《模块流量检测下》PPT课件.ppt

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1、机、电类传感器与检测技术项目教程模块五、流量检测模块五、流量检测 课件统一书号：统一书号：ISBN ISBN 978-7-111-48817-0 课程配套网站www.sensor-或或 2015年年2月第月第1版版（作者：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫）（作者：梁森、黄杭美、王明霄、王侃夫）12/4/20221本模块介绍本模块介绍“流量流量”的基本概念、的基本概念、节流式流节流式流量计量计、超声波式流量计，超声波式流量计，还介绍了还介绍了电磁兼容原电磁兼容原理理以及以及电磁式流量计电磁式流量计、科里奥利流量计科里奥利流量计。内容简介内容简介今天是：今天是：12/4/202212/4/2022現現

2、在在時間時間是：是：15:4615:4612/4/20222模块五、流量检测模块五、流量检测 目录目录进入进入进入进入进入进入进入进入进入进入知识链接、流量的基本概念知识链接、流量的基本概念项目一、节流式流量计项目一、节流式流量计项目二、超声波式流量计项目二、超声波式流量计项目三、流量变送器的电磁兼容试验项目三、流量变送器的电磁兼容试验拓展阅读一拓展阅读一 电磁式流量计电磁式流量计拓展阅读二拓展阅读二 科里奥利质量式流量计科里奥利质量式流量计12/4/20223项目三项目三 流量变送器的电磁兼容试验流量变送器的电磁兼容试验【项目教学目标项目教学目标】知识目标知识目标1）熟悉电磁兼容原理。）熟悉

3、电磁兼容原理。2）熟悉电磁兼容防护技术。）熟悉电磁兼容防护技术。技能目标技能目标掌握常用电磁兼容试验方法。掌握常用电磁兼容试验方法。回目录回目录現現在在時間時間是：是：15:4615:4612/4/20224任务一任务一 认识认识EMC一、电磁兼容定义一、电磁兼容定义EMC电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的各种设备都能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的各种设备都能正常工作又互不干扰，达到正常工作又互不干扰，达到“兼容兼容”状态状态。也可以表达为：也可以表达为：电子设备在规定的电磁干扰环境中能电子设备

4、在规定的电磁干扰环境中能按照原设计要求正常工作的能力，并且也不向处于同一按照原设计要求正常工作的能力，并且也不向处于同一环境中的其他设备释放超过允许范围的电磁干扰环境中的其他设备释放超过允许范围的电磁干扰。电磁兼容包括电磁兼容包括电磁干扰电磁干扰EMI、电磁耐受性或电磁抗扰电磁耐受性或电磁抗扰度度EMS等几个部分。等几个部分。EMI是指：电气设备本身在执行应是指：电气设备本身在执行应有功能的过程中，所产生的不利于其他系统的电磁噪声有功能的过程中，所产生的不利于其他系统的电磁噪声；而而EMS是指：电气设备在执行应有功能的过程中，不会是指：电气设备在执行应有功能的过程中，不会因周围电磁干扰而产生性

5、能劣化的能力因周围电磁干扰而产生性能劣化的能力。12/4/20225部分电磁兼容的国家标准部分电磁兼容的国家标准1.1.基础类标准基础类标准 GBGBT 4365-1995 T 4365-1995 电磁兼容术语电磁兼容术语 GBGBT 6113-1995 T 6113-1995 无线电干扰和抗扰度测量设备规范无线电干扰和抗扰度测量设备规范 GB 3907-83*GB 3907-83*工业无线电干扰基本测量方法工业无线电干扰基本测量方法 GB 4859-84*GB 4859-84*电气设备的抗扰度性基本测量方法电气设备的抗扰度性基本测量方法 GBGBT 15658-1995 T 15658-19

6、95 城市无线电噪声测量方法城市无线电噪声测量方法 2.2.通用类标准通用类标准 GB 8702-88 GB 8702-88 电磁辐射防护规定电磁辐射防护规定GBGBT 13926.1-92 T 13926.1-92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性总论工业过程测量和控制装置的电磁兼容性总论 GBGBT T 13926.2-92 13926.2-92 工工业业过过程程测测量量和和控控制制装装置置的的电电磁磁兼兼容容性性静静电放电要求电放电要求 GBGBT13926.3-92 T13926.3-92 工工业业过过程程测测量量和和控控制制装装置置的的电电磁磁兼兼容容性性辐辐射电磁场要求射电磁场要

7、求 GBGBT T 13926.4-92 13926.4-92 工工业业过过程程测测量量和和控控制制装装置置的的电电磁磁兼兼容容性性电快速瞬变脉冲群要求电快速瞬变脉冲群要求 GBGBT T 14431-93 14431-93 无无线线电电业业务务要要求求的的信信号号/干干扰扰保保护护比比和和最最小小可用场强；可用场强；3.3.产品类产品类（略）；（略）；4.4.系统类系统类（略）（略）12/4/20226二、电磁干扰的来源二、电磁干扰的来源 电电磁磁干干扰扰源源分分为为两两大大类类：自自然然界界干干扰扰源源和和人人为为干干扰源扰源，后者是检测系统的主要干扰源。，后者是检测系统的主要干扰源。1）

8、自自然然界界干干扰扰源源包包括括地地球球外外层层空空间间的的宇宇宙宙射射电电噪噪声声、太太阳阳耀耀斑斑辐辐射射噪噪声声以以及及大大气气层层的的天天电电噪噪声声。后后者者的的能能量量频频谱谱主主要要集集中中在在30MHz以以下下，对对检检测测系系统统的的影响较大。影响较大。2）人人为为干干扰扰源源又又可可分分为为有有意意发发射射干干扰扰源源和和无无意意发发射干扰射干扰源。源。12/4/20227自然界干扰源和人为干扰源自然界干扰源和人为干扰源X光机的高压电源产生光机的高压电源产生大功率高频干扰大功率高频干扰 闪电产生电磁场干扰闪电产生电磁场干扰12/4/20228人为干扰源人为干扰源雷达会产生大

9、功率高频干扰雷达会产生大功率高频干扰 变电站会产生变电站会产生50Hz的高次的高次 谐谐波干扰以及电晕波干扰以及电晕放电干扰。放电干扰。12/4/20229检测系统受到外部电磁干扰示意图检测系统受到外部电磁干扰示意图移动通讯电力线电力线雷电雷电电台电台电视台电视台交流供电电路交流供电电路电动机电动机移动通移动通信设备信设备天体电磁辐射天体电磁辐射12/4/202210 检测检测系统电系统电磁干扰磁干扰的主要的主要传播路传播路径径12/4/202211电吹风机干扰电视机的演示电吹风机干扰电视机的演示 电吹风机产电吹风机产生的电磁波干生的电磁波干扰以两种途径扰以两种途径到达电视机：到达电视机：一是

10、一是以空间以空间电磁场传输的电磁场传输的方式由电视机方式由电视机的天线接收的天线接收；二是二是通过通过共用的电源插共用的电源插座座。12/4/202212电磁干扰三要素电磁干扰三要素图图5-31 电磁干扰三要素之间的关系电磁干扰三要素之间的关系消除或减弱电磁干扰的方法：消除或减弱电磁干扰的方法：（1 1）消除或抑制干扰源：积极、主动的措施是消）消除或抑制干扰源：积极、主动的措施是消除干扰源。除干扰源。（2 2）切断干扰途径：提高绝缘性能、采用光耦合）切断干扰途径：提高绝缘性能、采用光耦合器、采用退耦、滤波电路、静电屏蔽、磁屏蔽、电磁器、采用退耦、滤波电路、静电屏蔽、磁屏蔽、电磁屏蔽等。屏蔽等。

11、（3 3）削弱接受回路对干扰的敏感性：降低输入阻）削弱接受回路对干扰的敏感性：降低输入阻抗、尽量采用数字电路等。抗、尽量采用数字电路等。12/4/202213由磁场耦合引起的干扰由磁场耦合引起的干扰 防止磁场耦合干扰途径的办防止磁场耦合干扰途径的办法有：法有：使信号线使信号线远离强电流干远离强电流干扰源扰源，从而减小互感量，从而减小互感量M；采采用铁质低频磁屏蔽用铁质低频磁屏蔽，从而减小，从而减小信号线感受到的磁场；信号线感受到的磁场；采用绞采用绞扭导线使引入到信号处理电路扭导线使引入到信号处理电路两端的干扰电压大小相等、相两端的干扰电压大小相等、相位相同位相同，使差模干扰，使差模干扰转变成共

12、转变成共模干扰模干扰 。C型变压器的漏感型变压器的漏感比比E型小型小4对双绞扭线对双绞扭线12/4/202214由电焊引起的干扰由电焊引起的干扰 电焊机二次侧电缆产生强磁电焊机二次侧电缆产生强磁场干扰场干扰磁场交链磁场交链信号线信号线12/4/202215采用双绞扭导线，能将磁场耦合干扰采用双绞扭导线，能将磁场耦合干扰转换成共模电压转换成共模电压a）双绞扭导线抗干扰原理图）双绞扭导线抗干扰原理图 b）带低频磁屏蔽的双绞扭屏蔽线）带低频磁屏蔽的双绞扭屏蔽线1低频磁屏蔽软铁管低频磁屏蔽软铁管 2PVC塑料保护外套塑料保护外套3铜网编织屏蔽层（接地）铜网编织屏蔽层（接地）4双绞扭电缆双绞扭电缆 5多

13、股铜心线多股铜心线12/4/202216由高频电磁场辐射引起的干扰由高频电磁场辐射引起的干扰 高高频频辐辐射射耦耦合合是是以以电电磁磁场场的的形形式式，通通过过辐辐射射途途径径，将电磁能量从干扰源，经辐射空间传输到检测设备。将电磁能量从干扰源，经辐射空间传输到检测设备。1）天天线线与与天天线线间间的的辐辐射射耦耦合合：干干扰扰源源和和检检测测设设备备中中，较较长长的的输输出出信信号号线线、控控制制线线、输输入入信信号号线线等等，都都可可以以看看成成一一段段发发射射天天线线或或接接收收天天线线，均均能能发发射射和和接收电磁波，它们之间形成天线辐射耦合干扰。接收电磁波，它们之间形成天线辐射耦合干扰

14、。12/4/202217由高频电磁场辐射引起的干扰（续）由高频电磁场辐射引起的干扰（续）2）电电磁磁场场对对导导线线的的感感应应耦耦合合：干干扰扰源源的的每每一一根根导导线线都都由由输输入入端端阻阻抗抗、输输出出端端阻阻抗抗和和返返回回阻阻抗抗构构成成一一个个回回路路。干扰沿导线产生电磁辐射而进入检测设备干扰沿导线产生电磁辐射而进入检测设备。3）电电磁磁场场对对闭闭合合回回路路的的耦耦合合：检检测测设设备备中中的的某某些些闭闭合合回回路路的的长长度度约约等等于于电电磁磁场场波波长长的的1/4时时，干干扰扰源源的的电电磁磁场场与与闭闭合合回回路路之之间间的的电电磁磁耦耦合合加加大大，将将在在闭闭

15、合合回回路路中产生较大的干扰电流。中产生较大的干扰电流。12/4/202218任务二任务二 流量变送器的流量变送器的EMCEMC试验及防护试验及防护EMC试验主要试验主要内容内容有：有：电源电压暂降和短时中断、电源电压暂降和短时中断、脉冲串（脉冲串（“电快速瞬变电快速瞬变”）、静电放电静电放电、电磁场辐射抗电磁场辐射抗扰度扰度等。等。抗扰度试验包括：抗扰度试验包括：静电放电抗扰度试验；静电放电抗扰度试验；射频电磁场辐射抗扰度试验；射频电磁场辐射抗扰度试验；电快速瞬变脉冲群抗扰度试验；电快速瞬变脉冲群抗扰度试验；浪涌抗扰度试验；浪涌抗扰度试验；射频场感应的传导骚扰抗扰度试验；射频场感应的传导骚扰

16、抗扰度试验；工频磁场抗扰度试验；工频磁场抗扰度试验；脉冲磁场抗扰度试验；脉冲磁场抗扰度试验；阻尼振荡磁场抗扰度试验；阻尼振荡磁场抗扰度试验；12/4/202219EMCEMC试验主要内容（续）试验主要内容（续）电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验；电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验；振荡波抗扰度试验；振荡波抗扰度试验；交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰交流电源端口谐波、谐间波及电网信号的低频抗扰度试验；度试验；电压波动抗扰度试验；电压波动抗扰度试验；频率范围频率范围0150kHz的传导共模骚扰抗扰度试验；的传导共模骚扰抗扰度试验；直流电源输入端口纹波抗扰度试验；直流电源输入端口

17、纹波抗扰度试验；横电波波导的发射和抗扰度试验；横电波波导的发射和抗扰度试验；三相不平衡抗扰度试验；三相不平衡抗扰度试验；电源频率变化抗扰度试验；电源频率变化抗扰度试验；直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度试验。抗扰度试验。12/4/202220一、电源电压暂降和短时中断试验及防护一、电源电压暂降和短时中断试验及防护1试验方法试验方法该该干扰是在电源电压短时间降至很低（甚至完全消失干扰是在电源电压短时间降至很低（甚至完全消失），但很快恢复等情况下产生的干扰），但很快恢复等情况下产生的干扰。这种干扰产生的。这种干扰产生的原因多数是由于电源回

18、路中，其他大功率用电器起动造原因多数是由于电源回路中，其他大功率用电器起动造成成电压下降电压下降，或，或断路器断开又重合闸断路器断开又重合闸引起的。有时甚至引起的。有时甚至会会出现两次或更多次连续的暂降或中断出现两次或更多次连续的暂降或中断。通常使用一个。通常使用一个专用的，能够降低专用的，能够降低50Hz交流电源电压多个周期或半周期交流电源电压多个周期或半周期幅值的试验发生器来进行试验。幅值的试验发生器来进行试验。12/4/202221试验方法（续）试验方法（续）2试验程序试验程序1）电源电压为标称值的）电源电压为标称值的80%时，持续时间为时，持续时间为5s。2）在一周期内输出电压降到标称

19、值的）在一周期内输出电压降到标称值的50%处，持续处，持续10次。次。3)在半周期内电压降至在半周期内电压降至0,以以10s为时间间隔为时间间隔,重复重复10次次。12/4/202222二、脉冲串（电快速瞬变）试验及防护二、脉冲串（电快速瞬变）试验及防护1试验方法试验方法电快速瞬变脉冲群简称电快速瞬变脉冲群简称EFT。脉冲群持续时间为脉冲群持续时间为15ms，脉冲群的间隔为，脉冲群的间隔为300ms，单个脉冲宽度为，单个脉冲宽度为50ns，脉冲上升沿为脉冲上升沿为5ns。脉冲串分别施加于变送器的电源线脉冲串分别施加于变送器的电源线（1kV）以及以及I/O电路通信线（电路通信线（0.5kV），）

20、，记录显示器的记录显示器的输出变化量。输出变化量。12/4/202223浪涌冲击试验浪涌冲击试验信号电缆用的信号电缆用的耦合解耦网络耦合解耦网络接接电网电网接辅助设备接辅助设备EUT与发生器或耦合器与发生器或耦合器之间的电缆小于之间的电缆小于2米米保护地线要能够保护地线要能够承受浪涌电流承受浪涌电流EUT电源与浪涌高压电源与浪涌高压(1kV)电源连接电源连接,持续持续50s,5000次次12/4/202224浪涌冲击试验布置图浪涌冲击试验布置图12/4/2022252 2脉冲串（电快速瞬变）的防护脉冲串（电快速瞬变）的防护RC低通滤波器低通滤波器a）双节不平衡式）双节不平衡式RC低通滤波器低通

21、滤波器 b）低通滤波器图形符号）低通滤波器图形符号RC低通滤波电路的时间常数约为单个脉冲宽度低通滤波电路的时间常数约为单个脉冲宽度（50ns）的）的2倍倍，可以滤除，可以滤除80%以上的脉冲干扰。以上的脉冲干扰。如果如果低通滤波电路的时间常数太大，将影响信号的正常突变低通滤波电路的时间常数太大，将影响信号的正常突变。12/4/202226交流电源滤波器的内部电路交流电源滤波器的内部电路100 H电电感感、0.1 F电电容容组组成成高高频频滤滤波波器器，用用于于吸吸收收从从电电源源线线传传导导进进来来的的中中短短波波段段的的高高频频噪噪声声干干扰扰；图图中中两两只只对对称称的的5mH电电感感是是

22、由由绕绕在在同同一一只只铁铁心心两两侧侧、匝匝数数相相等等的的电电感感绕绕组组构构成成的的，称称为为共共模模电电感感，用用于于吸吸收收因因电电源源波波形形畸畸变变而而产产生生的的谐谐波波干干扰扰；图图中中的的压压敏敏电电阻阻RU用于吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰用于吸收因雷击等引起的浪涌电压干扰。12/4/2022272 2级交流电源滤波器的内部电路级交流电源滤波器的内部电路共模电感共模电感差模电感差模电感共模电容共模电容12/4/202228交流电源滤波器外形（交流电源滤波器外形（续）续）用户可根据用户可根据需要，选择内需要，选择内部包含一级部包含一级LC或或两级两级LCLC，甚，甚至至三级

23、三级LC的电的电源滤波器。使源滤波器。使用时用时外壳需要外壳需要良好接大地良好接大地。右图的电源右图的电源滤波器面板上滤波器面板上共画有几级共画有几级LC滤波电路？滤波电路？12/4/202229交流电源滤波器外形交流电源滤波器外形带带交流电源交流电源 滤波器的插座滤波器的插座12/4/202230开关电源内部的电源滤波器开关电源内部的电源滤波器 共模电感共模电感共模电容共模电容差模差模电容电容12/4/202231电源滤波器中的共模电感电源滤波器中的共模电感当当50Hz负载大电流负载大电流流经共模电感时，由于流经共模电感时，由于进线与出进线与出线产生的磁场方向相反，相互抵消线产生的磁场方向相

24、反，相互抵消，不会产生交流压降不会产生交流压降，但共模电感但共模电感对高频共模干扰却有较大的感抗对高频共模干扰却有较大的感抗。三相共模电感三相共模电感单相共模电感单相共模电感12/4/202232交流电源滤波器的使用效果交流电源滤波器的使用效果使用电源滤波器前观察到的干扰使用电源滤波器前观察到的干扰使用电源滤波器后使用电源滤波器后干扰消失干扰消失12/4/2022333.3.直流电源滤波器直流电源滤波器 直流电源往往为几个电路所共用直流电源往往为几个电路所共用,为了为了避免通过电源避免通过电源内阻造成几个电路间互相干扰内阻造成几个电路间互相干扰,应在每个电路的直流电应在每个电路的直流电源上加上

25、源上加上RC或或LC退耦滤波器退耦滤波器。下图中的。下图中的电解电容用来电解电容用来滤除低频噪声滤除低频噪声,电解电容旁边并联一个电解电容旁边并联一个0.010.1 F的磁的磁介电容或独石电容介电容或独石电容,用来滤除高频噪声用来滤除高频噪声。12/4/202234磁珠（磁珠（FBFB）铁氧体磁珠由铁氧体磁珠由磁滞损耗较大的铁氧体（铁镁或铁镍磁滞损耗较大的铁氧体（铁镁或铁镍合金材料）烧结而成合金材料）烧结而成,力学性能与陶瓷相似，颜色为银力学性能与陶瓷相似，颜色为银灰色，中间有孔洞。灰色，中间有孔洞。低频输入信号线或电源线穿过磁低频输入信号线或电源线穿过磁珠。磁珠与导线共同构成一个珠。磁珠与导

26、线共同构成一个L L、R R串联等效阻抗串联等效阻抗。电电感感L L大约在几微亨到几十微亨之间大约在几微亨到几十微亨之间。在中频段时，磁心的磁导率在中频段时，磁心的磁导率较高，较高，L L较大，相当于较大，相当于一个高一个高Q Q特性的电感性低通滤波器特性的电感性低通滤波器；随着频率的升高随着频率的升高,磁珠的磁导率降低磁珠的磁导率降低,R Rd d增加较快增加较快,叠加在直流或低频信叠加在直流或低频信号上的高频（号上的高频（FRFR）和尖峰干扰信号转化为热能的形式）和尖峰干扰信号转化为热能的形式而被耗散掉而被耗散掉，起到滤波作用。，起到滤波作用。12/4/202235磁珠（磁珠（FBFB）单

27、相电源线单相电源线、三相电源线三相电源线、信号线信号线穿过磁珠穿过磁珠示意图示意图12/4/202236三、静电放电试验三、静电放电试验1试验方法试验方法在施加静电的条件下，观察静态流量示值的变化。在施加静电的条件下，观察静态流量示值的变化。（1）接触放电：静电放电发射枪直接施加在机壳上）接触放电：静电放电发射枪直接施加在机壳上能接触到的金属部件，将直流电压逐步升高，直至对地能接触到的金属部件，将直流电压逐步升高，直至对地产生火花放电（不应超过产生火花放电（不应超过6kV）。连续放电的时间间隔）。连续放电的时间间隔为为10s。共进行。共进行20次试验，次试验，10次正极，次正极，10次负极。次

28、负极。（2）空气放电：如果机壳是非导体，就没有能用于）空气放电：如果机壳是非导体，就没有能用于接触放电的导电部位，则将接触放电的导电部位，则将8kV直流电压施加到绝缘的直流电压施加到绝缘的水平或垂直的耦合面上，记录显示器的输出变化量。水平或垂直的耦合面上，记录显示器的输出变化量。12/4/20223712/4/202238手持式手持式静电接触静电接触放电试验放电试验示意图示意图26kV12/4/202239电子电子产品静电放电（产品静电放电（ESD）抗扰度）抗扰度试验试验 ESD是是EMC的重要的试验之一。的重要的试验之一。静电放电发生器适静电放电发生器适用于测试电子设备的抗静电放电（用于测试

29、电子设备的抗静电放电（ESD）能力）能力。接触放。接触放电（电（CD）和空气放电（）和空气放电（AD）的）的输出电压输出电压020KV可调可调。放电方式可以：单次放电方式可以：单次、1次次/秒和秒和20次次/秒脉冲选择秒脉冲选择。12/4/202240静电接触放电试验示意图（静电接触放电试验示意图（26kV）接触放电有着极其接触放电有着极其陡峭的上升时间陡峭的上升时间，放电电流波形放电电流波形中包含了极其丰富的谐波成分中包含了极其丰富的谐波成分，能取得更加严格的测，能取得更加严格的测试结果。试结果。12/4/2022412 2静电放电的防护静电放电的防护a）干扰源（带电体）通过电场感应干扰仪器

30、）干扰源（带电体）通过电场感应干扰仪器A b）仪器）仪器B放在静电屏蔽盒内，不受带电体的干扰放在静电屏蔽盒内，不受带电体的干扰12/4/202242四、电磁场辐射抗扰度试验及防护四、电磁场辐射抗扰度试验及防护1试验方法：在试验方法：在电波暗室电波暗室或或GTEM吉赫兹横电磁波吉赫兹横电磁波小室小室中，将变送器与电源、接线盒、二次仪表、显示器、中，将变送器与电源、接线盒、二次仪表、显示器、I/O接口、总线等设备正常连接起来，接口、总线等设备正常连接起来，通电后放置于与通电后放置于与发射天线距离为发射天线距离为3m的位置的位置。打开射频干扰功率放大器，。打开射频干扰功率放大器，将干扰场强调至将干扰

31、场强调至3V/m，频率从频率从80MHz逐渐升高到逐渐升高到2000MHz，调制调制1kHz的正弦波，调幅度为的正弦波，调幅度为80%。记录。记录显示器的输出变化量。显示器的输出变化量。图图5-38电磁辐射试验电磁辐射试验设备布置设备布置12/4/202243电波暗室的布置电波暗室的布置(图图5-185-18)12/4/202244EMI测试中试验台布置图测试中试验台布置图12/4/202245各种传输线各种传输线各种传输线各种传输线射频电磁场射频电磁场传导传导抗扰度抗扰度实验室的布置实验室的布置电磁钳电磁钳电流钳电流钳12/4/202246传导干扰实验室传导干扰实验室 12/4/202247

32、用于传导试验的屏蔽室用于传导试验的屏蔽室 （不必设置角锥）（不必设置角锥）12/4/202248便携手持式便携手持式EMI测试仪表测试仪表交直流电场、磁场检测仪表交直流电场、磁场检测仪表（接收测头未画出）（接收测头未画出）12/4/202249手持场强仪手持场强仪交流电场计交流电场计12/4/2022502 2电磁场辐射的防护电磁场辐射的防护（1）接地：将传感器、信号调理电路的公共参考端）接地：将传感器、信号调理电路的公共参考端接地，可以将电磁场辐射引入大地。接地，可以将电磁场辐射引入大地。（2）静电屏蔽：将有关电路放置于接地的金属壳体）静电屏蔽：将有关电路放置于接地的金属壳体内，可以将电磁场

33、辐射引入大地。内，可以将电磁场辐射引入大地。（3）高频磁屏蔽：将有关电路放置于导电良好的金）高频磁屏蔽：将有关电路放置于导电良好的金属壳体内，可以在金属壳体表面感应出与辐射干扰同频属壳体内，可以在金属壳体表面感应出与辐射干扰同频率的电涡流，从而消耗了电磁场辐射的能量。率的电涡流，从而消耗了电磁场辐射的能量。（4）信号传输线屏蔽：采用双绞扭导线可以使信号）信号传输线屏蔽：采用双绞扭导线可以使信号传输线吸收的电磁场辐射干扰形成电压大小相等、相位传输线吸收的电磁场辐射干扰形成电压大小相等、相位相同的干扰信号，称为共模干扰。相同的干扰信号，称为共模干扰。抗共模抑制比较高的抗共模抑制比较高的电压放大器可

34、以抑制此共模干扰。电压放大器可以抑制此共模干扰。将信号传输线穿入到将信号传输线穿入到接地的铁管中，能进一步抑制电磁场辐射干扰接地的铁管中，能进一步抑制电磁场辐射干扰。12/4/202251屏蔽技术屏蔽技术 利用利用金属材料制成金属材料制成容器容器，将需要防护的将需要防护的电路包围在其中电路包围在其中，可，可以防止电场或磁场耦以防止电场或磁场耦合干扰的方法称为屏合干扰的方法称为屏蔽。蔽。屏蔽可分为屏蔽可分为静电屏静电屏蔽蔽、低频磁屏蔽低频磁屏蔽和和电电磁屏蔽磁屏蔽等几种。根据等几种。根据不同的对象，使用不不同的对象，使用不同的屏蔽方式。同的屏蔽方式。未加屏蔽罩时，中频变压未加屏蔽罩时，中频变压器

35、线圈易受外界干扰。器线圈易受外界干扰。加屏蔽罩后的中频变压器加屏蔽罩后的中频变压器12/4/202252 静电屏蔽静电屏蔽 静电屏蔽是静电屏蔽是用铜或铝等用铜或铝等导电性良好的金属为材料导电性良好的金属为材料制作成封闭的金属容器制作成封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使蔽的电路置于其中，使外外部干扰电场的电力场不影部干扰电场的电力场不影响其内部的电路响其内部的电路。反之，反之，内部电路产生的电力线也无法影响外电路内部电路产生的电力线也无法影响外电路。静电屏蔽的容器器壁上静电屏蔽的容器器壁上允许有较小的孔洞允许有较小的孔洞（作为引线孔（作为引线孔或调试

36、孔）它对屏蔽的影响不大。或调试孔）它对屏蔽的影响不大。12/4/202253静电屏蔽原理静电屏蔽原理 a）带电体（干扰源）通过电场感应干扰仪器）带电体（干扰源）通过电场感应干扰仪器A b）仪器）仪器B放在静电屏蔽盒内，不受带电体的干扰放在静电屏蔽盒内，不受带电体的干扰c）带电体放在接地的静电屏蔽盒内，而盒外无电力线）带电体放在接地的静电屏蔽盒内，而盒外无电力线 12/4/202254各种静电屏蔽各种静电屏蔽 仪器设备的屏蔽仪器设备的屏蔽外外壳最好接地壳最好接地屏蔽面板允许小孔屏蔽面板允许小孔12/4/202255各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续）自制的自制的屏蔽紫屏蔽紫铜铜罩罩有孔的金属有孔

37、的金属通风屏蔽窗通风屏蔽窗12/4/202256各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续）开关电源采用带孔的屏开关电源采用带孔的屏蔽外壳，既可蔽外壳，既可防止电磁干防止电磁干扰外泄扰外泄，又可，又可散热散热。12/4/202257各种静电屏蔽（续）各种静电屏蔽（续）带调试孔的屏蔽盒带调试孔的屏蔽盒12/4/202258屏蔽用的导电硅橡胶屏蔽用的导电硅橡胶铁镍镀银微珠复合粉铁镍镀银微珠复合粉末与硅橡胶混合硫化，末与硅橡胶混合硫化，可制作可制作导电硅橡胶导电硅橡胶。可可覆盖在被保护体上，或覆盖在被保护体上，或者作为柔软的密封条，者作为柔软的密封条，可以起静电屏蔽作用。可以起静电屏蔽作用。优良的导电硅胶的

38、体优良的导电硅胶的体积电阻率可以达到积电阻率可以达到0.01cm，矫顽力矫顽力1kOe，饱和磁化强度饱和磁化强度1.2emumL。100MHz时的衰减仍时的衰减仍可达到可达到40dB(1/100)。12/4/202259屏蔽线屏蔽线 三绞扭屏蔽线三绞扭屏蔽线铜芯铜芯4对对双绞扭屏蔽线双绞扭屏蔽线(铝质铝质屏蔽层屏蔽层接地接地）聚氟乙烯聚氟乙烯绝缘层绝缘层屏蔽层吸收能量屏蔽层吸收能量(涡流损耗涡流损耗)、反射能反射能量量(电磁波在屏蔽体上的界面反射电磁波在屏蔽体上的界面反射)和和抵抵消能量消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，抵消部分干扰电磁波电磁场，抵消部分干扰电

39、磁波)铜线编织网铜线编织网（必须接地）（必须接地）12/4/202260 低频磁屏蔽低频磁屏蔽 低频磁屏蔽是用来低频磁屏蔽是用来隔离低频（主要指隔离低频（主要指50Hz）磁场磁场和和固固定磁场（也称静磁场，其幅度、方向不随时间变化，如定磁场（也称静磁场，其幅度、方向不随时间变化，如永久磁铁产生的磁场）永久磁铁产生的磁场）耦合干扰的有效措施。耦合干扰的有效措施。静电屏蔽线或静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。静电屏蔽线或静电屏蔽盒对低频磁场不起隔离作用。必须必须采用高导磁材料作屏蔽层采用高导磁材料作屏蔽层，以便，以便让低频干扰磁力线让低频干扰磁力线只从磁阻很小的磁屏蔽层上通过只从磁阻很小的磁屏蔽层

40、上通过，使低频磁屏蔽层内部，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。有时还将屏蔽线的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。有时还将屏蔽线穿在穿在接地接地的铁质蛇皮管或普通铁管内，的铁质蛇皮管或普通铁管内，同时达到静电屏同时达到静电屏蔽蔽和和低频屏蔽低频屏蔽的目的。的目的。12/4/202261低频磁屏蔽示意图低频磁屏蔽示意图150Hz变压器铁心变压器铁心 2主磁通主磁通 3漏磁通漏磁通 4导磁材料屏蔽层导磁材料屏蔽层 5内部电路内部电路 12/4/202262磁屏蔽示意图磁屏蔽示意图主磁通主磁通 1被保护内部电路被保护内部电路 2双层磁屏蔽（外层低磁导率、高饱和的铁磁材料双层磁屏蔽（外层

41、低磁导率、高饱和的铁磁材料，内层是高磁导率、低饱和铁磁材料内层是高磁导率、低饱和铁磁材料）12/4/202263用于低频磁屏蔽的铁质外壳用于低频磁屏蔽的铁质外壳多数仪器的外壳采用导磁材料多数仪器的外壳采用导磁材料（例如：铁质机壳）作屏蔽层（例如：铁质机壳）作屏蔽层，让低频干扰磁力线从磁阻很小的让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过磁屏蔽层上通过，使受外壳保护，使受外壳保护的内部电路免受低频磁场耦合干的内部电路免受低频磁场耦合干扰的影响。扰的影响。如果将外壳接地，则如果将外壳接地，则同时达到静电屏蔽和低频磁屏蔽同时达到静电屏蔽和低频磁屏蔽的目的的目的。12/4/202264 高频高频电磁屏蔽

42、电磁屏蔽 高频电磁屏蔽是高频电磁屏蔽是采用导电良好的采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等等不不同的外形，将被保护的电路包围在同的外形，将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰其中。它屏蔽的干扰对象是对象是100kHz以上磁场以上磁场。干扰源产生的高频磁场遇到导电干扰源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就良好的电磁屏蔽层时，就在其外表在其外表面感应出同频率的电涡流面感应出同频率的电涡流，从而，从而消消耗了高频干扰源磁场的能量耗了高频干扰源磁场的能量。其次，。其次，电涡流也将产生一个新的磁场，抵电涡流也将产生一个新的磁场，抵消了一部分干扰磁场的能量，从而消了一

43、部分干扰磁场的能量，从而使电磁屏蔽层内部的使电磁屏蔽层内部的电路免受高频电路免受高频干扰磁场的影响干扰磁场的影响。镀铜镀铜电电磁屏蔽盒磁屏蔽盒12/4/202265EMC测试中的测试中的电磁屏蔽电磁屏蔽被测物的上、左、右墙体和地板，均设置被测物的上、左、右墙体和地板，均设置镍锌铁锰组成的锥形截尖铁氧体吸波材料镍锌铁锰组成的锥形截尖铁氧体吸波材料12/4/202266各种吸波材料各种吸波材料 劈形吸波材料劈形吸波材料铁氧体复合材料的大形角锥铁氧体复合材料的大形角锥12/4/202267屏蔽室屏蔽室 导电导电PVC地板地板 用于防静电及用于防静电及 底底部部屏蔽屏蔽电磁干扰信号无法穿电磁干扰信号无

44、法穿透钢板屏蔽室透钢板屏蔽室12/4/202268电磁兼容电磁兼容实验室的天线实验室的天线 天线是一种能将信天线是一种能将信号源射频功率发射到号源射频功率发射到空间空间，或截获空间电或截获空间电磁场转变为电信号的磁场转变为电信号的转换器转换器。“三米法三米法”和和“十米法十米法”暗室天暗室天线的高度分别为线的高度分别为1.8m 和和3m，与被测物的与被测物的距离分别为距离分别为3m和和10m。12/4/202269辐射干扰测试室天线与被测试设备的关系辐射干扰测试室天线与被测试设备的关系被被测试仪器测试仪器天线天线射频功率源射频功率源或或射频接收机射频接收机平板吸波材料平板吸波材料12/4/20

45、2270新产品在新产品在电波暗室电波暗室中进行中进行电磁兼容试验电磁兼容试验12/4/202271新产品在电波暗室中新产品在电波暗室中进行电磁兼容试验进行电磁兼容试验(续续)12/4/202272空调的电磁辐射试验空调的电磁辐射试验空调室内机在空调室内机在电波暗室电波暗室中进行中进行电磁兼容试验电磁兼容试验12/4/202273笔记本电脑及显示器的辐射抗扰度测试笔记本电脑及显示器的辐射抗扰度测试 12/4/202274军用屏蔽帐篷军用屏蔽帐篷几种用几种用导电纤维材导电纤维材料编织而成的军用料编织而成的军用电磁屏蔽器材电磁屏蔽器材便携便携军用军用 电子方舱电子方舱屏蔽通信车屏蔽通信车12/4/2

46、02275防防电磁波屏蔽围裙电磁波屏蔽围裙几种用几种用导电纤维材料编织而成的导电纤维材料编织而成的电磁屏蔽服电磁屏蔽服辐射源辐射源防电磁波防电磁波屏蔽服装屏蔽服装防电磁波屏蔽防电磁波屏蔽围裙的使用围裙的使用12/4/202276电磁兼容电磁兼容试验报告试验报告 12/4/202277检测系统的电磁兼容试验整改措施检测系统的电磁兼容试验整改措施(简述简述)若电磁兼容试验没有达标若电磁兼容试验没有达标，可按本，可按本PPT所述的电磁兼所述的电磁兼容方法，采取多种措施，例如：容方法，采取多种措施，例如：加强屏蔽加强屏蔽：在屏蔽体的装配面涂导电胶在屏蔽体的装配面涂导电胶；在装配面处在装配面处加导电衬垫

47、。导电衬垫可以是编织的金属丝线、硬度较加导电衬垫。导电衬垫可以是编织的金属丝线、硬度较低易于塑型的软金属低易于塑型的软金属(铜、铅等铜、铅等)等。等。调整设备电缆走向和排列调整设备电缆走向和排列：做到不同类型的电缆相互做到不同类型的电缆相互隔离隔离,改变小信号或高频信号电缆为带屏蔽的电缆改变小信号或高频信号电缆为带屏蔽的电缆.改变改变普通的大电流信号或数据传输信号电缆为对称绞线电缆普通的大电流信号或数据传输信号电缆为对称绞线电缆在设备电源在设备电源、输入线上串联滤波器输入线上串联滤波器和和磁珠磁珠。加强接地加强接地的机械性能的机械性能：降低接地电阻降低接地电阻，系统，系统整体整体良好良好接地。

48、接地。加强加强线路板的绝缘性。线路板的绝缘性。使用光耦使用光耦，阻断共模干扰回路等。，阻断共模干扰回路等。12/4/202278拓展阅读一拓展阅读一 电磁式流量计电磁式流量计EMFEMF一、电磁式流量计的工作原理一、电磁式流量计的工作原理据法拉第电磁感应原理，当导体在磁场中作切割磁力据法拉第电磁感应原理，当导体在磁场中作切割磁力线运动时，导体两端会产生感应电动势线运动时，导体两端会产生感应电动势，感应电动势的感应电动势的大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直大小与导体在磁场中的有效长度及导体在磁场中作垂直于磁场方向运动的速度成正比于磁场方向运动的速度成正比。E=BDv10-4式中式中

49、 E感应电动势（感应电动势（V）；）；B磁感应强度（磁感应强度（T）；）；D管道内径（管道内径（m）；）；v导电液体的平均流速（导电液体的平均流速（m/s）。）。流流体体的的流流速速v与与管管道道截截面面积积(D2)/4的的乘乘积积等等于于体体积积流量流量回目录回目录12/4/202279电磁式流量计的电磁式流量计的工作原理工作原理a）内部结构）内部结构 b）电磁流量变送器外形）电磁流量变送器外形1管道管道 2绝缘衬里绝缘衬里 3励磁线圈（上、下对称）励磁线圈（上、下对称）4励磁线圈断面励磁线圈断面 5感应电动势输出接线螺栓感应电动势输出接线螺栓12/4/2022801 1磁路系统磁路系统图图

50、5-41 电磁式流量计的励磁电磁式流量计的励磁a）恒定励磁磁场）恒定励磁磁场 b）50Hz工频励磁工频励磁 c）低频矩形波励磁（）低频矩形波励磁（2值）值）d）低频矩形波励磁（）低频矩形波励磁（3值）值）e）双频励磁）双频励磁12/4/202281二、电磁式流量计的安装二、电磁式流量计的安装1）必须满管，流体无旋涡，直管段要求是电磁式流）必须满管，流体无旋涡，直管段要求是电磁式流量计前量计前5D和后和后3D。2）不能用于负压系统，有可能造成衬里剥离。）不能用于负压系统，有可能造成衬里剥离。3）应远离具有强磁场的设备。）应远离具有强磁场的设备。4）测量管应有良好的接地，接地电阻必须小于）测量管应