電磁輻射的基本原理精選(九篇)
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第1篇：電磁輻射的基本原理范文
指導老師：
組 長：
小組成員：徐bangwei
班 級：
【摘 要】如今我們學習、生活在E時代,在你每天盡情享受科技帶來的便捷和舒適時,有沒有想過,在不知不覺中頻率不同的電磁波,在我們周圍悄無聲息地構成了一種被稱作“電子霧”的濃重污染源,它看不到、聽不到、嗅不到、摸不到,神不知鬼不覺地任意穿透、“切割”人的身體,如同“幽靈”一樣,令人防不勝防。生活中的電子產品種類十分眾多,與我們的生活、工作關系非常密切,我們與它們接觸的時間又比較長,因此,這些電子產品所產生的電磁輻射對人體健康的影響問題已經越來越受到人們的重視。
【關鍵詞】電磁輻射 降低 植物
一．課題的提出
1.課題研究背景：
進入21世紀，隨著電子技術的發展，架設的電源線越來越多，電視，電腦，移動電話，微波爐走入我們的生活，為我們的生活帶來了極大的便利，同時也時波長更長，頻率在30000MHz內的電磁輻射充斥著我們的空間，破壞了良好的電磁生態環境，構成了現代社會新的“隱型殺手”。電磁輻射無處不在,電磁輻射對人們日常生活的影響也無處不在.但大部分人們都還沒意識到它所存在的危害性。那么,什么是電磁輻射污染?它對人體作用的機理有哪些?不同的植物又對它有何作用？
2.課題研究目的與意義
我選擇該課題進行研究，我主要研究了使用電腦過程中產生的電磁輻射及其危害，我希望通過尋求一種簡單有效的方法來幫助人們，但我們更希望通過我們的研究，可以尋找出更好的降低輻射的植物，給人們以幫助。
【電磁輻射案例介紹】
在斯德哥爾摩市，生活在高壓輸電線區域內的市民，因磁通密度B＞3mG（毫高斯），癌癥發病率為其他地區的3.8倍！
1991年英國勞達公司一架民航機不幸墜毀，電磁輻射釀成了這場大禍。《環境保護報》
1993年，瑞典等北歐三國的研究調查公布，長期受到2mG以上的電磁輻射影響，罹患白血病的機會是正常人的2．1倍，罹患腦腫瘤的機會是正常人的1．5倍
二．課題研究方法
1.文獻研究法：通過網絡、圖書館、書店等查閱手段，了解不同植物對降低電磁輻射的
不同作用。
1.實驗研究法：通過實踐研究來了解各種電器的電磁輻射量，以及哪種植物降低電磁輻
射的效果最好。
三．課題研究與分析
（1）實驗探索：
引言：有的觀賞植物具有吸收電磁輻射的作用，在家庭中或辦公室中擺放這些植物，可有效減少各種電器電子產品產生的電磁輻射污染。
但是,并沒有任何科學依據證明植物可以直接防輻射,電腦的輻射主要是電磁波,而電磁波沿直線傳播,所以植物不能直接幫助人阻擋輻射,那么植物的分泌物揮發在在空氣中,如果植物的分泌物能吸收輻射的話,防輻射門就不用厚重的水泥和重金屬鉛制作了,用含有植物分泌物的物質填充不就可以了嗎,因此把植物放在電腦旁邊防御輻射是沒有科學依據的,當然植物讓人喜愛產生愉悅的心情也是好的. 那植物到底有沒有防輻射作用呢，讓我們接下來繼續探究吧！實驗準備：電視機、筆記本電腦、路由器、開關、臺式電腦主機、顯示器。
實驗準備：電視機、筆記本電腦、路由器、開關、臺式電腦主機、顯示器。
實驗過程用檢測儀檢測各個電器，并測出不同植物的影響
（二） 實驗過程 ：1.不同用電器的電磁輻射量的對比試驗
開關 筆記本電腦
顯示器 路由器
主機 電視機
根據本實驗試驗可知，不同的電器的電磁輻射量不同，本實驗中液晶電腦的電磁輻射量最高，開關的電磁輻射量最低.,我想通過本實驗告訴大家，不要長時間上網，這樣對我們的生活、學習都會帶來影響，眼睛離電腦顯示器的距離適當增遠，防止視力下降。
（二）理論過程 2.不同植物對電磁輻射減少的量的研究
為了研究不同植物對電磁輻射減少的量的實驗，本實驗所采取的六種植物分別是 ：富貴樹、綠玉樹、榕樹、清香木、仙人球、玉露。本實驗選用液晶電腦作為測試對象
測試植物：富貴樹
(富貴樹)測試結果：將富貴樹擺放在距離顯示器36厘米處一刻鐘后，輻射監測儀顯示的數值并沒有出現明顯變化。數值始終在1000V/m以上波動。數值說明，富貴樹混在抗輻射植物里，只是濫竽充數罷了。
(綠玉樹)測試結果：在15分鐘的測試時間里，擺放綠玉樹后的測試儀顯示的數值比較穩定，但效果并不理想。數值證明，綠玉樹也不能算作抗輻射植物。
最終數值：1062V/m
(清香木)測試結果：擺放清香木15分鐘后，測試儀顯示數值終于降至1000V/m以下，但并不穩定。
最終數值：1074V/m
(榕樹)測試結果：在15分鐘的測試時間里，測試儀的顯示數值不斷下降，最終降至1000V/m以下。
最終數值：990V/m
(玉露)測試結果：與前四種植物相比，玉露的體積要小巧很多。但通過測試儀的數據顯示，吸收電磁輻射的能力并不是由體積決定的。
最終數值：978V/m
測試結果：跟玉露一樣，擺放仙人球15分鐘后，測試儀的數據很快也降至1000V/m以下，最終結果在6種測試植物中名列第一。
最終數值：811V/m
結論：不同植物對減少電磁輻射的量不同，本次試驗中，仙人球在所有植物吸收電磁輻射的作用是最強的，它也是天然的空氣清新劑，還具有吸附塵土，凈化空氣的作用。這種極易養活的植物，非常適合現代生活上接觸到很多電磁輻射源的人們。
第2篇：電磁輻射的基本原理范文
l 電力線載波通信電磁兼容問題分析
1．1 電磁兼容分析模型
一個電子系統如果能與其他電子系統相兼容的工作，也就是不產生干擾又能忍受外界的干擾則稱為該電子系統與區環境電磁兼容。對于一般的電磁兼容問題的基本分析模型如圖1所示。
對于PLC系統來說，干擾源要整體考慮。不僅包括PLC設備，而且要考慮當信號加到電力線上時，由于電力線是一種非屏蔽的線路，有可能作為發射天線對無線通信和廣播產生不利影響。此外還要考慮多種PLC設備間的相互影響。PLC的耦合途徑是非常復雜的，是不同的途徑相互作用的結果?？傮w上分為兩種，一種是空間的輻射，對應的擾設備是無線通信和廣播信號；另一種是沿電力線的傳導騷擾，主要造成對電能質量的影響。因此PLC系統的電磁兼容問題涉及多個PLC系統的共存，以及與無線網絡的共存等。
1．2 PLC系統電磁干擾產生機理
由于電力線的特性和結構是按照輸送電能的損失最小并保證安全可靠地傳輸低頻(50 Hz)電流來設計的，不具備電信網的對稱性、均勻性，因而基本上不具備通信網所必須具備的通信線路電氣特性。而PLC系統所產生的電磁干擾問題正是由于電力線的這種對地不對稱性產生的。
電力線產生干擾的機理有兩種(如圖2)，一種是電力線中的信號電流Id(差模電流)回路產生的差模干擾，另一種是電力線上的共模電流Ic產生的共模干擾。差模電流大小相等方向相反，因此一般近似認為由其產生的電磁場相互抵消。而共模電流的方向是一致的，其產生的電磁場相互疊加，所以電力線的干擾主要來自共模干擾。
1．3 改善PLC系統電磁兼容性的主要措施
(1)充分利用或改善PLC系統電力線的對稱性
PLC系統的輻射強度取決于PLC網絡或其電纜的對稱性。高度對稱線路的特征是異模電流與共模電流的比值很大，故輻射非常小?？梢赃x擇對稱性好的導線，例如4芯電纜，但此法不適用于室內網絡，而且成本較高。
(2)減小PLC系統中高頻信號的功率譜密度
減小PLC信號的功率譜密度(PSD)能降低輻射電平，但不影響總的發送功率。因此，PLC系統適宜采用寬帶調制技術，但其擴頻效率受電力線低通特性的限制。
(3)合理選擇調制技術
OFDM是一種高效的調制技術，其基本原理是將發送的數據流分散到許多個子載波上，使各子載波的信號速率大為降低，從而提高抗多徑和抗衰落能力。
(4)合理設計EMI濾波網絡
將濾波器安裝在緊鄰變壓器和緊鄰家庭用戶的連接點上，或者直接在電力線調制解調器內部引入濾波器。這樣既可以保持PLC信號的異模傳播，又可以阻止PLC信號進入輻射效率高的導線或其他附接設備。本文將主要對EMI濾波網絡進行研究設計。
2 濾波電路設計
基于以上對于電力線通信電磁兼容性的分析，可以在電力線通信系統的收端接一個EMI濾波器，用以抑制系統所產生的共模干擾。由于兩根電力線不可能完全重合，也就是說差模電流所產生的電磁場不能完全抵消，所以在設計濾波電路時，也應考慮到差模干擾的抑制。
EMI濾波電路基本網絡結構如圖3所示。
圖3中，差模抑制電容為Cl和C2，共模抑制電容為C3和C4，共模電感為L，并將共模電感纏繞在鐵氧體磁芯圓環上，構成共模扼流圈。共模扼流圈對于共模信號呈現出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現出很小的漏電感幾乎不起作用。由于干擾信號有差模和共模兩種，因此濾波器要對這兩種干擾都具有衰減作用。其基本原理為：
(1)利用電容通高頻隔低頻的特性，將電源正極，電源負極高頻干擾電流導入地線(共模)，或將電源正極高頻干擾電流導入電源負極(差模)。
(2)利用電感線圈的阻抗特性，將高頻干擾電流反射回干擾源。
3 實驗結果
在圖3濾波電路中取差模電容C1，C2為7 000 pF，共模電容C3，C4為0．015 μF，共模扼流圈磁芯采用錳一鋅鐵氧體，每路繞30匝，電感量為3．7 mH。
3．1 EMI濾波網絡濾波性能仿真
圖4為干擾噪聲隨頻率關系的模擬仿真，由此可見干擾信號的頻率越高，則干擾信號通過該濾波網絡后衰減越大。共模干擾的頻率一般在2 MHz以上，所以說該濾波電路能對共模干擾起到良好的抑制作用。
3．2 EMI濾波網絡輸出結果分析
當采用輸入為24 V，輸出為12 V，功率為25 W的開關電源模擬輸入信號時，用帶寬為20 MHz的示波器測得濾波前后信號紋波分別為50 mV和5 mV。由此可見該濾波網絡對干擾信號衰減了20 dB，良好地抑制了電路中所產生的干擾噪聲。
4 結 語
第3篇：電磁輻射的基本原理范文
關鍵詞:64位計算技術; 矩量法; 電磁計算; 電大尺寸目標
中圖分類號:TM15;TP274 文獻標識碼:A
文章編號: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
矩量法是電磁計算中的基本方法,其計算精度很高,經常作為衡量其他電磁計算方法計算精度的基準。但是,眾所周知,矩量法屬于低頻算法,其內存需求正比于N2,隨著未知數N的增加,內存消耗呈指數遞增。從理論上看,由于寄存器的限制,32位系統下單個應用程序1次最多能尋址232,即4 GB內存,實際32位Windows XP操作系統為2.2 GB。對于電大尺寸問題,由于矩量法的計算程序無法申請到足夠多的存儲空間,從而無法計算。在64位系統中,程序可尋址到264,約16 EB的內存,這樣應用程序的可用內存幾乎只受計算機物理內存和操作系統的限制。因此,考慮到利用64位技術的優越性,開發了64位矩量法的程序,拓寬了矩量法的應用范圍。
在此,簡述了矩量法的基本原理,利用C語言開發了32位矩量法的計算程序、相關算例,驗證了程序的有效性;討論了32位程序的局限,開發了64位矩量法的計算程序,并給出算例證明了64位計算技術能拓寬矩量法的計算范圍。
1 矩量法基本原理
本文所用的矩量法以RWG (rao wilton glisson)邊元為基礎,對目標表面做三角剖分,擁有公共邊的每對三角形構成RWG邊元,在每個邊元上定義矢量的基函數為:
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為第m個邊元所對應的兩個相鄰三角形;lm為邊元長度;A+m,A-m分別為三角形T+m,T-m面積;ρ+m,ρ-m分別為正三角形T+m的自由頂點指向該三角形上的觀察點r、負三角形T-m上的觀察點r指向該三角形自由頂點的矢量。
于是,目標表面的電流可以由上面的基函數表示為:
J(r)=∑Nn=1Infn(r)(2)
從電場積分方程[1]出發,基于矩量法的基本原理,選取RWG的基函數。采用伽略金法[2],推導出適合編程求解的矩陣方程為:
ZmnIn=Vm(3)
基于RWG邊元的阻抗矩陣表示為:
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′|為自由空間格林函數。由于篇幅限制,本文沒有具體推導這些公式,詳見文獻[3]。
考慮散射問題時,激勵向量Vm的元素表示為:
Vm = lmE + m • ρc+m2 +E-m • ρc-m2
E±m = Einc(rc±m)(7)
考慮輻射問題時,激勵源由入射波變為電壓源,電壓發生器通常由傳輸線跨接在天線的小間隙上。假設小間隙寬度無限趨于零,則很容易將小間隙與RWG邊元聯系起來,即電壓激勵向量Vm僅在饋電邊元處取為饋電電壓值V,其余都取為0。
求解方程(3)得到目標表面電流的電流系數矩陣In,并由式(2)得到表面電流,再由電場積分方程即可得到導體的散射或輻射電場[1]:
Es=-jωμ∫1+1k2• [J(r′)G]dS′(8)
式中:G為自由空間格林函數。
計算阻抗矩陣元素是矩量法的關鍵問題。在場點與源點相距較遠時,元素計算表達式中的被積函數是平滑函數,積分可采用三角形上的數值積分近似求解[4-5]。當場點與源點相距較近時,阻抗矩陣單元表達式中的被積函數變化劇烈,尤其是在場點和源點重合時,被積函數是奇異函數。然而,這些元素的計算精度對整個矩量法的最終精度又尤為重要,故必須采取一些特殊處理技術。這種奇異積分的處理已經有了許多成熟的方法[5-7]。文獻[5]中的方法最為簡便有效,為本文所采用。
在上面的算法中,阻抗矩陣的存儲是矩量法耗費內存的最主要因素,理論上正比于N2,未知數N為RWG邊元總數。具體數值關系可見表1。
表1 MOM程序內存消耗與電尺寸的關系(以算例二為例)
頻率 /MHz300400500600700
未知數2 7064 8037 62010 99215 042
內存114 MB354 MB889 MB1.85 GB3.46 GB
2 32位矩量法討論
按照前面的理論開發了32位矩量法計算程序,為了驗證其正確性,并順利地向64位系統移植,進行了如下計算。
算例1: 鑒于天線的輻射,考慮一蝴蝶結天線,天線長0.2 m,張角為90°,頸寬0.012 m,位于xoy平面內(如┩1所示)。饋源加在圖1所示的原點處,計算頻率為750 MHz,剖分出234個節點,244個三角面元。xoy面內的方向圖如圖2所示,實線為本文的計算結果,圓圈為參考文獻[5]結果?？梢?本文結果與┪南[5]的結果幾乎完全相同。
圖1 蝶形天線的剖分模型
圖2 蝶形天線的輻射方向圖
算例2:鑒于導體的散射,球常被用來當作衡量計算精度的基準,這里考慮一個直徑為2 m的理想導體球。入射波頻率為300 MHz,計算時剖分出904個節點,1 804個三角面元。圖3為其雙站RCS,實線為本文的計算結果,圓圈為FEKO計算結果?？梢钥闯?兩者吻合得非常好。這兩個算例表明,本文開發的矩量法計算程序能夠實現電磁輻射與散射計算,計算結果準確可靠。
在算例2中,共有2 706條RWG邊元,計算時的內存消耗為114 MB,這在32位計算機上很容易計算。但是隨著頻率的升高,計算的內存消耗急劇增加,如┍1所示,700 MHz時甚至達到3.46 GB,而在32位Windows XP操作系統下,單個應用程序所能申請到的最大內存僅為2.2 GB(修改啟動文件可達3 GB)。對于入射波頻率為700 MHz時球的散射,32位系統根本無法申請到足夠的內存計算。因此,本文考慮用64位計算技術拓展矩量法的計算能力。
圖3 導體球的雙站RCS
3 64位矩量法
近年來,AMD,IBM,Intel開發了64位計算技術,并相繼推出了更高級的64位處理器。相對于目前流行的32位技術,64位技術有著顯著的優點,即由于32位系統寄存器的限制,單個應用程序一次直接尋址訪問的空間被限制在4 GB以內,而32位Windows XP操作系統的限制為2.2 GB,這極大地制約了矩量法的求解能力。然而,64位系統則不同,理論上,程序可尋址到264,約16 EB的內存?？梢?64位系統,提供了矩量法求解電大尺寸目標的另一種途徑。另外,某些64位處理器有一些特殊的功能,這使它們在速度上完全超越32位處理器。
基于前面在32位系統上開發的矩量法程序,本文在Microsoft Visual Studio 2008開發環境中,采用64位編程技術,開發了針對64位AMD處理器的矩量法程序,下面討論64位矩量法程序的計算能力。
算例3:考慮半徑為0.135 m,高為0.62 m的圓柱散射,依次變化入射波頻率,分別選用32位和64位矩量法程序進行計算,對比結果如表2所示。
表2 32位和64位矩量法程序計算能力對比
頻率 /GHz2345
內存625 MB2.5 GB7.7 GB18.6 GB
平臺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,對于0.135 m×0.62 m的圓柱,32位計算程序在頻率為3 GHz時就無法計算了,而64位程序的計算能力則可以大幅提高。圖4給出了入射波頻率為4 GHz時的單站RCS計算結果(實線)和測量結果(虛線,來自西北工業大學無人機特種技術國防科技重點實驗室)。可以看出,兩者吻合良好。
圖4 圓柱在4 GHz下的單站RCS
算例4:考慮一個復雜目標上單極子天線的輻射(如圖5所示),根據文獻[8],可以將線天線用橫向只有一個RWG邊元的細帶模型來表示,細帶的寬度約為線半徑的4倍。單極子天線長1 m,位置如圖所示,饋電加在線面連接處的接合邊上,目標總長為3.2 m,寬為0.8 m,輻射頻率為700 MHz。計算時共剖分出6 095個節點,11 476個三角面元,未知量總數為16 866,需要4.343 GB的內存,這在32位系統中是無法計算的。圖6為天線在xoy面的方向圖,縱坐標表示場點處的電場強度值。圖中實線為本文64位矩量法程序的計算結果,虛線為FEKO的計算結果。可見,兩者非常吻合。從以上例子可以看出,64位矩量法程序的計算能力確實得到了很大的拓展。
圖5 復雜目標模型
圖6 復雜目標的輻射方向圖
FEKO中采用多層快速多極子技術(MLFMM)[9]和矩量法與物理光學法的混合方法[10-11]計算電大尺寸目標。多層快速多極子是一種十分有效的加速算法,其計算復雜度約為O(Nlog N)。即便如此,在32位系統下,也會存在上述內存限制問題。事實上,本文的方法也可用于基于MLFMM加速的矩量法中。
4 結 語
針對矩量法求解電磁計算問題時,隨著目標電尺寸的增大,空間復雜度顯著增加的問題,采用64位計算技術進行計算。結果表明,由于64位技術允許應用程序一次尋址更大的內存空間,突破了32位技術4 GB的限制,從而大大拓展了矩量法的可計算范圍,為矩量法求解電大尺寸目標提供了一種簡單易行的途徑。
參考文獻
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第4篇：電磁輻射的基本原理范文
【關鍵詞】變頻器；干擾；抑制
1 變頻調速系統的主要電磁干擾源及途徑
1.1 主要電磁干擾源
電磁干擾也稱電磁騷擾（EMI），是外部噪聲和無用信號在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過電路傳導和以場的形式傳播的。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波會對同一電網的其他電子、電氣設備產生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術，當其工作于開關模式并作高速切換時，產生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對系統內其他的電子、電氣設備來說是一個電磁干擾源。
1.2 電磁干擾的途徑
變頻器能產生功率較大的諧波，對系統其他設備干擾性較強。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分空間輻射干擾即電磁輻射干擾、傳導、感應耦合。
1.2.1 電磁輻射
變頻器如果不是處在一個全封閉的金屬外殼內，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其輻射場強取決于干擾源的電流強度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發射頻率。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波對接入同一電網的其它電子、電氣設備產生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術，當根據給定頻率和幅值指令產生預期的和重復的開關模式時，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且帶有與開關頻率相應的高次諧波群。高載波頻率和場控開關器件的高速切換（dv/dt可達1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當突出。
當變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強度與干擾信號的波長有關，當孔洞的大小與電磁波的波長接近時，會形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。
1.2.2 傳導
上述的電磁干擾除了通過與其相連的導線向外部發射，也可以通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，其傳播的路程可以很遠。比較典型的傳播途徑是：接自工業低壓網絡的變頻器所產生的干擾信號將沿著配電變壓器進入中壓網絡，并沿著其它的配電變壓器最終又進入民用低壓配電網絡，使接自民用配電母線的電氣設備成為遠程的受害者。
1.2.3 感應耦合
感應耦合是介于輻射與傳導之間的第三條傳播途徑。當干擾源的頻率較低時，干擾的電磁波輻射能力相當有限，而該干擾源又不直接與其它導體連接，但此時的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導線與其相鄰的其他導線或導體產生感應耦合，在鄰近導線或導體內感應出干擾電流或電壓。感應耦合可以由導體間的電容耦合的形式出現，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現，這與干擾源的頻率以及與相鄰導體的距離等因素有關。
2 諧波干擾及其途徑
2.1 諧波使電網中的電器元件產生了附加的諧波損耗，降低了輸變電及用電設備的效率。
2.2 諧波可以通過電網傳導到其他的用電器，影響了許多電器設備的正常運行，比如諧波會使變壓器產生機械振動，使其局部過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至于損壞；還有傳導來的諧波會干擾電器設備內部軟件或硬件的正常運轉。
2.3 諧波會引起電網中局部的串聯或并聯諧振，從而使諧波放大。
2.4 諧波或電磁輻射干擾會導致繼電器保護設置的誤動作，使電器儀表計量不準確，甚至無法正常工作。
3 抗電磁干擾的措施
根據電磁性的基本原理，形成電磁干擾（EMI）須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的系統等三個要素。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制干擾，其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統的耦合通道、降低系統對干擾信號的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。
3.1 隔離
所謂干擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它們不發生電的聯系。在變頻調速傳動系統中，通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以免傳導干擾，電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器。
3.2 濾波
變頻器在運行中產生的高次諧波會對電網產生影響，使電網波形嚴重畸變，可能造成電網壓降很大、電網功率因數較低，大功率的變頻器應特別的注意。一般的解決方法主要采用無功率補償裝置以調節功率因數，同時根據具體情況在電源進線端和接負載側同時采取加裝電抗濾波器，以盡量減少對電網的影。
3.3 屏蔽
屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。應盡量采取把變頻器全封閉在金屬殼內，金屬外殼可靠的接地，以減少通過空間對外輻射電磁波，降低對其他設備的干擾，特別是對電子線路和設備的干擾。
3.4 接地
實踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制內部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點接地、一點接地及經母線接地等幾種形式，要根據具體情況采用，要注意不要因為接地不良而對設備產生干擾。
3.5 正確安裝
由于變頻器屬于精密的功率電力電子產品，其現場安裝工藝的好壞也影響著變頻器的正常工作。正確的安裝可以確保變頻器安全和無故障運行。
4 抑制諧波的對策
4.1 增加變頻器供電電源內阻抗
通常電源設備的內阻抗可以起到緩沖變頻器直流濾波電容的無功功率的作用，內阻抗越大，諧波含量越小，這種內阻抗就是變壓器的短路阻抗。因此選擇變頻器供電電源時，最好選擇短路阻抗大的變壓器。
4.2 輸入電抗器
在變頻器的輸入電流中，頻率較低的諧波分量（5次諧波、7次諧波、11次諧波、13次諧波等）所占的比重是很高的，它們除了可能干擾其他設備的正常運行之外，還因為它們消耗了大量的無功功率，使線路的功率因數大為下降。在輸入電路內串入交流直流電抗器后，進線電流的THDv大約降低30%～50%，是不加電抗器諧波電流的一半左右。
4.3 輸出電抗器
在變頻器到電動機之間增加交流電抗器，主要目的是減少變頻器的輸出在能量傳輸過程中，線路產生的電磁輻射。該電抗器必須安裝在距離變頻器最近的地方，盡量縮短與變頻器的引線距離。
4.4 在系統線路中設置濾波器
濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導干擾到電源從電動機。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側可設置輸出濾波器；為減少對電源干擾，可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。
4.5 采用多相脈沖整流
在條件允許或是要求諧波限制在比較小的情況下，可采用多相整流的方
4.6 采用變壓器多項運行
通用變頻器為六脈波整流器，因此產生的諧波較大。如果采用變壓器多相運行，使相位角互差30°，如Y―、―組合的變壓器構成12脈波的效果，可減小低次諧波電流，很好地抑制諧波。
5 結束語
以上通過對變頻器運行過程中存在的干擾問題的分析，提出了解決這些問題的具體措施。隨著科學技術的不斷發展，變頻器應用存在的這些問題會逐步消化解決，變頻器的性能將會逐步提高，滿足人們需要。
參考文獻：
第5篇：電磁輻射的基本原理范文
關鍵詞:變頻器干擾抑制
Abstract:Theapplicationoftheinvertersintheindustrialproductionisbecomingmoreand
moreuniversal，anditsinterfaceisbeingpaidmuchattention.Thesourceandspreadingrouteinthe
applicationsystemoftheinverterareintroducedinthispaper，somepracticalresolventsareputforward，andtheconcretemeasuresinthesystemdesignandinstallmentareexpounded.
Keywords：InverterInterfaceRestrain
1引言
變頻器調速技術是集自動控制、微電子、電力電子、通信等技術于一體的高科技技術。它以很好的調速、節能性能，在各行各業中獲得了廣泛的應用。由于其采用軟啟動，可以減少設備和電機的機械沖擊，延長設備和電機的使用壽命。隨著科學技術的高速發展，變頻器以其具有節電、節能、可靠、高效的特性應用到了工業控制的各個領域中，如變頻調速在供水、空調設備、過程控制、電梯、機床等方面的應用，保證了調節精度，減輕了工人的勞動強度，提高了經濟效益，但隨之也帶來了一些干擾問題?，F場的供電和用電設備會對變頻器產生影響，變頻器運行時產生的高次諧波也會干擾周圍設備的運行。變頻器產生的干擾主要有三種：對電子設備的干擾、對通信設備的干擾及對無線電等產生的干擾。對計算機和自動控制裝置等電子設備產生的干擾主要是感應干擾；對通信設備和無線電等產生的干擾為放射干擾。如果變頻器的干擾問題解決不好，不但系統無法可靠運行，還會影響其他電子、電氣設備的正常工作。因此有必要對變頻器應用系統中的干擾問題進行探討，以促進其進一步的推廣應用。下面主要討論變頻器的干擾及其抑制方法。
2變頻調速系統的主要電磁干擾源及途徑
2.1主要電磁干擾源
電磁干擾也稱電磁騷擾（EMI），是以外部噪聲和無用信號在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過電路傳導和以場的形式傳播的。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波會對同一電網的其他電子、電氣設備產生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術，當其工作于開關模式并作高速切換時，產生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對系統內其他的電子、電氣設備來說是一個電磁干擾源。另一方面，電網中的諧波干擾主要通過變頻器的供電電源干擾變頻器。電網中存在大量諧波源，如各種整流設備、交直流互換設備、電子電壓調整設備、非線性負載及照明設備等。這些負荷都使電網中的電壓、電流產生波形畸變，從而對電網中其他設備產生危害的干擾。變頻器的供電電源受到來自被污染的交流電網的干擾后，若不加以處理，電網噪聲就會通過電網電源電路干擾變頻器。供電電源對變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬時掉電；浪涌、跌落；尖峰電壓脈沖；射頻干擾。其次，共模干擾通過變頻器的控制信號線也會干擾變頻器的正常工作。
2.2電磁干擾的途徑
變頻器能產生功率較大的諧波，對系統其他設備干擾性較強。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分電磁輻射、傳導、感應耦合。具體為：①對周圍的電子、電氣設備產生電磁輻射；②對直接驅動的電動機產生電磁噪聲，使得電動機鐵耗和銅耗增加，并傳導干擾到電源，通過配電網絡傳導給系統其他設備；③變頻器對相鄰的其他線路產生感應耦合，感應出干擾電壓或電流。同樣，系統內的干擾信號通過相同的途徑干擾變頻器的正常工作。下面分別加以分析。
（1）電磁輻射
變頻器如果不是處在一個全封閉的金屬外殼內，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其輻射場強取決于干擾源的電流強度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發射頻率。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波對接入同一電網的其它電子、電氣設備產生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術，當根據給定頻率和幅值指令產生預期的和重復的開關模式時，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且帶有與開關頻率相應的高次諧波群。高載波頻率和場控開關器件的高速切換（dv/dt可達1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當突出。
當變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強度與干擾信號的波長有關，當孔洞的大小與電磁波的波長接近時，會形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。
（2）傳導
上述的電磁干擾除了通過與其相連的導線向外部發射，也可以通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，其傳播的路程可以很遠。比較典型的傳播途徑是：接自工業低壓網絡的變頻器所產生的干擾信號將沿著配電變壓器進入中壓網絡，并沿著其它的配電變壓器最終又進入民用低壓配電網絡，使接自民用配電母線的電氣設備成為遠程的受害者。
（3）感應耦合
感應耦合是介于輻射與傳導之間的第三條傳播途徑。當干擾源的頻率較低時，干擾的電磁波輻射能力相當有限，而該干擾源又不直接與其它導體連接，但此時的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導線與其相鄰的其他導線或導體產生感應耦合，在鄰近導線或導體內感應出干擾電流或電壓。感應耦合可以由導體間的電容耦合的形式出現，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現，這與干擾源的頻率以及與相鄰導體的距離等因素有關。
3抗電磁干擾的措施
據電磁性的基本原理，形成電磁干擾（EMI）須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的系統等三個要素。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制干擾，其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統的耦合通道、降低系統對干擾信號的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。
（1）隔離
所謂干擾的隔離是指從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開來，使它們不發生電的聯系。在變頻調速傳動系統中，通常是在電源和放大器電路之間的電源線上采用隔離變壓器以免傳導干擾，電源隔離變壓器可應用噪聲隔離變壓器。
（2）濾波
設置濾波器的作用是為了抑制干擾信號從變頻器通過電源線傳導干擾到電源及電動機。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側可設置輸出濾波器。為減少對電源的干擾，可在變頻器輸入側設置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設備，可在電源線上設置電源噪聲濾波器，以免傳導干擾。
（3）屏蔽
屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。通常變頻器本身用鐵殼屏蔽，不讓其電磁干擾泄漏。輸出線最好用鋼管屏蔽，特別是以外部信號控制變頻器時，要求信號線盡可能短（一般為20m以內），且信號線采用雙芯屏蔽，并與主電路及控制回路完全分離，不能放于同一配管或線槽內，周圍電子敏感設備線路也要求屏蔽。為使屏蔽有效，屏蔽罩必須可靠接地。
（4）接地
實踐證明，接地往往是抑制噪聲和防止干擾的重要手段。良好的接地方式可在很大程度上抑制內部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點接地、一點接地及經母線接地等幾種形式，要根據具體情況采用，要注意不要因為接地不良而對設備產生干擾。
單點接地指在一個電路或裝置中，只有一個物理點定義為接地點。在低頻下的性能好；多點接地是指裝置中的各個接地點都直接接到距它最近的接地點。在高頻下的性能好；混合接地是根據信號頻率和接地線長度，系統采用單點接地和多點接地共用的方式。變頻器本身有專用接地端子PE端，從安全和降低噪聲的需要出發，必須接地。既不能將地線接在電器設備的外殼上，也不能接在零線上?？捎幂^粗的短線一端接到接地端子PE端，另一端與接地極相連，接地電阻取值<100Ω，接地線長度在20m以內，并注意合理選擇接地極的位置。當系統的抗干擾能力要求較高時，為減少對電源的干擾，在電源輸入端可加裝電源濾波器。為抑制變頻器輸入側的諧波電流，改善功率因數，可在變頻器輸入端加裝交流電抗器，選用與否可視電源變壓器與變頻器容量的匹配情況及電網允許的畸變程度而定，一般情況下采用為好。為改善變頻器輸出電流，減少電動機噪聲，可在變頻器輸出端加裝交流電抗器。圖1為一般變頻調速傳動系統抗干擾所采取措施。
以上抗干擾措施可根據系統的抗干擾要求來合理選擇使用。若系統中含控制單元如微機等，還須在軟件上采取抗干擾措施。
（5）正確安裝
由于變頻器屬于精密的功率電力電子產品，其現場安裝工藝的好壞也影響著變頻器的正常工作。正確的安裝可以確保變頻器安全和無故障運行。變頻器對安裝環境要求較高。一般變頻器使用手冊規定溫度范圍為最低溫度-10℃，最高溫度不超過50℃；變頻器的安裝海拔高度應小于1000m，超過此規定應降容使用；變頻器不能安裝在經常發生振動的地方，對振動沖擊較大的場合，應采用加橡膠墊等防振措施；不能安裝在電磁干擾源附近；不能安裝在有灰塵、腐蝕性氣體等空氣污染的環境；不能安裝在潮濕環境中，如潮濕管道下面，應盡量采用密封柜式結構，并且要確保變頻器通風暢通，確?？刂乒裼凶銐虻睦鋮s風量，其典型的損耗數一般按變頻器功率的3%來計算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求如下：
①確?？刂乒裰械乃性O備接地良好，應該使用短、粗的接地線（最好采用扁平導體或金屬網，因其在高頻時阻抗較低）連接到公共地線上。按國家標準規定，其接地電阻應小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設備（如PLC或PID控制儀）要與其共地。
②安裝布線時將電源線和控制電纜分開，例如使用獨立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應成90°交叉布線。
③使用屏蔽導線或雙絞線連接控制電路時，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時應采用電纜套管。
④確?？刂乒裰械慕佑|器有滅弧功能，交流接觸器采用R-C抑制器，也可采用壓敏電阻抑制器，如果接觸器是通過變頻器的繼電器控制的，這一點特別重要。
⑤用屏蔽和鎧裝電纜作為電機接線時，要將屏蔽層雙端接地。
⑥如果變頻器運行在對噪聲敏感的環境中，可以采用RFI濾波器減小來自變頻器的傳導和輻射干擾。為達到最優效果，濾波器與安裝金屬板之間應有良好的導電性。
4變頻控制系統設計中應注意的其他問題
除了前面討論的幾點以外，在變頻器控制系統設計與應用中還要注意以下幾個方面的問題。
（1）在設備排列布置時，應該注意將變頻器單獨布置，盡量減少可能產生的電磁輻射干擾。在實際工程中，由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨布置的位置，應盡量將容易受干擾的弱電控制設備與變頻器分開，比如將動力配電柜放在變頻器與控制設備之間。
（2）變頻器電源輸入側可采用容量適宜的空氣開關作為短路保護，但切記不可頻繁操作。由于變頻器內部有大電容，其放電過程較為緩慢，頻繁操作將造成過電壓而損壞內部元件。
（3）控制變頻調速電機啟/停通常由變頻器自帶的控制功能來實現，不要通過接觸器實現啟/停。否則，頻繁的操作可能損壞內部元件。
（4）盡量減少變頻器與控制系統不必要的連線，以避免傳導干擾。除了控制系統與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應分開。由于控制系統及變頻器均需要24V直流電源，而生產廠家為了節省一個直流電源，往往用一個直流電源分兩路分別對兩個系統供電，有時變頻器會通過直流電源對控制系統產生傳導干擾，所以在設計中或訂貨時要特別加以說明，要求用兩個直流電源分別對兩個系統供電。
（5）注意變頻器對電網的干擾。變頻器在運行時產生的高次諧波會對電網產生影響，使電網波型嚴重畸變，可能造成電網電壓降很大、電網功率因數很低，大功率變頻器應特別注意。解決的方法主要有采用無功自動補償裝置以調節功率因數，同時可以根據具體情況在變頻器電源進線側加電抗器以減少對電網產生的影響，而進線電抗器可以由變頻器供應商配套提供，但在訂貨時要加以說明。
（6）變頻器柜內除本機專用的空氣開關外，不宜安置其它操作性開關電器，以免開關噪聲入侵變頻器，造成誤動作。
（7）應注意限制最低轉速。在低轉速時，電機噪聲增大，電機冷卻能力下降，若負載轉矩較大或滿載，可能燒毀電機。確需低速運轉的高負荷變頻電機，應考慮加大額定功率，或增加輔助的強風冷卻。
（8）注意防止發生共振現象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機轉矩中含有脈動分量，有可能造成電機的振動與機械振動產生共振，使設備出現故障。應在預先找到負載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設置，躲開共振頻率點。
5結束語
以上通過對變頻器運行過程中存在的干擾問題的分析，提出了解決這些問題的實際方法。隨著新技術和新理論不斷在變頻器上的應用，變頻器應用存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補償來解決。隨著工業現場和社會環境對變頻器的要求不斷提高，滿足實際需要的真正“綠色”變頻器不久也會面世。
參考文獻
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[4]電磁兼容性術語（GB/T43651995）[S].北京：中國標準出版社，1996
第6篇：電磁輻射的基本原理范文
【關鍵詞】變頻器；干擾；措施
1 變頻器諧波產生機理
通用變頻器的主電路一般為交—直—交轉換電路，當變頻器工作時它從電源引入了非正弦的電流。這是由于變頻器的輸入整流器在把電源的交流電壓和電流轉換為直流電壓和電流時產生的。
（1）輸入整流器：從三相電源的每一相中一次引入電流。引入的電流是非正弦的，并不像標準的交流正弦波那樣，而是在整流器轉換過程中產生了畸變。畸變意味著電源電流波形包含了諧波，因為畸變的波形可以分解為一組正弦分量，既人們所說的諧波分量。由于電源是一個對稱的標準三相電源，而整流部分又是一個開環不可控的，所以諧波的“次”數是一定的，所以整流部分產生的諧波分量很少。
（2）輸出逆變器：直流電流經濾波電容濾波及大功率晶體管開關元件IGBT逆變為頻率電壓可變的交流。在逆變輸出回路中，輸出電流是受PWM載波信號調制的脈沖波形，對于GTR大功率逆變元件，其PWM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變元件的PWM最高載頻可達15kHz。同樣，輸出回路電流也可分解為只含正弦波的基波和其他各次諧波，其主要諧波次數為第一次（基波，50Hz），第五次諧波（250Hz）第七次諧波（350Hz），第11次諧波（550Hz），第13次諧波（650Hz）。我們從逆變器的工作機理可以看出變頻器中的大部分諧波和干擾都是在逆變器中產生的，高次諧波電流對負載有著直接干擾（當作用在電機上時電機表現為發熱，聲音難聽。當作用在模擬儀表上時，儀表的指針和讀數亂跳，這些現象都是受到干擾的現象），另外高次諧波電流還能通過電纜向空間輻射，干擾鄰近電氣設備。
2 變頻調速系統的主要電磁干擾源及途徑
2.1 主要電磁干擾源
電磁干擾也稱電磁騷擾（EMI），是外部噪聲和無用信號在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過電路傳導和以場的形式傳播的。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波會對同一電網的其他電子、電氣設備產生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術，當其工作于開關模式并作高速切換時，產生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對系統內其他的電子、電氣設備來說是一個電磁干擾源。
2.2 電磁干擾的途徑
變頻器能產生功率較大的諧波，對系統其他設備干擾性較強。其干擾途徑與一般電磁干擾途徑是一致的，主要分空間輻射干擾即電磁輻射干擾、傳導、感應耦合。
（1）電磁輻射
變頻器如果不是處在一個全封閉的金屬外殼內，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其輻射場強取決于干擾源的電流強度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發射頻率。變頻器的整流橋對電網來說是非線性負載，它所產生的諧波對接入同一電網的其它電子、電氣設備產生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術，當根據給定頻率和幅值指令產生預期的和重復的開關模式時，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且帶有與開關頻率相應的高次諧波群。高載波頻率和場控開關器件的高速切換（dv/dt可達1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當突出。
當變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強度與干擾信號的波長有關，當孔洞的大小與電磁波的波長接近時，會形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場中的金屬物體還可能形成二次輻射。同樣，變頻器外部的輻射也會干擾變頻器的正常工作。
（2）傳導
上述的電磁干擾除了通過與其相連的導線向外部發射，也可以通過阻抗耦合或接地回路耦合將干擾帶入其它電路。與輻射干擾相比，其傳播的路程可以很遠。比較典型的傳播途徑是：接自工業低壓網絡的變頻器所產生的干擾信號將沿著配電變壓器進入中壓網絡，并沿著其它的配電變壓器最終又進入民用低壓配電網絡，使接自民用配電母線的電氣設備成為遠程的受害者。
（3）感應耦合
感應耦合是介于輻射與傳導之間的第三條傳播途徑。當干擾源的頻率較低時，干擾的電磁波輻射能力相當有限，而該干擾源又不直接與其它導體連接，但此時的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導線與其相鄰的其他導線或導體產生感應耦合，在鄰近導線或導體內感應出干擾電流或電壓。感應耦合可以由導體間的電容耦合的形式出現，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現，這與干擾源的頻率以及與相鄰導體的距離等因素有關。
3 抗干擾的措施
根據電磁性的基本原理，形成電磁干擾（EMI）須具備電磁干擾源、電磁干擾途徑、對電磁干擾敏感的系統等三個要素。為防止干擾，可采用硬件和軟件的抗干擾措施。其中，硬件抗干擾是最基本和最重要的抗干擾措施，一般從抗和防兩方面入手來抑制干擾，其總原則是抑制和消除干擾源、切斷干擾對系統的耦合通道、降低系統對干擾信號的敏感性。具體措施在工程上可采用隔離、濾波、屏蔽、接地等方法。
（1）變頻系統的供電電源與其他設備的供電電源相互獨立，或在變頻器和其他用電設備的輸入側安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。
（2）電動機和變頻器之間電纜應穿鋼管敷設或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號在不同的電纜溝分別敷設，避免輻射干擾。
（3）信號線采用屏蔽線，且布線時與變頻器主回路控制線錯開一定距離（至少20cm以上），切斷輻射干擾。
（4）變頻器使用專用接地線，且用粗短線接地，鄰近其他電氣設備的地線必須與變頻器配線分開，使用短線。這樣能有效抑制電流諧波對鄰近設備的輻射干擾。使用變頻器時，因接地不正確而引起的干攏間題時有發生，為此首先要在概念上分清什么是“安全接地”和“電磁干擾接地”，尤其是在高頻區域，由于“趨膚效應”在接頭處將呈現高阻狀態，造成接地不良，使系統對外干擾信號增強，對外影響變得敏感。因此，在防止電磁干擾接地時，需要實現低阻抗連接。
（5）增加輸入電抗器，一般應采用無源電抗器，目的在于只允許特定的頻率信號通過，阻止干擾信號源。并幫助吸收重載設備投入時產生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰。2%阻抗進線電抗器通常已足以能夠吸收電壓峰值并在多數應用情況下能避免變頻器有害的停機。還能保護變頻器內部直流回路電容器不至于過熱和由于吸收浪涌漏電壓，而減少壽命，并且增加電源阻抗。4%阻抗進線電抗器最適宜降低由變頻器產生的諧波頻率電流，還能使干攏信號不能通過地線傳播而被反射回干擾源。安裝輸入電抗器時應盡量靠近變頻器，并與其共基板。若兩者距離超過變頻器使用說明書規定的標準，應用扁平線連接。
（6）輸出電抗器裝于變頻器的輸出端（U﹑V & W），以允許電機在長電纜的情況下運行。
在變頻器輸出端串接電抗器，可以解決電機過熱和噪聲污染。采用了輸出電抗器，可省去在變頻器與電機之問的屏蔽電纜。這樣做不僅降低了成本，而且能很好的抑制變頻器對外產生的干擾，這是使用電抗器的主耍優點。
輸出電抗器的電感補償可使電機電纜相-對-相和相-對-地的分布電容。由于電機電纜長度增加，電機電纜的總分布電容也隨時增加，該分布電容與變頻器輸出端的殘余電壓峰值（由于變頻器輸出器件IGBT切換），導致電流峰值流頻器。這些電流峰值會引起變頻器有害的跳閘，安裝了輸出電抗器都可以避免。電抗器被裝于變頻器的輸出端，以允許帶長電纜運行，電抗器補償了電纜中的分布電容。
第7篇：電磁輻射的基本原理范文
[關鍵詞] 等離子體；種子處理；原理；應用
等離子體種子處理技術是農作物在播種前用等離子體機對種子進行處理，使農作物達到顯著增產的高新技術。靖宇縣山坡地面積很大，不適合使用大型機械，靖宇縣農機技術推廣站在大力研究適用于山坡地的小型機械的同時，又積極引進農業高新技術——等離子體種子處理機。該技術是一項極具推廣價值的農業高新技術，科技含量高、實用性強、綜合優勢明顯，經濟和社會效益顯著，具有廣闊的推廣前景。
一、等離子體種子處理技術基本原理
1999年，大連博事等離子體科技開發有限公司開始等離子體種子處理的研制和等離子體種子處理技術的研究，2000年以來，吉林省農業科學院、山西省農業科學院分別在吉林和山西省的不同生態區進行了發芽、盆栽、旱棚及田間種植試驗，并做了大面積示范。三年中，從事此項研究的科技人員140多名，試驗品種30多個，試驗安排8萬多個，試驗示范面積2萬多畝，取得數據幾十萬個。2001年11月此項研究被科技部列為863生物和現代農業第一批研究計劃。2001年1月30日，等離子體種子處理機獲得國家專利，2002年10月16日等離子體處理作物種子的方法獲得公開，此項技術的研究成功，填補了我國農業物理中的一項空白，成為全國首創。
等離子體科學屬于物理學科，它是物理學科的一個獨立分支。等離子體是物質存在的一種狀態，它是物質固體狀態、液體狀態、氣體狀態之后的第四種狀態--等離子體狀態。等離子體可以發光，產生電場、磁場和電磁波等物理能量，宇宙中99%的物質是等離子體。太陽就是其中之一，太陽的質量是地球的33萬倍，經過科學實驗證明，航天搭載的種子返回地面后往往產生各種程度的變異，具有明顯增產的效果。其主要原因是太空中高真空、微重力，宇宙射線對農作物種子的影響，使種子的基因產生變異，太空環境中的宇宙射線起著非常重要的作用，這部分宇宙射線主要是來自太陽這個巨大的等離子體，等離子體種子處理技術是受航天培育種種子的啟示，仿照空間的部分等離子體環境，在處理機械上安裝了高壓電弧等離子體和交變電磁場裝置，處理種子的方式是讓種子垂直、自己流動的方式通過機器內部的等離子體環境，接受不同能量的光輻射，電磁輻射，電磁場的刺激及帶電粒子轟擊，種子的運動方式為自由落體，在這個環境中，種子處于變速運動狀態，各種能量對種子的作用是變化著的，種子在不同位置接受不同的能量的變化，這時各種物理能量綜合作用于種子，這種綜合作用是低強度的，微劑量的，短時間的，處理時間在0.44s以內，這種短時間的低強度的微劑量的變化的輻射激活了種子的生命，加速了酶的轉化，增加了可溶性糖和蛋白，促進基因的表達，并使其當代增加產量。
二、等離子體種子處理在農業領域中的應用
等離子體種子處理技術，是由省農科院、大連博事等離子體科技開發有限公司在太空育種的啟示下，研發的種子處理技術，并列入國家科技部“十五”863計劃項目。該項技術在農業應用上特別是抗旱增產、提高品質等方面都具有明顯的效果，試驗表明通過等離子體處理后的種子，一是生命活力增強，經過處理的種子發芽率、發勢率明顯提高。二是出苗整齊，苗期提前，經過處理的作物出苗普遍提前1-2d，苗的整齊度明顯高于對照。三是根系發達，分蘗增加，抗旱抗病能力增強，開花座果增加，促進早熟，品質改善，增產、增收效果明顯。幾年來，扶余縣、樺甸市科技局在對等離子體種子處理技術試驗示范實踐中取得經驗，對全省擴大試驗示范是有啟示作用的，扶余縣科技局連續的對花生和大豆和其他雜糧種子進行處理，農作物增產增收比較明顯，特別是花生效果更顯著，產量均較對照田高。通過樺甸市科技局與省農科院于2001年--2003年在該市八個鄉鎮進行了試驗示范，并取得了較好的經濟效益。
第8篇：電磁輻射的基本原理范文
【關鍵詞】深孔爆破；薄煤層；沖擊地壓
0.概況
新興煤礦設計年產量160萬t，該礦58層直接頂為1.78m厚細砂巖，隨采隨冒落；老頂為20m粉砂巖，周期來壓步距為8-10m。60層直接頂為1.85m的粉砂巖，隨采隨落；老頂為7.15m的中細砂巖，周期來壓步距為6～8m。41062工作面采深470-520m，回采過程中曾頻繁出現沖擊地壓事故，發生地點多在上順槽距上端頭3～28m的區域，造成巷道變形，損壞。2007年6月22日，當該工作面上巷走向推進了47m時，首次發生了沖擊地壓顯現。到9月2日，共發生了23次沖擊地壓顯現。從沖擊情況及煤、巖層埋深、硬度來看，現開采的58#煤層具有嚴重的沖擊傾向性。
從調查情況來看，七煤集團的沖擊顯著區別于國內外常見的中、厚煤層、中硬煤及構造或煤柱區沖擊的特點，薄硬煤層、堅硬厚頂板、大傾角是其明顯的特點。七煤集團近2年沖擊災害顯著增加，已明顯進入深部開采，且有越來越嚴重的趨勢。打鉆非常困難，煤體濕潤性差，治理難度非常大。新興礦的沖擊災害已嚴重影響礦井的安全生產。
根據當前沖擊地壓防治技術實踐經驗，深孔爆破技術是一種有效的防治沖擊地壓解危技術措施。
1.深孔爆破卸壓技術基本原理
造成大面積來壓和沖擊地壓的主要原因是由于頂板堅固難冒，煤層也很堅硬，形成頂板-底板-煤體三者組合的剛度很高的承載體系。其具有聚集大量彈性能的條件，一旦承載系統中巖體載荷超過其強度，就發生劇烈破壞和冒落，瞬時釋放出大量的彈性能，造成沖擊、震動和暴風。巖石越堅硬，剛度越大，塑性越小，相對脆性就高，破壞時間短促，大面積頂板來壓的危險性就大。
針對這一現象，可以通過在頂板順槽對頂板進行爆破，人為地切斷頂板，進而促使采空區頂板冒落，削弱采空區與待采區之間的頂板連續性，減小頂板來壓時的強度和沖擊性。此外，爆破可以改變頂板的力學特性，釋放頂板所集聚的能量，從而達到防治沖擊地壓的目的。
2.種順槽深孔斷頂爆破分傾斜和走向
工作面傾向：在工作面上端頭，距離煤層底板15m高度，沿工作面傾斜方向打鉆孔5個，各孔軸線夾角為15°，進行煤層頂板傾斜方向斷頂爆破。
工作面走向：在工作面上端頭，斜向采場以與水平方向成30°角度，分別打3組深孔，各孔間距為3m，進行煤層頂板走向方向斷頂爆破。
具體如圖l所示。
3.深孔爆破工藝
3.1鉆孔
打孔采用ZLJ-650鉆機根據炮孔設計參數進行打孔，孔經為ф76mm。采用三翼金剛鉆頭打孔，鉆頭直徑為ф76mm，鉆桿直徑為ф42mm，每根鉆桿長度為lm。如在打孔中鉆機的高度不夠，可以自己做一個鉆機平臺。
在鉆孔施工過程中，要采用坡度儀準確定位炮孔角度，打孔后記錄和檢查打孔情況。因炮孔長度較長，為了使爆破達到預期的效果和保證安全的目的，炮孔角度不能偏離太大，炮孔角度充許偏離的角度為±1°，打孔至少要超前工作面50m。
3.2裝藥
爆破使用的炸藥為3號煤礦許用乳化炸藥，炸藥的藥卷規格ф60×500mm，每卷炸藥重l.7kg；雷管采用煤礦許用8號普通瞬發電雷管；導爆索采用煤礦許用導爆索，規格為ф6.5-7mm。深孔爆破在超前工作面至少40m。
為了確保炮眼內藥包的完全引爆，炮眼采用軸向連續偶合方式裝藥，采用雙雷管，雙導爆索引爆。
3.3封泥
在裝完藥后，開始封孔，封孔材料采用較潮濕的黃土，每次送入0.5m（2節）左右長的黃土棒，黃土棒規格為ф60mm×250mm，黃土棒要用塑料薄膜包裝，要求裝填搗實后繼續裝填，直到封孔到孔口位置。
3.4爆破
運輸順槽3個炮孔分別起爆，一次起爆l個炮孔；回風順槽3個炮孔一次起爆，聯線采用“局部并聯，總體串聯”的方式進行。放炮使用MFB-100型起爆器，爆破母線長度為不小于300m，放炮安全距離不小于300m。
4.效果分析
工作面要裝備支架壓力監測系統，以方便監測工作面支架的工作阻力，從而分析頂板來壓情況和爆破效果。
通過以上措施，新興礦41062采煤工作面實現了安全開采，工作面煤層應力集中程度明顯降低，未再發生沖擊現象。通過采用電磁輻射儀連續觀測，電磁輻射強度值均在安全值以下。
5.結論
（1）對于堅硬不易冒落頂板，采用深孔斷頂爆破方法，可對頂板應力集中和積聚的大量彈性能進行有效釋放，并能改變頂板的蓄能結構。
第9篇：電磁輻射的基本原理范文
[關鍵詞]紅外無損檢測；表面溫度；紅外輻射；熱傳導
中圖分類號：TP274.52 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）03-0363-01
紅外熱成像無損檢測技術是近年來應用逐漸廣泛的一種新興檢測技術。作為一種非接觸的無損檢測手段，廣泛應用于航空航天、機械、醫療、石化等領域.常規的無損檢測技術例如超聲波探傷、射線探傷、磁粉和滲透探傷等的研究已經很成熟，但仍存在高空、地下架設等無法滿足檢測要求的情況，具有一定局限性。
紅外熱成像無損檢測技術的創新性在于使用紅外測溫的方式，不接觸被測物體，不破壞溫場，以熱圖像的形式直觀準確的反映物體的二維溫度場分布，使材料表面下的物理特性通過其表面溫度變化反映出來。近幾年紅外無損檢測技術飛速發展，已經成為傳統檢測方式如激光、超聲等技術的補充及替代。該技術也可以與其他檢測方式相結合以提高檢測的精確度及可靠性。與傳統的檢測方式相比，該技術的特點如下：
（1）適用范圍廣，可檢測金屬及非金屬材料；
（2）測量結果的可視性，可以通過圖像顯示測量結果：
（3）非接觸式測量，不會對物體造成污染：
（4）檢測面積廣，可對大型設備進行整體觀測；
（5）檢測設備攜帶方便，適用于現場在線檢測；
（6）檢測速度快。
一、 紅外熱成像無損檢測原理
（一）基本原理
紅外熱成像無損檢測技術是根據紅外輻射的基本原理，通過紅外輻射的分析方法對物體內部能量流動情況進行測量，使用紅外熱成像儀顯示檢測結果，對缺陷進行直觀上的判定。此方法以熱傳導理論和紅外熱成像理論為基礎。當物體的溫度與環境溫度存在差異時，就會在物體內部產生熱量的流動。如果向該物體注入熱量，其中一部分熱流必然向內部擴散，使物體表面的溫度分布發生變化。
1、對于無缺陷的物體，當熱流均勻注入時，熱流能夠均勻的向內部擴散或從表面擴散，因而表面的溫度場分布也是均勻的；
2、當物體內部存在隔熱性缺陷時，熱流會在缺陷處受阻，造成熱量堆積，導致表面出現溫度高的局部熱區；
3、當物體內部含有導熱性缺陷時，物體表面就會出現溫度較低的局部冷區。
由以上三種情況可看出，當物體內部存在缺陷時，就會在物體有缺陷區和無缺陷區形成溫差。且該溫差除了取決于物體材料的熱物理性質外，還與缺陷的尺寸、距表面的距離及它的熱物理性質有關。由于物體局部溫差的存在，必然導致紅外輻射強度的不同，利用紅外熱像儀即可檢測出溫度的變化狀況，進而判斷缺陷的情況。
（二）檢測理論依據
1、紅外熱成像理論
高于絕對溫度零度的任何物體都會不停地向外界發射電磁波，紅外熱成像無損檢測技術是建立在電磁輻射和熱傳導理論基礎上的一門無損探傷技術。根據物體輻射的特點可以將物體分為絕對黑體和灰體兩類，被檢測物體輻射都屬于灰體輻射?；殷w輻射總輻射強度等于同一溫度黑體的總輻射強度乘以灰體的發射系數，即灰體輻射滿足斯蒂芬波爾茲曼定律。
（1）
式中―灰體發射系數
―斯蒂芬波爾茲曼常數
―物體輻射強度
―物體絕對溫度
紅外熱成像無損檢測技術正是利用這個公式，通過紅外熱像儀接收來自物體的輻射，從而測定物體表面的溫度場分布，然后根據溫度場的異常分布情況來識別物體內是否存在缺陷。因此，物體具有不同的溫度和發射系數，紅外熱像儀接受來自物體的輻射，便可測定物體表面的溫度場分布。
2、熱傳導理論
熱量從物體內溫度較高的部位傳遞到溫度較低的部位，或從溫度較高的物體傳遞到與之接觸的另一溫度較低的物體，此熱傳遞過程稱為熱傳導。物體內部產生導熱的起因在于物體各部分之間具有溫度差，所以只要確定物體內部溫度場，根據傅里葉定律就能確定物體內的熱流。
（2）
―單位面積上在溫度降低方向上單位時間的熱流量
―被測物體導熱系數
―被測物體內空間、時間溫度分布
上式揭示了熱流量與溫度之間的關系，對于穩態場和非穩態場都適用。通常用熱傳導微分方程來描述溫度場時空域的內在聯系。
（3）
―加載熱源項
―被測物體密度
―被測物體比熱容
在給定溫度梯度的條件下，熱流的大小正比于物體的導熱系數。因此，在熱傳導分析中，物體的導熱系數是一個很重要的參數，它直接影響物體內熱流的大小。各種工程材料的導熱系數相差懸殊，最大的是純金屬，最小的是氣體和蒸汽，非結晶絕緣體和無機液體的導熱系數介于兩者之間。
二、檢測方式
（一）主動式檢測
為了使被測物體失去熱平衡，在紅外熱成像無損檢測時為被測物體注入熱量。被測物體內部溫度不必達到穩定狀態，內部溫度不均勻時即可進行紅外檢測的方法即為主動式紅外檢測。該種檢測方式是人為給試樣加載熱源的同時或延遲一段時間后測量表面的溫度場的分布。從而確定金屬、非金屬、復合材料內部是否存在孔洞、裂縫等缺陷。
（二）被動式檢測
被動式紅外熱成像無損檢測利用周圍環境的溫度與物體溫度差，在物體與環境進行熱交換時，通過對物體表面發出的紅外輻射進行檢測缺陷的一種方式。這種檢測方法不需要加載熱源，一般應用于定性化的檢測。被測物本身的溫度變化就能顯示內部的缺陷。它經常被應用于在線檢測電子元器件和科研器件及運行中設備的質量控制。
三、總結
紅外熱成像檢測技術不同于常規的檢測手段（如射線、磁粉、超聲、渦流、滲透等），可以快速掃描，提高檢測效率。作為目前較為成熟的檢測技術，脈沖紅外熱成像技術脈沖能量大，單次檢測面積大，檢測速度快。鎖相紅外熱成像技術所得的位相圖不受物體的表面情況等影響。對于深層缺陷，疲勞損傷和微小缺陷可以達到較好的檢測深度，同時鎖相紅外熱成像的位相延遲和物體的缺陷深度和鎖相頻率有關，當知道鎖相頻率和位相延遲就可以求出缺陷的深度。
在實際應用中，兩種技術可以互補使用，對于具體的物體和具體的檢測要求可選擇不同方案。由于被測物體溫度場變化迅速，儀器精度和靈敏度受外界影響較大。而且對儀器的設置、環境和被測物體表面等要求嚴格，這些因素決定了使用紅外熱成像無損檢測方法后，可使用常規無損檢測手段進行復檢，以提高檢測的正確性。
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