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(dǎo)老師：

組    長(zhǎng)：

小組成員：徐bangwei

班    級(jí)：

     【摘  要】如今我們學(xué)習(xí)、生活在E時(shí)代,在你每天盡情享受科技帶來的便捷和舒適時(shí),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(gòu)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(chǎn)品種類十分眾多,與我們的生活、工作關(guān)系非常密切,我們與它們接觸的時(shí)間又比較長(zhǎng),因此,這些電子產(chǎn)品所產(chǎn)生的電磁輻射對(duì)人體健康的影響問題已經(jīng)越來越受到人們的重視。     

【關(guān)鍵詞】電磁輻射   降低  植物

一．課題的提出

      

     1.課題研究背景：

    進(jìn)入21世紀(jì)，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，架設(shè)的電源線越來越多，電視，電腦，移動(dòng)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(shí)也時(shí)波長(zhǎng)更長(zhǎng)，頻率在30000MHz內(nèi)的電磁輻射充斥著我們的空間，破壞了良好的電磁生態(tài)環(huán)境，構(gòu)成了現(xiàn)代社會(huì)新的“隱型殺手”。電磁輻射無處不在,電磁輻射對(duì)人們?nèi)粘Ｉ畹挠绊懸矡o處不在.但大部分人們都還沒意識(shí)到它所存在的危害性。那么,什么是電磁輻射污染?它對(duì)人體作用的機(jī)理有哪些?不同的植物又對(duì)它有何作用？

 

2.課題研究目的與意義

我選擇該課題進(jìn)行研究，我主要研究了使用電腦過程中產(chǎn)生的電磁輻射及其危害，我希望通過尋求一種簡(jiǎn)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(qū)域內(nèi)的市民，因磁通密度B＞3mG（毫高斯），癌癥發(fā)病率為其他地區(qū)的3.8倍！

    

    1991年英國(guó)勞達(dá)公司一架民航機(jī)不幸墜毀，電磁輻射釀成了這場(chǎng)大禍。《環(huán)境保護(hù)報(bào)》

1993年，瑞典等北歐三國(guó)的研究調(diào)查公布，長(zhǎng)期受到2mG以上的電磁輻射影響，罹患白血病的機(jī)會(huì)是正常人的2．1倍，罹患腦腫瘤的機(jī)會(huì)是正常人的1．5倍

二．課題研究方法

1.文獻(xiàn)研究法：通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館、書店等查閱手段，了解不同植物對(duì)降低電磁輻射的

不同作用。

1.實(shí)驗(yàn)研究法：通過實(shí)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(shí)驗(yàn)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(chǎn)品產(chǎn)生的電磁輻射污染。

但是,并沒有任何科學(xué)依據(jù)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(fā)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(zhì)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(xué)依據(jù)的,當(dāng)然植物讓人喜愛產(chǎn)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(xù)探究吧！實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：電視機(jī)、筆記本電腦、路由器、開關(guān)、臺(tái)式電腦主機(jī)、顯示器。

    實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：電視機(jī)、筆記本電腦、路由器、開關(guān)、臺(tái)式電腦主機(jī)、顯示器。

    實(shí)驗(yàn)過程用檢測(cè)儀檢測(cè)各個(gè)電器，并測(cè)出不同植物的影響                       

 

（二） 實(shí)驗(yàn)過程 ：1.不同用電器的電磁輻射量的對(duì)比試驗(yàn)

                               

                                

                                                                                                                                                                   

           

      開關(guān)                                    筆記本電腦

  

             

          

   

    

            顯示器                                     路由器

  

             

                主機(jī)                                        電視機(jī)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

根據(jù)本實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)可知，不同的電器的電磁輻射量不同，本實(shí)驗(yàn)中液晶電腦的電磁輻射量最高，開關(guān)的電磁輻射量最低.,我想通過本實(shí)驗(yàn)告訴大家，不要長(zhǎng)時(shí)間上網(wǎng)，這樣對(duì)我們的生活、學(xué)習(xí)都會(huì)帶來影響，眼睛離電腦顯示器的距離適當(dāng)增遠(yuǎn)，防止視力下降。

（二）理論過程 2.不同植物對(duì)電磁輻射減少的量的研究

     為了研究不同植物對(duì)電磁輻射減少的量的實(shí)驗(yàn)，本實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)選用液晶電腦作為測(cè)試對(duì)象

測(cè)試植物：富貴樹

    (富貴樹)測(cè)試結(jié)果：將富貴樹擺放在距離顯示器36厘米處一刻鐘后，輻射監(jiān)測(cè)儀顯示的數(shù)值并沒有出現(xiàn)明顯變化。數(shù)值始終在1000V/m以上波動(dòng)。數(shù)值說明，富貴樹混在抗輻射植物里，只是濫竽充數(shù)罷了。

    (綠玉樹)測(cè)試結(jié)果：在15分鐘的測(cè)試時(shí)間里，擺放綠玉樹后的測(cè)試儀顯示的數(shù)值比較穩(wěn)定，但效果并不理想。數(shù)值證明，綠玉樹也不能算作抗輻射植物。

    最終數(shù)值：1062V/m

   

    

(清香木)測(cè)試結(jié)果：擺放清香木15分鐘后，測(cè)試儀顯示數(shù)值終于降至1000V/m以下，但并不穩(wěn)定。

    最終數(shù)值：1074V/m

    

    (榕樹)測(cè)試結(jié)果：在15分鐘的測(cè)試時(shí)間里，測(cè)試儀的顯示數(shù)值不斷下降，最終降至1000V/m以下。

最終數(shù)值：990V/m

   

(玉露)測(cè)試結(jié)果：與前四種植物相比，玉露的體積要小巧很多。但通過測(cè)試儀的數(shù)據(jù)顯示，吸收電磁輻射的能力并不是由體積決定的。

    最終數(shù)值：978V/m

測(cè)試結(jié)果：跟玉露一樣，擺放仙人球15分鐘后，測(cè)試儀的數(shù)據(jù)很快也降至1000V/m以下，最終結(jié)果在6種測(cè)試植物中名列第一。

    最終數(shù)值：811V/m

結(jié)論：不同植物對(duì)減少電磁輻射的量不同，本次試驗(yàn)中，仙人球在所有植物吸收電磁輻射的作用是最強(qiáng)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(yǎng)活的植物，非常適合現(xiàn)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(gè)電子系統(tǒng)如果能與其他電子系統(tǒng)相兼容的工作，也就是不產(chǎn)生干擾又能忍受外界的干擾則稱為該電子系統(tǒng)與區(qū)環(huán)境電磁兼容。對(duì)于一般的電磁兼容問題的基本分析模型如圖1所示。

對(duì)于PLC系統(tǒng)來說，干擾源要整體考慮。不僅包括PLC設(shè)備，而且要考慮當(dāng)信號(hào)加到電力線上時(shí)，由于電力線是一種非屏蔽的線路，有可能作為發(fā)射天線對(duì)無線通信和廣播產(chǎn)生不利影響。此外還要考慮多種PLC設(shè)備間的相互影響。PLC的耦合途徑是非常復(fù)雜的，是不同的途徑相互作用的結(jié)果。總體上分為兩種，一種是空間的輻射，對(duì)應(yīng)的擾設(shè)備是無線通信和廣播信號(hào)；另一種是沿電力線的傳導(dǎo)騷擾，主要造成對(duì)電能質(zhì)量的影響。因此PLC系統(tǒng)的電磁兼容問題涉及多個(gè)PLC系統(tǒng)的共存，以及與無線網(wǎng)絡(luò)的共存等。

1．2 PLC系統(tǒng)電磁干擾產(chǎn)生機(jī)理

由于電力線的特性和結(jié)構(gòu)是按照輸送電能的損失最小并保證安全可靠地傳輸?shù)皖l(50 Hz)電流來設(shè)計(jì)的，不具備電信網(wǎng)的對(duì)稱性、均勻性，因而基本上不具備通信網(wǎng)所必須具備的通信線路電氣特性。而PLC系統(tǒng)所產(chǎn)生的電磁干擾問題正是由于電力線的這種對(duì)地不對(duì)稱性產(chǎn)生的。

電力線產(chǎn)生干擾的機(jī)理有兩種(如圖2)，一種是電力線中的信號(hào)電流Id(差模電流)回路產(chǎn)生的差模干擾，另一種是電力線上的共模電流Ic產(chǎn)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(rèn)為由其產(chǎn)生的電磁場(chǎng)相互抵消。而共模電流的方向是一致的，其產(chǎn)生的電磁場(chǎng)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(tǒng)電磁兼容性的主要措施

(1)充分利用或改善PLC系統(tǒng)電力線的對(duì)稱性

PLC系統(tǒng)的輻射強(qiáng)度取決于PLC網(wǎng)絡(luò)或其電纜的對(duì)稱性。高度對(duì)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。可以選擇對(duì)稱性好的導(dǎo)線，例如4芯電纜，但此法不適用于室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)，而且成本較高。

(2)減小PLC系統(tǒng)中高頻信號(hào)的功率譜密度

減小PLC信號(hào)的功率譜密度(PSD)能降低輻射電平，但不影響總的發(fā)送功率。因此，PLC系統(tǒng)適宜采用寬帶調(diào)制技術(shù)，但其擴(kuò)頻效率受電力線低通特性的限制。

(3)合理選擇調(diào)制技術(shù)

OFDM是一種高效的調(diào)制技術(shù)，其基本原理是將發(fā)送的數(shù)據(jù)流分散到許多個(gè)子載波上，使各子載波的信號(hào)速率大為降低，從而提高抗多徑和抗衰落能力。

(4)合理設(shè)計(jì)EMI濾波網(wǎng)絡(luò)

將濾波器安裝在緊鄰變壓器和緊鄰家庭用戶的連接點(diǎn)上，或者直接在電力線調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部引入濾波器。這樣既可以保持PLC信號(hào)的異模傳播，又可以阻止PLC信號(hào)進(jìn)入輻射效率高的導(dǎo)線或其他附接設(shè)備。本文將主要對(duì)EMI濾波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。

2 濾波電路設(shè)計(jì)

基于以上對(duì)于電力線通信電磁兼容性的分析，可以在電力線通信系統(tǒng)的收端接一個(gè)EMI濾波器，用以抑制系統(tǒng)所產(chǎn)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(chǎn)生的電磁場(chǎng)不能完全抵消，所以在設(shè)計(jì)濾波電路時(shí)，也應(yīng)考慮到差模干擾的抑制。

EMI濾波電路基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(zhǎng)，并將共模電感纏繞在鐵氧體磁芯圓環(huán)上，構(gòu)成共模扼流圈。共模扼流圈對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用，而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。由于干擾信號(hào)有差模和共模兩種，因此濾波器要對(duì)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(fù)極高頻干擾電流導(dǎo)入地線(共模)，或?qū)㈦娫凑龢O高頻干擾電流導(dǎo)入電源負(fù)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(shí)驗(yàn)結(jié)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(wǎng)絡(luò)濾波性能仿真

圖4為干擾噪聲隨頻率關(guān)系的模擬仿真，由此可見干擾信號(hào)的頻率越高，則干擾信號(hào)通過該濾波網(wǎng)絡(luò)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(duì)共模干擾起到良好的抑制作用。

3．2 EMI濾波網(wǎng)絡(luò)輸出結(jié)果分析

當(dāng)采用輸入為24 V，輸出為12 V，功率為25 W的開關(guān)電源模擬輸入信號(hào)時(shí)，用帶寬為20 MHz的示波器測(cè)得濾波前后信號(hào)紋波分別為50 mV和5 mV。由此可見該濾波網(wǎng)絡(luò)對(duì)干擾信號(hào)衰減了20 dB，良好地抑制了電路中所產(chǎn)生的干擾噪聲。

4 結(jié) 語

第3篇：電磁輻射的基本原理范文

關(guān)鍵詞:64位計(jì)算技術(shù); 矩量法; 電磁計(jì)算; 電大尺寸目標(biāo)

中圖分類號(hào):TM15;TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):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(jì)算中的基本方法,其計(jì)算精度很高,經(jīng)常作為衡量其他電磁計(jì)算方法計(jì)算精度的基準(zhǔn)。但是,眾所周知,矩量法屬于低頻算法,其內(nèi)存需求正比于N2,隨著未知數(shù)N的增加,內(nèi)存消耗呈指數(shù)遞增。從理論上看,由于寄存器的限制,32位系統(tǒng)下單個(gè)應(yīng)用程序1次最多能尋址232,即4 GB內(nèi)存,實(shí)際32位Windows XP操作系統(tǒng)為2.2 GB。對(duì)于電大尺寸問題,由于矩量法的計(jì)算程序無法申請(qǐng)到足夠多的存儲(chǔ)空間,從而無法計(jì)算。在64位系統(tǒng)中,程序可尋址到264,約16 EB的內(nèi)存,這樣應(yīng)用程序的可用內(nèi)存幾乎只受計(jì)算機(jī)物理內(nèi)存和操作系統(tǒng)的限制。因此,考慮到利用64位技術(shù)的優(yōu)越性,開發(fā)了64位矩量法的程序,拓寬了矩量法的應(yīng)用范圍。

在此,簡(jiǎn)述了矩量法的基本原理,利用C語言開發(fā)了32位矩量法的計(jì)算程序、相關(guān)算例,驗(yàn)證了程序的有效性;討論了32位程序的局限,開發(fā)了64位矩量法的計(jì)算程序,并給出算例證明了64位計(jì)算技術(shù)能拓寬矩量法的計(jì)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(chǔ),對(duì)目標(biāo)表面做三角剖分,擁有公共邊的每對(duì)三角形構(gòu)成RWG邊元,在每個(gè)邊元上定義矢量的基函數(shù)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(gè)邊元所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)相鄰三角形;lm為邊元長(zhǎng)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(diǎn)指向該三角形上的觀察點(diǎn)r、負(fù)三角形T-m上的觀察點(diǎn)r指向該三角形自由頂點(diǎn)的矢量。

于是,目標(biāo)表面的電流可以由上面的基函數(shù)表示為:

J(r)=∑Nn=1Infn(r)(2)

從電場(chǎng)積分方程[1]出發(fā),基于矩量法的基本原理,選取RWG的基函數(shù)。采用伽略金法[2],推導(dǎo)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±m(xù)n= μ4πl(wèi)n 2A + n ∫T + n ρ + n(r′)g±m(xù)(r′)dS′ +

ln 2A-n ∫T-n ρ-n(r′)g±m(xù)(r′)dS′(5)

Φ ±m(xù)n =-14πjωεln An+∫T+ng±m(xù)(r′)dS′-

lnA-n∫T-n g±m(xù)(r′)dS′(6)

式中:g±m(xù)(r′) = e-jk|rc±-r′|m|rc±m(xù)-r′|為自由空間格林函數(shù)。由于篇幅限制,本文沒有具體推導(dǎo)這些公式,詳見文獻(xiàn)[3]。

考慮散射問題時(shí),激勵(lì)向量Vm的元素表示為:

Vm = lmE + m • ρc+m2 +E-m • ρc-m2

E±m(xù) = Einc(rc±m(xù))(7)

考慮輻射問題時(shí),激勵(lì)源由入射波變?yōu)殡妷涸?電壓發(fā)生器通常由傳輸線跨接在天線的小間隙上。假設(shè)小間隙寬度無限趨于零,則很容易將小間隙與RWG邊元聯(lián)系起來,即電壓激勵(lì)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(biāo)表面電流的電流系數(shù)矩陣In,并由式(2)得到表面電流,再由電場(chǎng)積分方程即可得到導(dǎo)體的散射或輻射電場(chǎng)[1]:

Es=-jωμ∫1+1k2• [J(r′)G]dS′(8)

式中:G為自由空間格林函數(shù)。

計(jì)算阻抗矩陣元素是矩量法的關(guān)鍵問題。在場(chǎng)點(diǎn)與源點(diǎn)相距較遠(yuǎn)時(shí),元素計(jì)算表達(dá)式中的被積函數(shù)是平滑函數(shù),積分可采用三角形上的數(shù)值積分近似求解[4-5]。當(dāng)場(chǎng)點(diǎn)與源點(diǎn)相距較近時(shí),阻抗矩陣單元表達(dá)式中的被積函數(shù)變化劇烈,尤其是在場(chǎng)點(diǎn)和源點(diǎn)重合時(shí),被積函數(shù)是奇異函數(shù)。然而,這些元素的計(jì)算精度對(duì)整個(gè)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(shù)。這種奇異積分的處理已經(jīng)有了許多成熟的方法[5-7]。文獻(xiàn)[5]中的方法最為簡(jiǎn)便有效,為本文所采用。

在上面的算法中,阻抗矩陣的存儲(chǔ)是矩量法耗費(fèi)內(nèi)存的最主要因素,理論上正比于N2,未知數(shù)N為RWG邊元總數(shù)。具體數(shù)值關(guān)系可見表1。

表1 MOM程序內(nèi)存消耗與電尺寸的關(guān)系(以算例二為例)

頻率 /MHz300400500600700

未知數(shù)2 7064 8037 62010 99215 042

內(nèi)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(fā)了32位矩量法計(jì)算程序,為了驗(yàn)證其正確性,并順利地向64位系統(tǒng)移植,進(jìn)行了如下計(jì)算。

算例1: 鑒于天線的輻射,考慮一蝴蝶結(jié)天線,天線長(zhǎng)0.2 m,張角為90°,頸寬0.012 m,位于xoy平面內(nèi)(如┩1所示)。饋源加在圖1所示的原點(diǎn)處,計(jì)算頻率為750 MHz,剖分出234個(gè)節(jié)點(diǎn),244個(gè)三角面元。xoy面內(nèi)的方向圖如圖2所示,實(shí)線為本文的計(jì)算結(jié)果,圓圈為參考文獻(xiàn)[5]結(jié)果。可見,本文結(jié)果與┪南[5]的結(jié)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(dǎo)體的散射,球常被用來當(dāng)作衡量計(jì)算精度的基準(zhǔn),這里考慮一個(gè)直徑為2 m的理想導(dǎo)體球。入射波頻率為300 MHz,計(jì)算時(shí)剖分出904個(gè)節(jié)點(diǎn),1 804個(gè)三角面元。圖3為其雙站RCS,實(shí)線為本文的計(jì)算結(jié)果,圓圈為FEKO計(jì)算結(jié)果。可以看出,兩者吻合得非常好。這兩個(gè)算例表明,本文開發(fā)的矩量法計(jì)算程序能夠?qū)崿F(xiàn)電磁輻射與散射計(jì)算,計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確可靠。

在算例2中,共有2 706條RWG邊元,計(jì)算時(shí)的內(nèi)存消耗為114 MB,這在32位計(jì)算機(jī)上很容易計(jì)算。但是隨著頻率的升高,計(jì)算的內(nèi)存消耗急劇增加,如┍1所示,700 MHz時(shí)甚至達(dá)到3.46 GB,而在32位Windows XP操作系統(tǒng)下,單個(gè)應(yīng)用程序所能申請(qǐng)到的最大內(nèi)存僅為2.2 GB(修改啟動(dòng)文件可達(dá)3 GB)。對(duì)于入射波頻率為700 MHz時(shí)球的散射,32位系統(tǒng)根本無法申請(qǐng)到足夠的內(nèi)存計(jì)算。因此,本文考慮用64位計(jì)算技術(shù)拓展矩量法的計(jì)算能力。

圖3 導(dǎo)體球的雙站RCS

3 64位矩量法

近年來,AMD,IBM,Intel開發(fā)了64位計(jì)算技術(shù),并相繼推出了更高級(jí)的64位處理器。相對(duì)于目前流行的32位技術(shù),64位技術(shù)有著顯著的優(yōu)點(diǎn),即由于32位系統(tǒng)寄存器的限制,單個(gè)應(yīng)用程序一次直接尋址訪問的空間被限制在4 GB以內(nèi),而32位Windows XP操作系統(tǒng)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(tǒng)則不同,理論上,程序可尋址到264,約16 EB的內(nèi)存。可見,64位系統(tǒng),提供了矩量法求解電大尺寸目標(biāo)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?cè)谒俣壬贤耆?2位處理器。

基于前面在32位系統(tǒng)上開發(fā)的矩量法程序,本文在Microsoft Visual Studio 2008開發(fā)環(huán)境中,采用64位編程技術(shù),開發(fā)了針對(duì)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(jì)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(jìn)行計(jì)算,對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2 32位和64位矩量法程序計(jì)算能力對(duì)比

頻率 /GHz2345

內(nèi)存625 MB2.5 GB7.7 GB18.6 GB

平臺(tái)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(duì)于0.135 m×0.62 m的圓柱,32位計(jì)算程序在頻率為3 GHz時(shí)就無法計(jì)算了,而64位程序的計(jì)算能力則可以大幅提高。圖4給出了入射波頻率為4 GHz時(shí)的單站RCS計(jì)算結(jié)果(實(shí)線)和測(cè)量結(jié)果(虛線,來自西北工業(yè)大學(xué)無人機(jī)特種技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(gè)復(fù)雜目標(biāo)上單極子天線的輻射(如圖5所示),根據(jù)文獻(xiàn)[8],可以將線天線用橫向只有一個(gè)RWG邊元的細(xì)帶模型來表示,細(xì)帶的寬度約為線半徑的4倍。單極子天線長(zhǎng)1 m,位置如圖所示,饋電加在線面連接處的接合邊上,目標(biāo)總長(zhǎng)為3.2 m,寬為0.8 m,輻射頻率為700 MHz。計(jì)算時(shí)共剖分出6 095個(gè)節(jié)點(diǎn),11 476個(gè)三角面元,未知量總數(shù)為16 866,需要4.343 GB的內(nèi)存,這在32位系統(tǒng)中是無法計(jì)算的。圖6為天線在xoy面的方向圖,縱坐標(biāo)表示場(chǎng)點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度值。圖中實(shí)線為本文64位矩量法程序的計(jì)算結(jié)果,虛線為FEKO的計(jì)算結(jié)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(jì)算能力確實(shí)得到了很大的拓展。

圖5 復(fù)雜目標(biāo)模型

圖6 復(fù)雜目標(biāo)的輻射方向圖

FEKO中采用多層快速多極子技術(shù)(MLFMM)[9]和矩量法與物理光學(xué)法的混合方法[10-11]計(jì)算電大尺寸目標(biāo)。多層快速多極子是一種十分有效的加速算法,其計(jì)算復(fù)雜度約為O(Nlog N)。即便如此,在32位系統(tǒng)下,也會(huì)存在上述內(nèi)存限制問題。事實(shí)上,本文的方法也可用于基于MLFMM加速的矩量法中。

4 結(jié) 語

針對(duì)矩量法求解電磁計(jì)算問題時(shí),隨著目標(biāo)電尺寸的增大,空間復(fù)雜度顯著增加的問題,采用64位計(jì)算技術(shù)進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明,由于64位技術(shù)允許應(yīng)用程序一次尋址更大的內(nèi)存空間,突破了32位技術(shù)4 GB的限制,從而大大拓展了矩量法的可計(jì)算范圍,為矩量法求解電大尺寸目標(biāo)提供了一種簡(jiǎn)單易行的途徑。

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第4篇：電磁輻射的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】變頻器；干擾；抑制

1 變頻調(diào)速系統(tǒng)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(hào)在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過電路傳導(dǎo)和以場(chǎng)的形式傳播的。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)其工作于開關(guān)模式并作高速切換時(shí)，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備來說是一個(gè)電磁干擾源。

1.2 電磁干擾的途徑

變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，對(duì)系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)。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(dǎo)、感應(yīng)耦合。

1.2.1 電磁輻射

變頻器如果不是處在一個(gè)全封閉的金屬外殼內(nèi)，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其輻射場(chǎng)強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開關(guān)模式時(shí)，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場(chǎng)控開關(guān)器件的高速切換（dv/dt可達(dá)1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當(dāng)突出。

當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強(qiáng)度與干擾信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān)，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場(chǎng)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(huì)干擾變頻器的正常工作。

1.2.2 傳導(dǎo)

上述的電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)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(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號(hào)將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。

1.2.3 感應(yīng)耦合

感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時(shí)，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn)，這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。

2 諧波干擾及其途徑

2.1 諧波使電網(wǎng)中的電器元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了輸變電及用電設(shè)備的效率。

2.2 諧波可以通過電網(wǎng)傳導(dǎo)到其他的用電器，影響了許多電器設(shè)備的正常運(yùn)行，比如諧波會(huì)使變壓器產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，使其局部過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至于損壞；還有傳導(dǎo)來的諧波會(huì)干擾電器設(shè)備內(nèi)部軟件或硬件的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.3 諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的串聯(lián)或并聯(lián)諧振，從而使諧波放大。

2.4 諧波或電磁輻射干擾會(huì)導(dǎo)致繼電器保護(hù)設(shè)置的誤動(dòng)作，使電器儀表計(jì)量不準(zhǔn)確，甚至無法正常工作。

3 抗電磁干擾的措施

根據(jù)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(duì)電磁干擾敏感的系統(tǒng)等三個(gè)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(duì)系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)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(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)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(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。

3.2 濾波

變頻器在運(yùn)行中產(chǎn)生的高次諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，使電網(wǎng)波形嚴(yán)重畸變，可能造成電網(wǎng)壓降很大、電網(wǎng)功率因數(shù)較低，大功率的變頻器應(yīng)特別的注意。一般的解決方法主要采用無功率補(bǔ)償裝置以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，同時(shí)根據(jù)具體情況在電源進(jìn)線端和接負(fù)載側(cè)同時(shí)采取加裝電抗濾波器，以盡量減少對(duì)電網(wǎng)的影。

3.3 屏蔽

屏蔽干擾源是抑制干擾的最有效的方法。應(yīng)盡量采取把變頻器全封閉在金屬殼內(nèi)，金屬外殼可靠的接地，以減少通過空間對(duì)外輻射電磁波，降低對(duì)其他設(shè)備的干擾，特別是對(duì)電子線路和設(shè)備的干擾。

3.4 接地

實(shí)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(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式，要根據(jù)具體情況采用，要注意不要因?yàn)榻拥夭涣级鴮?duì)設(shè)備產(chǎn)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(chǎn)品，其現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行。

4 抑制諧波的對(duì)策

4.1 增加變頻器供電電源內(nèi)阻抗

通常電源設(shè)備的內(nèi)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(nèi)阻抗越大，諧波含量越小，這種內(nèi)阻抗就是變壓器的短路阻抗。因此選擇變頻器供電電源時(shí)，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(shè)備的正常運(yùn)行之外，還因?yàn)樗鼈兿牧舜罅康臒o功功率，使線路的功率因數(shù)大為下降。在輸入電路內(nèi)串入交流直流電抗器后，進(jìn)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(dòng)機(jī)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(chǎn)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(tǒng)線路中設(shè)置濾波器

濾波器的作用是為了抑制干擾信號(hào)從變頻器通過電源線傳導(dǎo)干擾到電源從電動(dòng)機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器；為減少對(duì)電源干擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)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(xiàng)運(yùn)行

通用變頻器為六脈波整流器，因此產(chǎn)生的諧波較大。如果采用變壓器多相運(yùn)行，使相位角互差30°，如Y―、―組合的變壓器構(gòu)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(jié)束語

以上通過對(duì)變頻器運(yùn)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(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻器應(yīng)用存在的這些問題會(huì)逐步消化解決，變頻器的性能將會(huì)逐步提高，滿足人們需要。

參考文獻(xiàn)：

第5篇：電磁輻射的基本原理范文

關(guān)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(diào)速技術(shù)是集自動(dòng)控制、微電子、電力電子、通信等技術(shù)于一體的高科技技術(shù)。它以很好的調(diào)速、節(jié)能性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。由于其采用軟啟動(dòng)，可以減少設(shè)備和電機(jī)的機(jī)械沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備和電機(jī)的使用壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，變頻器以其具有節(jié)電、節(jié)能、可靠、高效的特性應(yīng)用到了工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域中，如變頻調(diào)速在供水、空調(diào)設(shè)備、過程控制、電梯、機(jī)床等方面的應(yīng)用，保證了調(diào)節(jié)精度，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了經(jīng)濟(jì)效益，但隨之也帶來了一些干擾問題。現(xiàn)場(chǎng)的供電和用電設(shè)備會(huì)對(duì)變頻器產(chǎn)生影響，變頻器運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波也會(huì)干擾周圍設(shè)備的運(yùn)行。變頻器產(chǎn)生的干擾主要有三種：對(duì)電子設(shè)備的干擾、對(duì)通信設(shè)備的干擾及對(duì)無線電等產(chǎn)生的干擾。對(duì)計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制裝置等電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾主要是感應(yīng)干擾；對(duì)通信設(shè)備和無線電等產(chǎn)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(tǒng)無法可靠運(yùn)行，還會(huì)影響其他電子、電氣設(shè)備的正常工作。因此有必要對(duì)變頻器應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾問題進(jìn)行探討，以促進(jìn)其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。下面主要討論變頻器的干擾及其抑制方法。

2變頻調(diào)速系統(tǒng)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(hào)在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過電路傳導(dǎo)和以場(chǎng)的形式傳播的。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)其工作于開關(guān)模式并作高速切換時(shí)，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備來說是一個(gè)電磁干擾源。另一方面，電網(wǎng)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(wǎng)中存在大量諧波源，如各種整流設(shè)備、交直流互換設(shè)備、電子電壓調(diào)整設(shè)備、非線性負(fù)載及照明設(shè)備等。這些負(fù)荷都使電網(wǎng)中的電壓、電流產(chǎn)生波形畸變，從而對(duì)電網(wǎng)中其他設(shè)備產(chǎn)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(wǎng)的干擾后，若不加以處理，電網(wǎng)噪聲就會(huì)通過電網(wǎng)電源電路干擾變頻器。供電電源對(duì)變頻器的干擾主要有過壓、欠壓、瞬時(shí)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(hào)線也會(huì)干擾變頻器的正常工作。

2.2電磁干擾的途徑

變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，對(duì)系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)。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(dǎo)、感應(yīng)耦合。具體為：①對(duì)周圍的電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生電磁輻射；②對(duì)直接驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電磁噪聲，使得電動(dòng)機(jī)鐵耗和銅耗增加，并傳導(dǎo)干擾到電源，通過配電網(wǎng)絡(luò)傳導(dǎo)給系統(tǒng)其他設(shè)備；③變頻器對(duì)相鄰的其他線路產(chǎn)生感應(yīng)耦合，感應(yīng)出干擾電壓或電流。同樣，系統(tǒng)內(nèi)的干擾信號(hào)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(gè)全封閉的金屬外殼內(nèi)，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其輻射場(chǎng)強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開關(guān)模式時(shí)，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場(chǎng)控開關(guān)器件的高速切換（dv/dt可達(dá)1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當(dāng)突出。

當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強(qiáng)度與干擾信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān)，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場(chǎng)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(huì)干擾變頻器的正常工作。

（2）傳導(dǎo)

上述的電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)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(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號(hào)將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。

（3）感應(yīng)耦合

感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時(shí)，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn)，這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。

3抗電磁干擾的措施

據(jù)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(duì)電磁干擾敏感的系統(tǒng)等三個(gè)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(duì)系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)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(fā)生電的聯(lián)系。在變頻調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)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(dǎo)干擾，電源隔離變壓器可應(yīng)用噪聲隔離變壓器。

（2）濾波

設(shè)置濾波器的作用是為了抑制干擾信號(hào)從變頻器通過電源線傳導(dǎo)干擾到電源及電動(dòng)機(jī)。為減少電磁噪聲和損耗，在變頻器輸出側(cè)可設(shè)置輸出濾波器。為減少對(duì)電源的干擾，可在變頻器輸入側(cè)設(shè)置輸入濾波器。若線路中有敏感電子設(shè)備，可在電源線上設(shè)置電源噪聲濾波器，以免傳導(dǎo)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(hào)控制變頻器時(shí)，要求信號(hào)線盡可能短（一般為20m以內(nèi)），且信號(hào)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(nèi)，周圍電子敏感設(shè)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(shí)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(nèi)部噪聲的耦合，防止外部干擾的侵入，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。變頻器的接地方式有多點(diǎn)接地、一點(diǎn)接地及經(jīng)母線接地等幾種形式，要根據(jù)具體情況采用，要注意不要因?yàn)榻拥夭涣级鴮?duì)設(shè)備產(chǎn)生干擾。

單點(diǎn)接地指在一個(gè)電路或裝置中，只有一個(gè)物理點(diǎn)定義為接地點(diǎn)。在低頻下的性能好；多點(diǎn)接地是指裝置中的各個(gè)接地點(diǎn)都直接接到距它最近的接地點(diǎn)。在高頻下的性能好；混合接地是根據(jù)信號(hào)頻率和接地線長(zhǎng)度，系統(tǒng)采用單點(diǎn)接地和多點(diǎn)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(fā)，必須接地。既不能將地線接在電器設(shè)備的外殼上，也不能接在零線上。可用較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(zhǎng)度在20m以內(nèi)，并注意合理選擇接地極的位置。當(dāng)系統(tǒng)的抗干擾能力要求較高時(shí)，為減少對(duì)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(cè)的諧波電流，改善功率因數(shù)，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(wǎng)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(dòng)機(jī)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(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)抗干擾所采取措施。

以上抗干擾措施可根據(jù)系統(tǒng)的抗干擾要求來合理選擇使用。若系統(tǒng)中含控制單元如微機(jī)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(chǎn)品，其現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行。變頻器對(duì)安裝環(huán)境要求較高。一般變頻器使用手冊(cè)規(guī)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(yīng)小于1000m，超過此規(guī)定應(yīng)降容使用；變頻器不能安裝在經(jīng)常發(fā)生振動(dòng)的地方，對(duì)振動(dòng)沖擊較大的場(chǎng)合，應(yīng)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(huán)境；不能安裝在潮濕環(huán)境中，如潮濕管道下面，應(yīng)盡量采用密封柜式結(jié)構(gòu)，并且要確保變頻器通風(fēng)暢通，確保控制柜有足夠的冷卻風(fēng)量，其典型的損耗數(shù)一般按變頻器功率的3%來計(jì)算柜中允許的溫升值。安裝工藝要求如下：

①確保控制柜中的所有設(shè)備接地良好，應(yīng)該使用短、粗的接地線（最好采用扁平導(dǎo)體或金屬網(wǎng)，因其在高頻時(shí)阻抗較低）連接到公共地線上。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其接地電阻應(yīng)小于4歐姆。另外與變頻器相連的控制設(shè)備（如PLC或PID控制儀）要與其共地。

②安裝布線時(shí)將電源線和控制電纜分開，例如使用獨(dú)立的線槽等。如果控制電路連接線必須和電源電纜交叉，應(yīng)成90°交叉布線。

③使用屏蔽導(dǎo)線或雙絞線連接控制電路時(shí)，確保未屏蔽之處盡可能短，條件允許時(shí)應(yīng)采用電纜套管。

④確保控制柜中的接觸器有滅弧功能，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(diǎn)特別重要。

⑤用屏蔽和鎧裝電纜作為電機(jī)接線時(shí)，要將屏蔽層雙端接地。

⑥如果變頻器運(yùn)行在對(duì)噪聲敏感的環(huán)境中，可以采用RFI濾波器減小來自變頻器的傳導(dǎo)和輻射干擾。為達(dá)到最優(yōu)效果，濾波器與安裝金屬板之間應(yīng)有良好的導(dǎo)電性。

4變頻控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的其他問題

除了前面討論的幾點(diǎn)以外，在變頻器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用中還要注意以下幾個(gè)方面的問題。

（1）在設(shè)備排列布置時(shí)，應(yīng)該注意將變頻器單獨(dú)布置，盡量減少可能產(chǎn)生的電磁輻射干擾。在實(shí)際工程中，由于受到房屋面積的限制往往不可能有單獨(dú)布置的位置，應(yīng)盡量將容易受干擾的弱電控制設(shè)備與變頻器分開，比如將動(dòng)力配電柜放在變頻器與控制設(shè)備之間。

（2）變頻器電源輸入側(cè)可采用容量適宜的空氣開關(guān)作為短路保護(hù)，但切記不可頻繁操作。由于變頻器內(nèi)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(nèi)部元件。

（3）控制變頻調(diào)速電機(jī)啟/停通常由變頻器自帶的控制功能來實(shí)現(xiàn)，不要通過接觸器實(shí)現(xiàn)啟/停。否則，頻繁的操作可能損壞內(nèi)部元件。

（4）盡量減少變頻器與控制系統(tǒng)不必要的連線，以避免傳導(dǎo)干擾。除了控制系統(tǒng)與變頻器之間必須的控制線外，其它如控制電源等應(yīng)分開。由于控制系統(tǒng)及變頻器均需要24V直流電源，而生產(chǎn)廠家為了節(jié)省一個(gè)直流電源，往往用一個(gè)直流電源分兩路分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)供電，有時(shí)變頻器會(huì)通過直流電源對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾，所以在設(shè)計(jì)中或訂貨時(shí)要特別加以說明，要求用兩個(gè)直流電源分別對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)供電。

（5）注意變頻器對(duì)電網(wǎng)的干擾。變頻器在運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的高次諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響，使電網(wǎng)波型嚴(yán)重畸變，可能造成電網(wǎng)電壓降很大、電網(wǎng)功率因數(shù)很低，大功率變頻器應(yīng)特別注意。解決的方法主要有采用無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置以調(diào)節(jié)功率因數(shù)，同時(shí)可以根據(jù)具體情況在變頻器電源進(jìn)線側(cè)加電抗器以減少對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響，而進(jìn)線電抗器可以由變頻器供應(yīng)商配套提供，但在訂貨時(shí)要加以說明。

（6）變頻器柜內(nèi)除本機(jī)專用的空氣開關(guān)外，不宜安置其它操作性開關(guān)電器，以免開關(guān)噪聲入侵變頻器，造成誤動(dòng)作。

（7）應(yīng)注意限制最低轉(zhuǎn)速。在低轉(zhuǎn)速時(shí)，電機(jī)噪聲增大，電機(jī)冷卻能力下降，若負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大或滿載，可能燒毀電機(jī)。確需低速運(yùn)轉(zhuǎn)的高負(fù)荷變頻電機(jī)，應(yīng)考慮加大額定功率，或增加輔助的強(qiáng)風(fēng)冷卻。

（8）注意防止發(fā)生共振現(xiàn)象。由于定子電流中含有高次諧波成分，電機(jī)轉(zhuǎn)矩中含有脈動(dòng)分量，有可能造成電機(jī)的振動(dòng)與機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生共振，使設(shè)備出現(xiàn)故障。應(yīng)在預(yù)先找到負(fù)載固有的共振頻率后，利用變頻器頻率跳躍功能設(shè)置，躲開共振頻率點(diǎn)。

5結(jié)束語

以上通過對(duì)變頻器運(yùn)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(shí)際方法。隨著新技術(shù)和新理論不斷在變頻器上的應(yīng)用，變頻器應(yīng)用存在的這些問題有望通過變頻器本身的功能和補(bǔ)償來解決。隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和社會(huì)環(huán)境對(duì)變頻器的要求不斷提高，滿足實(shí)際需要的真正“綠色”變頻器不久也會(huì)面世。

參考文獻(xiàn)

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[2]吳忠智，吳加林，變頻器應(yīng)用手冊(cè)[Z].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995

[3]王定華等.電磁兼容性原理與設(shè)計(jì)[M].四川：電子科技大學(xué)出版社，1995

[4]電磁兼容性術(shù)語（GB/T43651995）[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1996

第6篇：電磁輻射的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】變頻器；干擾；措施

1 變頻器諧波產(chǎn)生機(jī)理

通用變頻器的主電路一般為交—直—交轉(zhuǎn)換電路，當(dāng)變頻器工作時(shí)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(zhuǎn)換為直流電壓和電流時(shí)產(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)的交流正弦波那樣，而是在整流器轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生了畸變。畸變意味著電源電流波形包含了諧波，因?yàn)榛兊牟ㄐ慰梢苑纸鉃橐唤M正弦分量，既人們所說的諧波分量。由于電源是一個(gè)對(duì)稱的標(biāo)準(zhǔn)三相電源，而整流部分又是一個(gè)開環(huán)不可控的，所以諧波的“次”數(shù)是一定的，所以整流部分產(chǎn)生的諧波分量很少。

（2）輸出逆變器：直流電流經(jīng)濾波電容濾波及大功率晶體管開關(guān)元件IGBT逆變?yōu)轭l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(hào)調(diào)制的脈沖波形，對(duì)于GTR大功率逆變?cè)銹WM的載波頻率為2～3kHz，而IGBT大功率逆變?cè)腜WM最高載頻可達(dá)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(shù)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(jī)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(chǎn)生的，高次諧波電流對(duì)負(fù)載有著直接干擾（當(dāng)作用在電機(jī)上時(shí)電機(jī)表現(xiàn)為發(fā)熱，聲音難聽。當(dāng)作用在模擬儀表上時(shí)，儀表的指針和讀數(shù)亂跳，這些現(xiàn)象都是受到干擾的現(xiàn)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(shè)備。

2 變頻調(diào)速系統(tǒng)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(hào)在接收中所造成的電磁干擾，通常是通過電路傳導(dǎo)和以場(chǎng)的形式傳播的。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波會(huì)對(duì)同一電網(wǎng)的其他電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。另外，變頻器的逆變器大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)其工作于開關(guān)模式并作高速切換時(shí)，產(chǎn)生大量耦合性噪聲。因此，變頻器對(duì)系統(tǒng)內(nèi)其他的電子、電氣設(shè)備來說是一個(gè)電磁干擾源。

2.2 電磁干擾的途徑

變頻器能產(chǎn)生功率較大的諧波，對(duì)系統(tǒng)其他設(shè)備干擾性較強(qiáng)。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(dǎo)、感應(yīng)耦合。

（1）電磁輻射

變頻器如果不是處在一個(gè)全封閉的金屬外殼內(nèi)，它就可以通過空間向外輻射電磁波。其輻射場(chǎng)強(qiáng)取決于干擾源的電流強(qiáng)度、裝置的等效輻射阻抗以及干擾源的發(fā)射頻率。變頻器的整流橋?qū)﹄娋W(wǎng)來說是非線性負(fù)載，它所產(chǎn)生的諧波對(duì)接入同一電網(wǎng)的其它電子、電氣設(shè)備產(chǎn)生諧波干擾。變頻器的逆變橋大多采用PWM技術(shù)，當(dāng)根據(jù)給定頻率和幅值指令產(chǎn)生預(yù)期的和重復(fù)的開關(guān)模式時(shí)，其輸出的電壓和電流的功率譜是離散的，并且?guī)в信c開關(guān)頻率相應(yīng)的高次諧波群。高載波頻率和場(chǎng)控開關(guān)器件的高速切換（dv/dt可達(dá)1kV/μs以上）所引起的輻射干擾問題相當(dāng)突出。

當(dāng)變頻器的金屬外殼帶有縫隙或孔洞，則輻射強(qiáng)度與干擾信號(hào)的波長(zhǎng)有關(guān)，當(dāng)孔洞的大小與電磁波的波長(zhǎng)接近時(shí)，會(huì)形成干擾輻射源向四周輻射。而輻射場(chǎng)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(huì)干擾變頻器的正常工作。

（2）傳導(dǎo)

上述的電磁干擾除了通過與其相連的導(dǎo)線向外部發(fā)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(yuǎn)。比較典型的傳播途徑是：接自工業(yè)低壓網(wǎng)絡(luò)的變頻器所產(chǎn)生的干擾信號(hào)將沿著配電變壓器進(jìn)入中壓網(wǎng)絡(luò)，并沿著其它的配電變壓器最終又進(jìn)入民用低壓配電網(wǎng)絡(luò)，使接自民用配電母線的電氣設(shè)備成為遠(yuǎn)程的受害者。

（3）感應(yīng)耦合

感應(yīng)耦合是介于輻射與傳導(dǎo)之間的第三條傳播途徑。當(dāng)干擾源的頻率較低時(shí)，干擾的電磁波輻射能力相當(dāng)有限，而該干擾源又不直接與其它導(dǎo)體連接，但此時(shí)的電磁干擾能量可以通過變頻器的輸入、輸出導(dǎo)線與其相鄰的其他導(dǎo)線或?qū)w產(chǎn)生感應(yīng)耦合，在鄰近導(dǎo)線或?qū)w內(nèi)感應(yīng)出干擾電流或電壓。感應(yīng)耦合可以由導(dǎo)體間的電容耦合的形式出現(xiàn)，也可以由電感耦合的形式或電容、電感混合的形式出現(xiàn)，這與干擾源的頻率以及與相鄰導(dǎo)體的距離等因素有關(guān)。

3 抗干擾的措施

根據(jù)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(duì)電磁干擾敏感的系統(tǒng)等三個(gè)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(duì)系統(tǒng)的耦合通道、降低系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)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(tǒng)的供電電源與其他設(shè)備的供電電源相互獨(dú)立，或在變頻器和其他用電設(shè)備的輸入側(cè)安裝隔離變壓器，切斷諧波電流。

（2）電動(dòng)機(jī)和變頻器之間電纜應(yīng)穿鋼管敷設(shè)或用鎧裝電纜，并與其他弱電信號(hào)在不同的電纜溝分別敷設(shè)，避免輻射干擾。

（3）信號(hào)線采用屏蔽線，且布線時(shí)與變頻器主回路控制線錯(cuò)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(shè)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(duì)鄰近設(shè)備的輻射干擾。使用變頻器時(shí)，因接地不正確而引起的干攏間題時(shí)有發(fā)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(qū)域，由于“趨膚效應(yīng)”在接頭處將呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，造成接地不良，使系統(tǒng)對(duì)外干擾信號(hào)增強(qiáng)，對(duì)外影響變得敏感。因此，在防止電磁干擾接地時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)低阻抗連接。

（5）增加輸入電抗器，一般應(yīng)采用無源電抗器，目的在于只允許特定的頻率信號(hào)通過，阻止干擾信號(hào)源。并幫助吸收重載設(shè)備投入時(shí)產(chǎn)生的浪涌電壓和主電源的電壓尖峰。2%阻抗進(jìn)線電抗器通常已足以能夠吸收電壓峰值并在多數(shù)應(yīng)用情況下能避免變頻器有害的停機(jī)。還能保護(hù)變頻器內(nèi)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(jìn)線電抗器最適宜降低由變頻器產(chǎn)生的諧波頻率電流，還能使干攏信號(hào)不能通過地線傳播而被反射回干擾源。安裝輸入電抗器時(shí)應(yīng)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(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)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(jī)在長(zhǎng)電纜的情況下運(yùn)行。

在變頻器輸出端串接電抗器，可以解決電機(jī)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(jī)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(duì)外產(chǎn)生的干擾，這是使用電抗器的主耍優(yōu)點(diǎn)。

輸出電抗器的電感補(bǔ)償可使電機(jī)電纜相-對(duì)-相和相-對(duì)-地的分布電容。由于電機(jī)電纜長(zhǎng)度增加，電機(jī)電纜的總分布電容也隨時(shí)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(dǎo)致電流峰值流頻器。這些電流峰值會(huì)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(zhǎng)電纜運(yùn)行，電抗器補(bǔ)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(guān)鍵詞] 等離子體；種子處理；原理；應(yīng)用

等離子體種子處理技術(shù)是農(nóng)作物在播種前用等離子體機(jī)對(duì)種子進(jìn)行處理，使農(nóng)作物達(dá)到顯著增產(chǎn)的高新技術(shù)。靖宇縣山坡地面積很大，不適合使用大型機(jī)械，靖宇縣農(nóng)機(jī)技術(shù)推廣站在大力研究適用于山坡地的小型機(jī)械的同時(shí)，又積極引進(jìn)農(nóng)業(yè)高新技術(shù)——等離子體種子處理機(jī)。該技術(shù)是一項(xiàng)極具推廣價(jià)值的農(nóng)業(yè)高新技術(shù)，科技含量高、實(shí)用性強(qiáng)、綜合優(yōu)勢(shì)明顯，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，具有廣闊的推廣前景。

一、等離子體種子處理技術(shù)基本原理

1999年，大連博事等離子體科技開發(fā)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(shù)的研究，2000年以來，吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院分別在吉林和山西省的不同生態(tài)區(qū)進(jìn)行了發(fā)芽、盆栽、旱棚及田間種植試驗(yàn)，并做了大面積示范。三年中，從事此項(xiàng)研究的科技人員140多名，試驗(yàn)品種30多個(gè)，試驗(yàn)安排8萬多個(gè)，試驗(yàn)示范面積2萬多畝，取得數(shù)據(jù)幾十萬個(gè)。2001年11月此項(xiàng)研究被科技部列為863生物和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)第一批研究計(jì)劃。2001年1月30日，等離子體種子處理機(jī)獲得國(guó)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(xiàng)技術(shù)的研究成功，填補(bǔ)了我國(guó)農(nóng)業(yè)物理中的一項(xiàng)空白，成為全國(guó)首創(chuàng)。

等離子體科學(xué)屬于物理學(xué)科，它是物理學(xué)科的一個(gè)獨(dú)立分支。等離子體是物質(zhì)存在的一種狀態(tài)，它是物質(zhì)固體狀態(tài)、液體狀態(tài)、氣體狀態(tài)之后的第四種狀態(tài)--等離子體狀態(tài)。等離子體可以發(fā)光，產(chǎn)生電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波等物理能量，宇宙中99%的物質(zhì)是等離子體。太陽就是其中之一，太陽的質(zhì)量是地球的33萬倍，經(jīng)過科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，航天搭載的種子返回地面后往往產(chǎn)生各種程度的變異，具有明顯增產(chǎn)的效果。其主要原因是太空中高真空、微重力，宇宙射線對(duì)農(nóng)作物種子的影響，使種子的基因產(chǎn)生變異，太空環(huán)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(gè)巨大的等離子體，等離子體種子處理技術(shù)是受航天培育種種子的啟示，仿照空間的部分等離子體環(huán)境，在處理機(jī)械上安裝了高壓電弧等離子體和交變電磁場(chǎng)裝置，處理種子的方式是讓種子垂直、自己流動(dòng)的方式通過機(jī)器內(nèi)部的等離子體環(huán)境，接受不同能量的光輻射，電磁輻射，電磁場(chǎng)的刺激及帶電粒子轟擊，種子的運(yùn)動(dòng)方式為自由落體，在這個(gè)環(huán)境中，種子處于變速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，各種能量對(duì)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(shí)各種物理能量綜合作用于種子，這種綜合作用是低強(qiáng)度的，微劑量的，短時(shí)間的，處理時(shí)間在0.44s以內(nèi)，這種短時(shí)間的低強(qiáng)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(zhuǎn)化，增加了可溶性糖和蛋白，促進(jìn)基因的表達(dá)，并使其當(dāng)代增加產(chǎn)量。

二、等離子體種子處理在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

等離子體種子處理技術(shù)，是由省農(nóng)科院、大連博事等離子體科技開發(fā)有限公司在太空育種的啟示下，研發(fā)的種子處理技術(shù)，并列入國(guó)家科技部“十五”863計(jì)劃項(xiàng)目。該項(xiàng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用上特別是抗旱增產(chǎn)、提高品質(zhì)等方面都具有明顯的效果，試驗(yàn)表明通過等離子體處理后的種子，一是生命活力增強(qiáng)，經(jīng)過處理的種子發(fā)芽率、發(fā)勢(shì)率明顯提高。二是出苗整齊，苗期提前，經(jīng)過處理的作物出苗普遍提前1-2d，苗的整齊度明顯高于對(duì)照。三是根系發(fā)達(dá)，分蘗增加，抗旱抗病能力增強(qiáng)，開花座果增加，促進(jìn)早熟，品質(zhì)改善，增產(chǎn)、增收效果明顯。幾年來，扶余縣、樺甸市科技局在對(duì)等離子體種子處理技術(shù)試驗(yàn)示范實(shí)踐中取得經(jīng)驗(yàn)，對(duì)全省擴(kuò)大試驗(yàn)示范是有啟示作用的，扶余縣科技局連續(xù)的對(duì)花生和大豆和其他雜糧種子進(jìn)行處理，農(nóng)作物增產(chǎn)增收比較明顯，特別是花生效果更顯著，產(chǎn)量均較對(duì)照田高。通過樺甸市科技局與省農(nóng)科院于2001年--2003年在該市八個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行了試驗(yàn)示范，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

第8篇：電磁輻射的基本原理范文

【關(guān)鍵詞】深孔爆破；薄煤層；沖擊地壓

0.概況

新興煤礦設(shè)計(jì)年產(chǎn)量160萬t，該礦58層直接頂為1.78m厚細(xì)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(xì)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(xiàn)沖擊地壓事故，發(fā)生地點(diǎn)多在上順槽距上端頭3～28m的區(qū)域，造成巷道變形，損壞。2007年6月22日，當(dāng)該工作面上巷走向推進(jìn)了47m時(shí)，首次發(fā)生了沖擊地壓顯現(xiàn)。到9月2日，共發(fā)生了23次沖擊地壓顯現(xiàn)。從沖擊情況及煤、巖層埋深、硬度來看，現(xiàn)開采的58#煤層具有嚴(yán)重的沖擊傾向性。

從調(diào)查情況來看，七煤集團(tuán)的沖擊顯著區(qū)別于國(guó)內(nèi)外常見的中、厚煤層、中硬煤及構(gòu)造或煤柱區(qū)沖擊的特點(diǎn)，薄硬煤層、堅(jiān)硬厚頂板、大傾角是其明顯的特點(diǎn)。七煤集團(tuán)近2年沖擊災(zāi)害顯著增加，已明顯進(jìn)入深部開采，且有越來越嚴(yán)重的趨勢(shì)。打鉆非常困難，煤體濕潤(rùn)性差，治理難度非常大。新興礦的沖擊災(zāi)害已嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。

根據(jù)當(dāng)前沖擊地壓防治技術(shù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，深孔爆破技術(shù)是一種有效的防治沖擊地壓解危技術(shù)措施。

1.深孔爆破卸壓技術(shù)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(jiān)固難冒，煤層也很堅(jiān)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(tǒng)中巖體載荷超過其強(qiáng)度，就發(fā)生劇烈破壞和冒落，瞬時(shí)釋放出大量的彈性能，造成沖擊、震動(dòng)和暴風(fēng)。巖石越堅(jiān)硬，剛度越大，塑性越小，相對(duì)脆性就高，破壞時(shí)間短促，大面積頂板來壓的危險(xiǎn)性就大。

針對(duì)這一現(xiàn)象，可以通過在頂板順槽對(duì)頂板進(jìn)行爆破，人為地切斷頂板，進(jìn)而促使采空區(qū)頂板冒落，削弱采空區(qū)與待采區(qū)之間的頂板連續(xù)性，減小頂板來壓時(shí)的強(qiáng)度和沖擊性。此外，爆破可以改變頂板的力學(xué)特性，釋放頂板所集聚的能量，從而達(dá)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(gè)，各孔軸線夾角為15°，進(jìn)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(chǎng)以與水平方向成30°角度，分別打3組深孔，各孔間距為3m，進(jìn)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(jī)根據(jù)炮孔設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行打孔，孔經(jīng)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(zhǎng)度為lm。如在打孔中鉆機(jī)的高度不夠，可以自己做一個(gè)鉆機(jī)平臺(tái)。

在鉆孔施工過程中，要采用坡度儀準(zhǔn)確定位炮孔角度，打孔后記錄和檢查打孔情況。因炮孔長(zhǎng)度較長(zhǎng)，為了使爆破達(dá)到預(yù)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(hào)煤礦許用乳化炸藥，炸藥的藥卷規(guī)格ф60×500mm，每卷炸藥重l.7kg；雷管采用煤礦許用8號(hào)普通瞬發(fā)電雷管；導(dǎo)爆索采用煤礦許用導(dǎo)爆索，規(guī)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(nèi)藥包的完全引爆，炮眼采用軸向連續(xù)偶合方式裝藥，采用雙雷管，雙導(dǎo)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(jié)）左右長(zhǎng)的黃土棒，黃土棒規(guī)格為ф60mm×250mm，黃土棒要用塑料薄膜包裝，要求裝填搗實(shí)后繼續(xù)裝填，直到封孔到孔口位置。

3.4爆破

運(yùn)輸順槽3個(gè)炮孔分別起爆，一次起爆l個(gè)炮孔；回風(fēng)順槽3個(gè)炮孔一次起爆，聯(lián)線采用“局部并聯(lián)，總體串聯(lián)”的方式進(jìn)行。放炮使用MFB-100型起爆器，爆破母線長(zhǎng)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(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以方便監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)了安全開采，工作面煤層應(yīng)力集中程度明顯降低，未再發(fā)生沖擊現(xiàn)象。通過采用電磁輻射儀連續(xù)觀測(cè)，電磁輻射強(qiáng)度值均在安全值以下。

5.結(jié)論

（1）對(duì)于堅(jiān)硬不易冒落頂板，采用深孔斷頂爆破方法，可對(duì)頂板應(yīng)力集中和積聚的大量彈性能進(jìn)行有效釋放，并能改變頂板的蓄能結(jié)構(gòu)。

第9篇：電磁輻射的基本原理范文

[關(guān)鍵詞]紅外無損檢測(cè)；表面溫度；紅外輻射；熱傳導(dǎo)

中圖分類號(hào)：TP274.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）03-0363-01

紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)是近年來應(yīng)用逐漸廣泛的一種新興檢測(cè)技術(shù)。作為一種非接觸的無損檢測(cè)手段，廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)械、醫(yī)療、石化等領(lǐng)域.常規(guī)的無損檢測(cè)技術(shù)例如超聲波探傷、射線探傷、磁粉和滲透探傷等的研究已經(jīng)很成熟，但仍存在高空、地下架設(shè)等無法滿足檢測(cè)要求的情況，具有一定局限性。

紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)的創(chuàng)新性在于使用紅外測(cè)溫的方式，不接觸被測(cè)物體，不破壞溫場(chǎng)，以熱圖像的形式直觀準(zhǔn)確的反映物體的二維溫度場(chǎng)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(cè)技術(shù)飛速發(fā)展，已經(jīng)成為傳統(tǒng)檢測(cè)方式如激光、超聲等技術(shù)的補(bǔ)充及替代。該技術(shù)也可以與其他檢測(cè)方式相結(jié)合以提高檢測(cè)的精確度及可靠性。與傳統(tǒng)的檢測(cè)方式相比，該技術(shù)的特點(diǎn)如下：

（1）適用范圍廣，可檢測(cè)金屬及非金屬材料；

（2）測(cè)量結(jié)果的可視性，可以通過圖像顯示測(cè)量結(jié)果：

（3）非接觸式測(cè)量，不會(huì)對(duì)物體造成污染：

（4）檢測(cè)面積廣，可對(duì)大型設(shè)備進(jìn)行整體觀測(cè)；

（5）檢測(cè)設(shè)備攜帶方便，適用于現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)；

（6）檢測(cè)速度快。

一、 紅外熱成像無損檢測(cè)原理

（一）基本原理

紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)是根據(jù)紅外輻射的基本原理，通過紅外輻射的分析方法對(duì)物體內(nèi)部能量流動(dòng)情況進(jìn)行測(cè)量，使用紅外熱成像儀顯示檢測(cè)結(jié)果，對(duì)缺陷進(jìn)行直觀上的判定。此方法以熱傳導(dǎo)理論和紅外熱成像理論為基礎(chǔ)。當(dāng)物體的溫度與環(huán)境溫度存在差異時(shí)，就會(huì)在物體內(nèi)部產(chǎn)生熱量的流動(dòng)。如果向該物體注入熱量，其中一部分熱流必然向內(nèi)部擴(kuò)散，使物體表面的溫度分布發(fā)生變化。

1、對(duì)于無缺陷的物體，當(dāng)熱流均勻注入時(shí)，熱流能夠均勻的向內(nèi)部擴(kuò)散或從表面擴(kuò)散，因而表面的溫度場(chǎng)分布也是均勻的；

2、當(dāng)物體內(nèi)部存在隔熱性缺陷時(shí)，熱流會(huì)在缺陷處受阻，造成熱量堆積，導(dǎo)致表面出現(xiàn)溫度高的局部熱區(qū)；

3、當(dāng)物體內(nèi)部含有導(dǎo)熱性缺陷時(shí)，物體表面就會(huì)出現(xiàn)溫度較低的局部冷區(qū)。

由以上三種情況可看出，當(dāng)物體內(nèi)部存在缺陷時(shí)，就會(huì)在物體有缺陷區(qū)和無缺陷區(qū)形成溫差。且該溫差除了取決于物體材料的熱物理性質(zhì)外，還與缺陷的尺寸、距表面的距離及它的熱物理性質(zhì)有關(guān)。由于物體局部溫差的存在，必然導(dǎo)致紅外輻射強(qiáng)度的不同，利用紅外熱像儀即可檢測(cè)出溫度的變化狀況，進(jìn)而判斷缺陷的情況。

（二）檢測(cè)理論依據(jù)

1、紅外熱成像理論

高于絕對(duì)溫度零度的任何物體都會(huì)不停地向外界發(fā)射電磁波，紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)是建立在電磁輻射和熱傳導(dǎo)理論基礎(chǔ)上的一門無損探傷技術(shù)。根據(jù)物體輻射的特點(diǎn)可以將物體分為絕對(duì)黑體和灰體兩類，被檢測(cè)物體輻射都屬于灰體輻射。灰體輻射總輻射強(qiáng)度等于同一溫度黑體的總輻射強(qiáng)度乘以灰體的發(fā)射系數(shù)，即灰體輻射滿足斯蒂芬波爾茲曼定律。

（1）

式中―灰體發(fā)射系數(shù)

―斯蒂芬波爾茲曼常數(shù)

―物體輻射強(qiáng)度

―物體絕對(duì)溫度

紅外熱成像無損檢測(cè)技術(shù)正是利用這個(gè)公式，通過紅外熱像儀接收來自物體的輻射，從而測(cè)定物體表面的溫度場(chǎng)分布，然后根據(jù)溫度場(chǎng)的異常分布情況來識(shí)別物體內(nèi)是否存在缺陷。因此，物體具有不同的溫度和發(fā)射系數(shù)，紅外熱像儀接受來自物體的輻射，便可測(cè)定物體表面的溫度場(chǎng)分布。

2、熱傳導(dǎo)理論

熱量從物體內(nèi)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(dǎo)。物體內(nèi)部產(chǎn)生導(dǎo)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(nèi)部溫度場(chǎng)，根據(jù)傅里葉定律就能確定物體內(nèi)的熱流。

（2）

―單位面積上在溫度降低方向上單位時(shí)間的熱流量

―被測(cè)物體導(dǎo)熱系數(shù)

―被測(cè)物體內(nèi)空間、時(shí)間溫度分布

上式揭示了熱流量與溫度之間的關(guān)系，對(duì)于穩(wěn)態(tài)場(chǎng)和非穩(wěn)態(tài)場(chǎng)都適用。通常用熱傳導(dǎo)微分方程來描述溫度場(chǎng)時(shí)空域的內(nèi)在聯(lián)系。

（3）

―加載熱源項(xiàng)

―被測(cè)物體密度

―被測(cè)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(dǎo)熱系數(shù)。因此，在熱傳導(dǎo)分析中，物體的導(dǎo)熱系數(shù)是一個(gè)很重要的參數(shù)，它直接影響物體內(nèi)熱流的大小。各種工程材料的導(dǎo)熱系數(shù)相差懸殊，最大的是純金屬，最小的是氣體和蒸汽，非結(jié)晶絕緣體和無機(jī)液體的導(dǎo)熱系數(shù)介于兩者之間。

二、檢測(cè)方式

（一）主動(dòng)式檢測(cè)

為了使被測(cè)物體失去熱平衡，在紅外熱成像無損檢測(cè)時(shí)為被測(cè)物體注入熱量。被測(cè)物體內(nèi)部溫度不必達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，內(nèi)部溫度不均勻時(shí)即可進(jìn)行紅外檢測(cè)的方法即為主動(dòng)式紅外檢測(cè)。該種檢測(cè)方式是人為給試樣加載熱源的同時(shí)或延遲一段時(shí)間后測(cè)量表面的溫度場(chǎng)的分布。從而確定金屬、非金屬、復(fù)合材料內(nèi)部是否存在孔洞、裂縫等缺陷。

（二）被動(dòng)式檢測(cè)

被動(dòng)式紅外熱成像無損檢測(cè)利用周圍環(huán)境的溫度與物體溫度差，在物體與環(huán)境進(jìn)行熱交換時(shí)，通過對(duì)物體表面發(fā)出的紅外輻射進(jìn)行檢測(cè)缺陷的一種方式。這種檢測(cè)方法不需要加載熱源，一般應(yīng)用于定性化的檢測(cè)。被測(cè)物本身的溫度變化就能顯示內(nèi)部的缺陷。它經(jīng)常被應(yīng)用于在線檢測(cè)電子元器件和科研器件及運(yùn)行中設(shè)備的質(zhì)量控制。

三、總結(jié)

紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)不同于常規(guī)的檢測(cè)手段（如射線、磁粉、超聲、渦流、滲透等），可以快速掃描，提高檢測(cè)效率。作為目前較為成熟的檢測(cè)技術(shù)，脈沖紅外熱成像技術(shù)脈沖能量大，單次檢測(cè)面積大，檢測(cè)速度快。鎖相紅外熱成像技術(shù)所得的位相圖不受物體的表面情況等影響。對(duì)于深層缺陷，疲勞損傷和微小缺陷可以達(dá)到較好的檢測(cè)深度，同時(shí)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(guān)，當(dāng)知道鎖相頻率和位相延遲就可以求出缺陷的深度。

在實(shí)際應(yīng)用中，兩種技術(shù)可以互補(bǔ)使用，對(duì)于具體的物體和具體的檢測(cè)要求可選擇不同方案。由于被測(cè)物體溫度場(chǎng)變化迅速，儀器精度和靈敏度受外界影響較大。而且對(duì)儀器的設(shè)置、環(huán)境和被測(cè)物體表面等要求嚴(yán)格，這些因素決定了使用紅外熱成像無損檢測(cè)方法后，可使用常規(guī)無損檢測(cè)手段進(jìn)行復(fù)檢，以提高檢測(cè)的正確性。

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