）所占的比重是很高的，它们除了可能干扰其他设备的正常运行之外，还因为它们消耗了大量的无功功率，使线路的功率因数大为下降。在输入电路内串入交流直流电抗器后，进线电流的THDv大约降低30%～50%，是不加电抗器谐波电流的一半左右。

4.3 输出电抗器

在变频器到电动机之间增加交流电抗器，主要目的是减少变频器的输出在能量传输过程中，线路产生的电磁辐射。该电抗器必须安装在距离变频器最近的地方，尽量缩短与变频器的引线距离。

4.4 在系统线路中设置滤波器

滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源从电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器；为减少对电源干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。

4.5 采用多相脉冲整流

在条件允许或是要求谐波限制在比较小的情况下，可采用多相整流的方

4.6 采用变压器多项运行

通用变频器为六脉波整流器，因此产生的谐波较大。如果采用变压器多相运行，使相位角互差30°，如Y―、―组合的变压器构成12脉波的效果，可减小低次谐波电流，很好地抑制谐波。

5 结束语

以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的具体措施。随着科学技术的不断发展，变频器应用存在的这些问题会逐步消化解决，变频器的性能将会逐步提高，满足人们需要。

参考文献：

第5篇：电磁辐射的基本原理范文

关键词:变频器干扰抑制

Abstract:Theapplicationoftheinvertersintheindustrialproductionisbecomingmoreand

moreuniversal，anditsinterfaceisbeingpaidmuchattention.Thesourceandspreadingrouteinthe

applicationsystemoftheinverterareintroducedinthispaper，somepracticalresolventsareputforward，andtheconcretemeasuresinthesystemdesignandinstallmentareexpounded.

Keywords：InverterInterfaceRestrain

1引言

变频器调速技术是集自动控制、微电子、电力电子、通信等技术于一体的高科技技术。它以很好的调速、节能性能，在各行各业中获得了广泛的应用。由于其采用软启动，可以减少设备和电机的机械冲击，延长设备和电机的使用寿命。随着科学技术的高速发展，变频器以其具有节电、节能、可靠、高效的特性应用到了工业控制的各个领域中，如变频调速在供水、空调设备、过程控制、电梯、机床等方面的应用，保证了调节精度，减轻了工人的劳动强度，提高了经济效益，但随之也带来了一些干扰问题。现场的供电和用电设备会对变频器产生影响，变频器运行时产生的高次谐波也会干扰周围设备的运行。变频器产生的干扰主要有三种：对电子设备的干扰、对通信设备的干扰及对无线电等产生的干扰。对计算机和自动控制装置等电子设备产生的干扰主要是感应干扰；对通信设备和无线电等产生的干扰为放射干扰。如果变频器的干扰问题解决不好，不但系统无法可靠运行，还会影响其他电子、电气设备的正常工作。因此有必要对变频器应用系统中的干扰问题进行探讨，以促进其进一步的推广应用。下面主要讨论变频器的干扰及其抑制方法。

2变频调速系统的主要电磁干扰源及途径

2.1主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是以外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。另一方面，电网中的谐波干扰主要通过变频器的供电电源干扰变频器。电网中存在大量谐波源，如各种整流设备、交直流互换设备、电子电压调整设备、非线性负载及照明设备等。这些负荷都使电网中的电压、电流产生波形畸变，从而对电网中其他设备产生危害的干扰。变频器的供电电源受到来自被污染的交流电网的干扰后，若不加以处理，电网噪声就会通过电网电源电路干扰变频器。供电电源对变频器的干扰主要有过压、欠压、瞬时掉电；浪涌、跌落；尖峰电压脉冲；射频干扰。其次，共模干扰通过变频器的控制信号线也会干扰变频器的正常工作。

2.2电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分电磁辐射、传导、感应耦合。具体为：①对周围的电子、电气设备产生电磁辐射；②对直接驱动的电动机产生电磁噪声，使得电动机铁耗和铜耗增加，并传导干扰到电源，通过配电网络传导给系统其他设备；③变频器对相邻的其他线路产生感应耦合，感应出干扰电压或电流。同样，系统内的干扰信号通过相同的途径干扰变频器的正常工作。下面分别加以分析。

（1）电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

3抗电磁干扰的措施

据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

（1）隔离

所谓干扰的隔离是指从电路上把干扰源和易受干扰的部分隔离开来，使它们不发生电的联系。在变频调速传动系统中，通常是在电源和放大器电路之间的电源线上采用隔离变压器以免传导干扰，电源隔离变压器可应用噪声隔离变压器。

（2）滤波

设置滤波器的作用是为了抑制干扰信号从变频器通过电源线传导干扰到电源及电动机。为减少电磁噪声和损耗，在变频器输出侧可设置输出滤波器。为减少对电源的干扰，可在变频器输入侧设置输入滤波器。若线路中有敏感电子设备，可在电源线上设置电源噪声滤波器，以免传导干扰。

（3）屏蔽

屏蔽干扰源是抑制干扰的最有效的方法。通常变频器本身用铁壳屏蔽，不让其电磁干扰泄漏。输出线最好用钢管屏蔽，特别是以外部信号控制变频器时，要求信号线尽可能短（一般为20m以内），且信号线采用双芯屏蔽，并与主电路及控制回路完全分离，不能放于同一配管或线槽内，周围电子敏感设备线路也要求屏蔽。为使屏蔽有效，屏蔽罩必须可靠接地。

（4）接地

实践证明，接地往往是抑制噪声和防止干扰的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制内部噪声的耦合，防止外部干扰的侵入，提高系统的抗干扰能力。变频器的接地方式有多点接地、一点接地及经母线接地等几种形式，要根据具体情况采用，要注意不要因为接地不良而对设备产生干扰。

单点接地指在一个电路或装置中，只有一个物理点定义为接地点。在低频下的性能好；多点接地是指装置中的各个接地点都直接接到距它最近的接地点。在高频下的性能好；混合接地是根据信号频率和接地线长度，系统采用单点接地和多点接地共用的方式。变频器本身有专用接地端子PE端，从安全和降低噪声的需要出发，必须接地。既不能将地线接在电器设备的外壳上，也不能接在零线上。可用较粗的短线一端接到接地端子PE端，另一端与接地极相连，接地电阻取值<100Ω，接地线长度在20m以内，并注意合理选择接地极的位置。当系统的抗干扰能力要求较高时，为减少对电源的干扰，在电源输入端可加装电源滤波器。为抑制变频器输入侧的谐波电流，改善功率因数，可在变频器输入端加装交流电抗器，选用与否可视电源变压器与变频器容量的匹配情况及电网允许的畸变程度而定，一般情况下采用为好。为改善变频器输出电流，减少电动机噪声，可在变频器输出端加装交流电抗器。图1为一般变频调速传动系统抗干扰所采取措施。

以上抗干扰措施可根据系统的抗干扰要求来合理选择使用。若系统中含控制单元如微机等，还须在软件上采取抗干扰措施。

（5）正确安装

由于变频器属于精密的功率电力电子产品，其现场安装工艺的好坏也影响着变频器的正常工作。正确的安装可以确保变频器安全和无故障运行。变频器对安装环境要求较高。一般变频器使用手册规定温度范围为最低温度-10℃，最高温度不超过50℃；变频器的安装海拔高度应小于1000m，超过此规定应降容使用；变频器不能安装在经常发生振动的地方，对振动冲击较大的场合，应采用加橡胶垫等防振措施；不能安装在电磁干扰源附近；不能安装在有灰尘、腐蚀性气体等空气污染的环境；不能安装在潮湿环境中，如潮湿管道下面，应尽量采用密封柜式结构，并且要确保变频器通风畅通，确保控制柜有足够的冷却风量，其典型的损耗数一般按变频器功率的3%来计算柜中允许的温升值。安装工艺要求如下：

①确保控制柜中的所有设备接地良好，应该使用短、粗的接地线（最好采用扁平导体或金属网，因其在高频时阻抗较低）连接到公共地线上。按国家标准规定，其接地电阻应小于4欧姆。另外与变频器相连的控制设备（如PLC或PID控制仪）要与其共地。

②安装布线时将电源线和控制电缆分开，例如使用独立的线槽等。如果控制电路连接线必须和电源电缆交叉，应成90°交叉布线。

③使用屏蔽导线或双绞线连接控制电路时，确保未屏蔽之处尽可能短，条件允许时应采用电缆套管。

④确保控制柜中的接触器有灭弧功能，交流接触器采用R-C抑制器，也可采用压敏电阻抑制器，如果接触器是通过变频器的继电器控制的，这一点特别重要。

⑤用屏蔽和铠装电缆作为电机接线时，要将屏蔽层双端接地。

⑥如果变频器运行在对噪声敏感的环境中，可以采用RFI滤波器减小来自变频器的传导和辐射干扰。为达到最优效果，滤波器与安装金属板之间应有良好的导电性。

4变频控制系统设计中应注意的其他问题

除了前面讨论的几点以外，在变频器控制系统设计与应用中还要注意以下几个方面的问题。

（1）在设备排列布置时，应该注意将变频器单独布置，尽量减少可能产生的电磁辐射干扰。在实际工程中，由于受到房屋面积的限制往往不可能有单独布置的位置，应尽量将容易受干扰的弱电控制设备与变频器分开，比如将动力配电柜放在变频器与控制设备之间。

（2）变频器电源输入侧可采用容量适宜的空气开关作为短路保护，但切记不可频繁操作。由于变频器内部有大电容，其放电过程较为缓慢，频繁操作将造成过电压而损坏内部元件。

（3）控制变频调速电机启/停通常由变频器自带的控制功能来实现，不要通过接触器实现启/停。否则，频繁的操作可能损坏内部元件。

（4）尽量减少变频器与控制系统不必要的连线，以避免传导干扰。除了控制系统与变频器之间必须的控制线外，其它如控制电源等应分开。由于控制系统及变频器均需要24V直流电源，而生产厂家为了节省一个直流电源，往往用一个直流电源分两路分别对两个系统供电，有时变频器会通过直流电源对控制系统产生传导干扰，所以在设计中或订货时要特别加以说明，要求用两个直流电源分别对两个系统供电。

（5）注意变频器对电网的干扰。变频器在运行时产生的高次谐波会对电网产生影响，使电网波型严重畸变，可能造成电网电压降很大、电网功率因数很低，大功率变频器应特别注意。解决的方法主要有采用无功自动补偿装置以调节功率因数，同时可以根据具体情况在变频器电源进线侧加电抗器以减少对电网产生的影响，而进线电抗器可以由变频器供应商配套提供，但在订货时要加以说明。

（6）变频器柜内除本机专用的空气开关外，不宜安置其它操作性开关电器，以免开关噪声入侵变频器，造成误动作。

（7）应注意限制最低转速。在低转速时，电机噪声增大，电机冷却能力下降，若负载转矩较大或满载，可能烧毁电机。确需低速运转的高负荷变频电机，应考虑加大额定功率，或增加辅助的强风冷却。

（8）注意防止发生共振现象。由于定子电流中含有高次谐波成分，电机转矩中含有脉动分量，有可能造成电机的振动与机械振动产生共振，使设备出现故障。应在预先找到负载固有的共振频率后，利用变频器频率跳跃功能设置，躲开共振频率点。

5结束语

以上通过对变频器运行过程中存在的干扰问题的分析，提出了解决这些问题的实际方法。随着新技术和新理论不断在变频器上的应用，变频器应用存在的这些问题有望通过变频器本身的功能和补偿来解决。随着工业现场和社会环境对变频器的要求不断提高，满足实际需要的真正“绿色”变频器不久也会面世。

参考文献

[1]韩安荣.通用变频器及其应用（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2000

[2]吴忠智，吴加林，变频器应用手册[Z].北京：机械工业出版社，1995

[3]王定华等.电磁兼容性原理与设计[M].四川：电子科技大学出版社，1995

[4]电磁兼容性术语（GB/T43651995）[S].北京：中国标准出版社，1996

第6篇：电磁辐射的基本原理范文

【关键词】变频器；干扰；措施

1 变频器谐波产生机理

通用变频器的主电路一般为交—直—交转换电路，当变频器工作时它从电源引入了非正弦的电流。这是由于变频器的输入整流器在把电源的交流电压和电流转换为直流电压和电流时产生的。

（1）输入整流器：从三相电源的每一相中一次引入电流。引入的电流是非正弦的，并不像标准的交流正弦波那样，而是在整流器转换过程中产生了畸变。畸变意味着电源电流波形包含了谐波，因为畸变的波形可以分解为一组正弦分量，既人们所说的谐波分量。由于电源是一个对称的标准三相电源，而整流部分又是一个开环不可控的，所以谐波的“次”数是一定的，所以整流部分产生的谐波分量很少。

（2）输出逆变器：直流电流经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件IGBT逆变为频率电压可变的交流。在逆变输出回路中，输出电流是受PWM载波信号调制的脉冲波形，对于GTR大功率逆变元件，其PWM的载波频率为2～3kHz，而IGBT大功率逆变元件的PWM最高载频可达15kHz。同样，输出回路电流也可分解为只含正弦波的基波和其他各次谐波，其主要谐波次数为第一次（基波，50Hz），第五次谐波（250Hz）第七次谐波（350Hz），第11次谐波（550Hz），第13次谐波（650Hz）。我们从逆变器的工作机理可以看出变频器中的大部分谐波和干扰都是在逆变器中产生的，高次谐波电流对负载有着直接干扰（当作用在电机上时电机表现为发热，声音难听。当作用在模拟仪表上时，仪表的指针和读数乱跳，这些现象都是受到干扰的现象），另外高次谐波电流还能通过电缆向空间辐射，干扰邻近电气设备。

2 变频调速系统的主要电磁干扰源及途径

2.1 主要电磁干扰源

电磁干扰也称电磁骚扰（EMI），是外部噪声和无用信号在接收中所造成的电磁干扰，通常是通过电路传导和以场的形式传播的。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波会对同一电网的其他电子、电气设备产生谐波干扰。另外，变频器的逆变器大多采用PWM技术，当其工作于开关模式并作高速切换时，产生大量耦合性噪声。因此，变频器对系统内其他的电子、电气设备来说是一个电磁干扰源。

2.2 电磁干扰的途径

变频器能产生功率较大的谐波，对系统其他设备干扰性较强。其干扰途径与一般电磁干扰途径是一致的，主要分空间辐射干扰即电磁辐射干扰、传导、感应耦合。

（1）电磁辐射

变频器如果不是处在一个全封闭的金属外壳内，它就可以通过空间向外辐射电磁波。其辐射场强取决于干扰源的电流强度、装置的等效辐射阻抗以及干扰源的发射频率。变频器的整流桥对电网来说是非线性负载，它所产生的谐波对接入同一电网的其它电子、电气设备产生谐波干扰。变频器的逆变桥大多采用PWM技术，当根据给定频率和幅值指令产生预期的和重复的开关模式时，其输出的电压和电流的功率谱是离散的，并且带有与开关频率相应的高次谐波群。高载波频率和场控开关器件的高速切换（dv/dt可达1kV/μs以上）所引起的辐射干扰问题相当突出。

当变频器的金属外壳带有缝隙或孔洞，则辐射强度与干扰信号的波长有关，当孔洞的大小与电磁波的波长接近时，会形成干扰辐射源向四周辐射。而辐射场中的金属物体还可能形成二次辐射。同样，变频器外部的辐射也会干扰变频器的正常工作。

（2）传导

上述的电磁干扰除了通过与其相连的导线向外部发射，也可以通过阻抗耦合或接地回路耦合将干扰带入其它电路。与辐射干扰相比，其传播的路程可以很远。比较典型的传播途径是：接自工业低压网络的变频器所产生的干扰信号将沿着配电变压器进入中压网络，并沿着其它的配电变压器最终又进入民用低压配电网络，使接自民用配电母线的电气设备成为远程的受害者。

（3）感应耦合

感应耦合是介于辐射与传导之间的第三条传播途径。当干扰源的频率较低时，干扰的电磁波辐射能力相当有限，而该干扰源又不直接与其它导体连接，但此时的电磁干扰能量可以通过变频器的输入、输出导线与其相邻的其他导线或导体产生感应耦合，在邻近导线或导体内感应出干扰电流或电压。感应耦合可以由导体间的电容耦合的形式出现，也可以由电感耦合的形式或电容、电感混合的形式出现，这与干扰源的频率以及与相邻导体的距离等因素有关。

3 抗干扰的措施

根据电磁性的基本原理，形成电磁干扰（EMI）须具备电磁干扰源、电磁干扰途径、对电磁干扰敏感的系统等三个要素。为防止干扰，可采用硬件和软件的抗干扰措施。其中，硬件抗干扰是最基本和最重要的抗干扰措施，一般从抗和防两方面入手来抑制干扰，其总原则是抑制和消除干扰源、切断干扰对系统的耦合通道、降低系统对干扰信号的敏感性。具体措施在工程上可采用隔离、滤波、屏蔽、接地等方法。

（1）变频系统的供电电源与其他设备的供电电源相互独立，或在变频器和其他用电设备的输入侧安装隔离变压器，切断谐波电流。

（2）电动机和变频器之间电缆应穿钢管敷设或用铠装电缆，并与其他弱电信号在不同的电缆沟分别敷设，避免辐射干扰。

（3）信号线采用屏蔽线，且布线时与变频器主回路控制线错开一定距离（至少20cm以上），切断辐射干扰。

（4）变频器使用专用接地线，且用粗短线接地，邻近其他电气设备的地线必须与变频器配线分开，使用短线。这样能有效抑制电流谐波对邻近设备的辐射干扰。使用变频器时，因接地不正确而引起的干拢间题时有发生，为此首先要在概念上分清什么是“安全接地”和“电磁干扰接地”，尤其是在高频区域，由于“趋肤效应”在接头处将呈现高阻状态，造成接地不良，使系统对外干扰信号增强，对外影响变得敏感。因此，在防止电磁干扰接地时，需要实现低阻抗连接。

（5）增加输入电抗器，一般应采用无源电抗器，目的在于只允许特定的频率信号通过，阻止干扰信号源。并帮助吸收重载设备投入时产生的浪涌电压和主电源的电压尖峰。2%阻抗进线电抗器通常已足以能够吸收电压峰值并在多数应用情况下能避免变频器有害的停机。还能保护变频器内部直流回路电容器不至于过热和由于吸收浪涌漏电压，而减少寿命，并且增加电源阻抗。4%阻抗进线电抗器最适宜降低由变频器产生的谐波频率电流，还能使干拢信号不能通过地线传播而被反射回干扰源。安装输入电抗器时应尽量靠近变频器，并与其共基板。若两者距离超过变频器使用说明书规定的标准，应用扁平线连接。

（6）输出电抗器装于变频器的输出端（U﹑V & W），以允许电机在长电缆的情况下运行。

在变频器输出端串接电抗器，可以解决电机过热和噪声污染。采用了输出电抗器，可省去在变频器与电机之问的屏蔽电缆。这样做不仅降低了成本，而且能很好的抑制变频器对外产生的干扰，这是使用电抗器的主耍优点。

输出电抗器的电感补偿可使电机电缆相-对-相和相-对-地的分布电容。由于电机电缆长度增加，电机电缆的总分布电容也随时增加，该分布电容与变频器输出端的残余电压峰值（由于变频器输出器件IGBT切换），导致电流峰值流频器。这些电流峰值会引起变频器有害的跳闸，安装了输出电抗器都可以避免。电抗器被装于变频器的输出端，以允许带长电缆运行，电抗器补偿了电缆中的分布电容。

第7篇：电磁辐射的基本原理范文

[关键词] 等离子体；种子处理；原理；应用

等离子体种子处理技术是农作物在播种前用等离子体机对种子进行处理，使农作物达到显著增产的高新技术。靖宇县山坡地面积很大，不适合使用大型机械，靖宇县农机技术推广站在大力研究适用于山坡地的小型机械的同时，又积极引进农业高新技术——等离子体种子处理机。该技术是一项极具推广价值的农业高新技术，科技含量高、实用性强、综合优势明显，经济和社会效益显著，具有广阔的推广前景。

一、等离子体种子处理技术基本原理

1999年，大连博事等离子体科技开发有限公司开始等离子体种子处理的研制和等离子体种子处理技术的研究，2000年以来，吉林省农业科学院、山西省农业科学院分别在吉林和山西省的不同生态区进行了发芽、盆栽、旱棚及田间种植试验，并做了大面积示范。三年中，从事此项研究的科技人员140多名，试验品种30多个，试验安排8万多个，试验示范面积2万多亩，取得数据几十万个。2001年11月此项研究被科技部列为863生物和现代农业第一批研究计划。2001年1月30日，等离子体种子处理机获得国家专利，2002年10月16日等离子体处理作物种子的方法获得公开，此项技术的研究成功，填补了我国农业物理中的一项空白，成为全国首创。

等离子体科学属于物理学科，它是物理学科的一个独立分支。等离子体是物质存在的一种状态，它是物质固体状态、液体状态、气体状态之后的第四种状态--等离子体状态。等离子体可以发光，产生电场、磁场和电磁波等物理能量，宇宙中99%的物质是等离子体。太阳就是其中之一，太阳的质量是地球的33万倍，经过科学实验证明，航天搭载的种子返回地面后往往产生各种程度的变异，具有明显增产的效果。其主要原因是太空中高真空、微重力，宇宙射线对农作物种子的影响，使种子的基因产生变异，太空环境中的宇宙射线起着非常重要的作用，这部分宇宙射线主要是来自太阳这个巨大的等离子体，等离子体种子处理技术是受航天培育种种子的启示，仿照空间的部分等离子体环境，在处理机械上安装了高压电弧等离子体和交变电磁场装置，处理种子的方式是让种子垂直、自己流动的方式通过机器内部的等离子体环境，接受不同能量的光辐射，电磁辐射，电磁场的刺激及带电粒子轰击，种子的运动方式为自由落体，在这个环境中，种子处于变速运动状态，各种能量对种子的作用是变化着的，种子在不同位置接受不同的能量的变化，这时各种物理能量综合作用于种子，这种综合作用是低强度的，微剂量的，短时间的，处理时间在0.44s以内，这种短时间的低强度的微剂量的变化的辐射激活了种子的生命，加速了酶的转化，增加了可溶性糖和蛋白，促进基因的表达，并使其当代增加产量。

二、等离子体种子处理在农业领域中的应用

等离子体种子处理技术，是由省农科院、大连博事等离子体科技开发有限公司在太空育种的启示下，研发的种子处理技术，并列入国家科技部“十五”863计划项目。该项技术在农业应用上特别是抗旱增产、提高品质等方面都具有明显的效果，试验表明通过等离子体处理后的种子，一是生命活力增强，经过处理的种子发芽率、发势率明显提高。二是出苗整齐，苗期提前，经过处理的作物出苗普遍提前1-2d，苗的整齐度明显高于对照。三是根系发达，分蘖增加，抗旱抗病能力增强，开花座果增加，促进早熟，品质改善，增产、增收效果明显。几年来，扶余县、桦甸市科技局在对等离子体种子处理技术试验示范实践中取得经验，对全省扩大试验示范是有启示作用的，扶余县科技局连续的对花生和大豆和其他杂粮种子进行处理，农作物增产增收比较明显，特别是花生效果更显著，产量均较对照田高。通过桦甸市科技局与省农科院于2001年--2003年在该市八个乡镇进行了试验示范，并取得了较好的经济效益。

第8篇：电磁辐射的基本原理范文

【关键词】深孔爆破；薄煤层；冲击地压

0.概况

新兴煤矿设计年产量160万t，该矿58层直接顶为1.78m厚细砂岩，随采随冒落；老顶为20m粉砂岩，周期来压步距为8-10m。60层直接顶为1.85m的粉砂岩，随采随落；老顶为7.15m的中细砂岩，周期来压步距为6～8m。41062工作面采深470-520m，回采过程中曾频繁出现冲击地压事故，发生地点多在上顺槽距上端头3～28m的区域，造成巷道变形，损坏。2007年6月22日，当该工作面上巷走向推进了47m时，首次发生了冲击地压显现。到9月2日，共发生了23次冲击地压显现。从冲击情况及煤、岩层埋深、硬度来看，现开采的58#煤层具有严重的冲击倾向性。

从调查情况来看，七煤集团的冲击显著区别于国内外常见的中、厚煤层、中硬煤及构造或煤柱区冲击的特点，薄硬煤层、坚硬厚顶板、大倾角是其明显的特点。七煤集团近2年冲击灾害显著增加，已明显进入深部开采，且有越来越严重的趋势。打钻非常困难，煤体湿润性差，治理难度非常大。新兴矿的冲击灾害已严重影响矿井的安全生产。

根据当前冲击地压防治技术实践经验，深孔爆破技术是一种有效的防治冲击地压解危技术措施。

1.深孔爆破卸压技术基本原理

造成大面积来压和冲击地压的主要原因是由于顶板坚固难冒，煤层也很坚硬，形成顶板-底板-煤体三者组合的刚度很高的承载体系。其具有聚集大量弹性能的条件，一旦承载系统中岩体载荷超过其强度，就发生剧烈破坏和冒落，瞬时释放出大量的弹性能，造成冲击、震动和暴风。岩石越坚硬，刚度越大，塑性越小，相对脆性就高，破坏时间短促，大面积顶板来压的危险性就大。

针对这一现象，可以通过在顶板顺槽对顶板进行爆破，人为地切断顶板，进而促使采空区顶板冒落，削弱采空区与待采区之间的顶板连续性，减小顶板来压时的强度和冲击性。此外，爆破可以改变顶板的力学特性，释放顶板所集聚的能量，从而达到防治冲击地压的目的。

2.种顺槽深孔断顶爆破分倾斜和走向

工作面倾向：在工作面上端头，距离煤层底板15m高度，沿工作面倾斜方向打钻孔5个，各孔轴线夹角为15°，进行煤层顶板倾斜方向断顶爆破。

工作面走向：在工作面上端头，斜向采场以与水平方向成30°角度，分别打3组深孔，各孔间距为3m，进行煤层顶板走向方向断顶爆破。

具体如图l所示。

3.深孔爆破工艺

3.1钻孔

打孔采用ZLJ-650钻机根据炮孔设计参数进行打孔，孔经为ф76mm。采用三翼金刚钻头打孔，钻头直径为ф76mm，钻杆直径为ф42mm，每根钻杆长度为lm。如在打孔中钻机的高度不够，可以自己做一个钻机平台。

在钻孔施工过程中，要采用坡度仪准确定位炮孔角度，打孔后记录和检查打孔情况。因炮孔长度较长，为了使爆破达到预期的效果和保证安全的目的，炮孔角度不能偏离太大，炮孔角度充许偏离的角度为±1°，打孔至少要超前工作面50m。

3.2装药

爆破使用的炸药为3号煤矿许用乳化炸药，炸药的药卷规格ф60×500mm，每卷炸药重l.7kg；雷管采用煤矿许用8号普通瞬发电雷管；导爆索采用煤矿许用导爆索，规格为ф6.5-7mm。深孔爆破在超前工作面至少40m。

为了确保炮眼内药包的完全引爆，炮眼采用轴向连续偶合方式装药，采用双雷管，双导爆索引爆。

3.3封泥

在装完药后，开始封孔，封孔材料采用较潮湿的黄土，每次送入0.5m（2节）左右长的黄土棒，黄土棒规格为ф60mm×250mm，黄土棒要用塑料薄膜包装，要求装填捣实后继续装填，直到封孔到孔口位置。

3.4爆破

运输顺槽3个炮孔分别起爆，一次起爆l个炮孔；回风顺槽3个炮孔一次起爆，联线采用“局部并联，总体串联”的方式进行。放炮使用MFB-100型起爆器，爆破母线长度为不小于300m，放炮安全距离不小于300m。

4.效果分析

工作面要装备支架压力监测系统，以方便监测工作面支架的工作阻力，从而分析顶板来压情况和爆破效果。

通过以上措施，新兴矿41062采煤工作面实现了安全开采，工作面煤层应力集中程度明显降低，未再发生冲击现象。通过采用电磁辐射仪连续观测，电磁辐射强度值均在安全值以下。

5.结论

（1）对于坚硬不易冒落顶板，采用深孔断顶爆破方法，可对顶板应力集中和积聚的大量弹性能进行有效释放，并能改变顶板的蓄能结构。

第9篇：电磁辐射的基本原理范文

[关键词]红外无损检测；表面温度；红外辐射；热传导

中图分类号：TP274.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0363-01

红外热成像无损检测技术是近年来应用逐渐广泛的一种新兴检测技术。作为一种非接触的无损检测手段，广泛应用于航空航天、机械、医疗、石化等领域.常规的无损检测技术例如超声波探伤、射线探伤、磁粉和渗透探伤等的研究已经很成熟，但仍存在高空、地下架设等无法满足检测要求的情况，具有一定局限性。

红外热成像无损检测技术的创新性在于使用红外测温的方式，不接触被测物体，不破坏温场，以热图像的形式直观准确的反映物体的二维温度场分布，使材料表面下的物理特性通过其表面温度变化反映出来。近几年红外无损检测技术飞速发展，已经成为传统检测方式如激光、超声等技术的补充及替代。该技术也可以与其他检测方式相结合以提高检测的精确度及可靠性。与传统的检测方式相比，该技术的特点如下：

（1）适用范围广，可检测金属及非金属材料；

（2）测量结果的可视性，可以通过图像显示测量结果：

（3）非接触式测量，不会对物体造成污染：

（4）检测面积广，可对大型设备进行整体观测；

（5）检测设备携带方便，适用于现场在线检测；

（6）检测速度快。

一、 红外热成像无损检测原理

（一）基本原理

红外热成像无损检测技术是根据红外辐射的基本原理，通过红外辐射的分析方法对物体内部能量流动情况进行测量，使用红外热成像仪显示检测结果，对缺陷进行直观上的判定。此方法以热传导理论和红外热成像理论为基础。当物体的温度与环境温度存在差异时，就会在物体内部产生热量的流动。如果向该物体注入热量，其中一部分热流必然向内部扩散，使物体表面的温度分布发生变化。

1、对于无缺陷的物体，当热流均匀注入时，热流能够均匀的向内部扩散或从表面扩散，因而表面的温度场分布也是均匀的；

2、当物体内部存在隔热性缺陷时，热流会在缺陷处受阻，造成热量堆积，导致表面出现温度高的局部热区；

3、当物体内部含有导热性缺陷时，物体表面就会出现温度较低的局部冷区。

由以上三种情况可看出，当物体内部存在缺陷时，就会在物体有缺陷区和无缺陷区形成温差。且该温差除了取决于物体材料的热物理性质外，还与缺陷的尺寸、距表面的距离及它的热物理性质有关。由于物体局部温差的存在，必然导致红外辐射强度的不同，利用红外热像仪即可检测出温度的变化状况，进而判断缺陷的情况。

（二）检测理论依据

1、红外热成像理论

高于绝对温度零度的任何物体都会不停地向外界发射电磁波，红外热成像无损检测技术是建立在电磁辐射和热传导理论基础上的一门无损探伤技术。根据物体辐射的特点可以将物体分为绝对黑体和灰体两类，被检测物体辐射都属于灰体辐射。灰体辐射总辐射强度等于同一温度黑体的总辐射强度乘以灰体的发射系数，即灰体辐射满足斯蒂芬波尔兹曼定律。

（1）

式中―灰体发射系数

―斯蒂芬波尔兹曼常数

―物体辐射强度

―物体绝对温度

红外热成像无损检测技术正是利用这个公式，通过红外热像仪接收来自物体的辐射，从而测定物体表面的温度场分布，然后根据温度场的异常分布情况来识别物体内是否存在缺陷。因此，物体具有不同的温度和发射系数，红外热像仪接受来自物体的辐射，便可测定物体表面的温度场分布。

2、热传导理论

热量从物体内温度较高的部位传递到温度较低的部位，或从温度较高的物体传递到与之接触的另一温度较低的物体，此热传递过程称为热传导。物体内部产生导热的起因在于物体各部分之间具有温度差，所以只要确定物体内部温度场，根据傅里叶定律就能确定物体内的热流。

（2）

―单位面积上在温度降低方向上单位时间的热流量

―被测物体导热系数

―被测物体内空间、时间温度分布

上式揭示了热流量与温度之间的关系，对于稳态场和非稳态场都适用。通常用热传导微分方程来描述温度场时空域的内在联系。

（3）

―加载热源项

―被测物体密度

―被测物体比热容

在给定温度梯度的条件下，热流的大小正比于物体的导热系数。因此，在热传导分析中，物体的导热系数是一个很重要的参数，它直接影响物体内热流的大小。各种工程材料的导热系数相差悬殊，最大的是纯金属，最小的是气体和蒸汽，非结晶绝缘体和无机液体的导热系数介于两者之间。

二、检测方式

（一）主动式检测

为了使被测物体失去热平衡，在红外热成像无损检测时为被测物体注入热量。被测物体内部温度不必达到稳定状态，内部温度不均匀时即可进行红外检测的方法即为主动式红外检测。该种检测方式是人为给试样加载热源的同时或延迟一段时间后测量表面的温度场的分布。从而确定金属、非金属、复合材料内部是否存在孔洞、裂缝等缺陷。

（二）被动式检测

被动式红外热成像无损检测利用周围环境的温度与物体温度差，在物体与环境进行热交换时，通过对物体表面发出的红外辐射进行检测缺陷的一种方式。这种检测方法不需要加载热源，一般应用于定性化的检测。被测物本身的温度变化就能显示内部的缺陷。它经常被应用于在线检测电子元器件和科研器件及运行中设备的质量控制。

三、总结

红外热成像检测技术不同于常规的检测手段（如射线、磁粉、超声、涡流、渗透等），可以快速扫描，提高检测效率。作为目前较为成熟的检测技术，脉冲红外热成像技术脉冲能量大，单次检测面积大，检测速度快。锁相红外热成像技术所得的位相图不受物体的表面情况等影响。对于深层缺陷，疲劳损伤和微小缺陷可以达到较好的检测深度，同时锁相红外热成像的位相延迟和物体的缺陷深度和锁相频率有关，当知道锁相频率和位相延迟就可以求出缺陷的深度。

在实际应用中，两种技术可以互补使用，对于具体的物体和具体的检测要求可选择不同方案。由于被测物体温度场变化迅速，仪器精度和灵敏度受外界影响较大。而且对仪器的设置、环境和被测物体表面等要求严格，这些因素决定了使用红外热成像无损检测方法后，可使用常规无损检测手段进行复检，以提高检测的正确性。

参考文献：

[1] 梅林，王裕文，薛锦.红外热成像无损检测缺陷的一种新方法[J].红外与毫米波学报，2000.

[2] 王康印.红外检测[M].国防工业出版社，1986

[3] 宗明成，全宏庆.红外热成像无损探伤技术的应用研究[J].北方交通大学学报，1993.

[4] 王迅，金万平，张存林.红外热波无损检测技术及其发展[J].无损检测，2004.

[5] 程玉兰.红外诊断现场使用技术[M].机械工业出版社，2002.

[6] 杨黎俊，耿完祯.红外热像检测中的缺陷大小评估[J].无损检测，1999.