电子仪器仪表中电磁干扰的抑制方法研究

摘要：本研究聚焦电子仪器仪表领域的电磁干扰问题，系统阐述电磁干扰的基础理论，涵盖其定义、传导与辐射干扰分类，以及干扰源、耦合途径、敏感设备构成的三要素。深入剖析电磁干扰对电子仪器仪表在测量精度、功能运行及可靠性方面的负面影响。针对性提出屏蔽、滤波、接地及软件抗干扰等一系列抑制方法，详细讲解各方法原理与实施要点。明确多种抑制方法综合运用的必要性，为提升电子仪器仪表抗干扰能力提供理论依据与实践指导。

关键词：仪器仪表；电磁干扰；抑制方法

引言

在电子技术飞速发展的当下，电子仪器仪表已深度嵌入工业生产、医疗诊断、科研实验等诸多领域，成为获取精准数据、保障系统稳定运行的关键设备。然而，日益复杂的电磁环境使得电子仪器仪表面临严峻的电磁干扰挑战。电磁干扰不仅严重影响仪器仪表的测量精度，导致数据偏差，还可能引发功能异常，危及系统安全，极大地降低了仪器仪表的可靠性与使用寿命。深入探究电磁干扰基础理论，探寻高效抑制方法，对保障电子仪器仪表稳定、精准运行，推动相关行业高质量发展具有紧迫且重大的现实意义，关乎生产效率提升、科研成果准确性及公众安全保障等多方面。

一、电磁干扰基础理论

1.1电磁干扰的定义与分类

电磁干扰，指的是任何可能引起电子设备性能下降、功能异常或故障的电磁现象。它主要分为传导干扰和辐射干扰两类。传导干扰是通过导体传播的干扰，比如在电力系统中，电网电压的波动、谐波等干扰信号，会沿着电源线、信号线等导体，进入电子仪器仪表，影响其正常工作。这种干扰往往在设备内部电路之间，或者不同设备通过电气连接相互影响。辐射干扰则是以电磁波的形式向周围空间传播。通信基站、雷达设备等发射的高频电磁波，当电子仪器仪表处于其辐射范围内时，就可能接收到这些干扰信号，进而干扰仪器内部的电路正常运行。辐射干扰具有传播范围广、难以完全屏蔽的特点，对电子仪器仪表的影响不容小觑。

1.2电磁干扰的三要素

电磁干扰的产生离不开三个关键要素：干扰源、耦合途径和敏感设备。干扰源是产生电磁干扰的源头，常见的有各种电气设备，像开关电源在工作时会产生快速的电压、电流变化，成为电磁干扰源；还有通信设备，其发射的高频信号也可能干扰周围电子仪器仪表。耦合途径是干扰从干扰源传播到敏感设备的路径，包括传导耦合、电容耦合、电感耦合和电磁辐射耦合等。通过导线连接，干扰信号从一个设备传导到另一个设备，这就是传导耦合；而电容耦合则是由于两个电路之间存在寄生电容，使得干扰信号得以传递。敏感设备即受电磁干扰影响的电子仪器仪表，因其内部电路设计、元器件特性等因素，对不同类型和强度的电磁干扰具有不同的敏感度。当干扰信号通过耦合途径进入敏感设备，且强度超过其耐受阈值时，就会引发仪器仪表的性能下降或功能异常。

二、电子仪器仪表中电磁干扰的影响

2.1测量精度下降

电子仪器仪表的核心功能之一便是精准测量各类物理量。然而，电磁干扰会严重破坏这一特性。在精密的电子天平中，电磁干扰可能导致天平内部的传感器产生额外的感应电流，使得测量的物体重量数据出现偏差。对于示波器而言，若受到电磁干扰，其显示的电信号波形会发生畸变，无法准确反映实际信号的幅值、频率等参数，进而导致测量精度大幅下降。

2.2功能异常

电磁干扰还常常致使电子仪器仪表功能异常。在医疗领域，如核磁共振成像设备，一旦受到外界电磁干扰，成像结果会出现伪影，严重影响医生对病情的准确判断，甚至可能导致误诊。一些具有自动控制功能的电子仪器仪表，在电磁干扰下，可能会出现控制指令误触发或执行错误的情况，打乱正常的生产流程或实验操作，造成生产事故或实验失败。

2.3可靠性降低

长期处于电磁干扰环境中，电子仪器仪表的可靠性会大打折扣。干扰信号反复冲击仪器内部的电子元器件，加速元器件的老化和损坏。以工业现场的温度传感器为例，若长期受电磁干扰，其内部的热敏电阻可能会因频繁的电流波动而逐渐改变电阻特性，导致测量的温度数据越来越不准确，最终传感器失效。对于复杂的电子仪器仪表系统，电磁干扰还可能引发系统死机、重启等故障，增加维护成本和停机时间。

三、电磁干扰抑制方法研究

3.1屏蔽技术

屏蔽技术是抑制电磁干扰的重要手段。它通过使用金属材料制作屏蔽体，将电子仪器仪表或干扰源包围起来，阻止电磁干扰的传播。静电屏蔽利用金属导体在电场中会产生静电感应的原理，使屏蔽体内的电场强度为零，从而保护内部仪器免受外部静电场干扰。磁屏蔽则针对磁场干扰，选用高磁导率的材料，如坡莫合金，将磁场束缚在屏蔽体内，减少对外部设备的影响，常用于变压器、电感等磁性元件的屏蔽。电磁屏蔽主要针对高频电磁波，通过多层金属屏蔽结构，利用反射和吸收的方式削弱电磁波强度，像通信基站的屏蔽罩，能防止内部信号辐射泄漏，同时抵御外界电磁干扰。

3.2滤波技术

滤波技术通过设计特定的滤波电路，对信号中的干扰成分进行筛选和去除。在电源输入端，安装电源滤波器可有效抑制电网中的传导干扰进入电子仪器仪表。电源滤波器通常由电感、电容等元件组成，利用电感对高频信号的高阻抗特性和电容对高频信号的低阻抗特性，将高频干扰信号旁路到地，确保纯净的电源输入。对于信号传输线路，根据信号的频率特性设计相应的信号滤波器。在音频设备中，采用低通滤波器可去除高频噪声，保留音频信号的低频成分，提升音质。

3.3接地技术

接地技术是保障电子仪器仪表稳定运行、抑制电磁干扰的基础措施。安全接地将设备的金属外壳与大地相连，当设备发生漏电等故障时，可将电流引入大地，保护人员和设备安全。工作接地则分为信号接地和功率接地。信号接地为信号提供一个稳定的参考电位，减少信号传输过程中的干扰。在计算机主板中，通过合理的信号接地设计，降低数字信号和模拟信号之间的串扰。功率接地用于泄放功率电路中的电流，减少电源噪声对其他电路的影响。

3.4软件抗干扰技术

软件抗干扰技术是从程序层面增强电子仪器仪表的抗干扰能力。数字滤波算法，如均值滤波、中值滤波等，通过对采集到的数据进行处理，去除数据中的干扰噪声，提高数据的准确性。在工业数据采集系统中，利用均值滤波算法对传感器采集的数据进行多次平均计算，消除随机干扰。软件冗余技术通过对关键程序代码进行备份、添加指令冗余等方式，当程序受到干扰出现错误时，能够自动恢复正常运行。看门狗技术则设置一个独立的定时器，当程序因干扰陷入死循环或死机时，看门狗定时器溢出，触发系统复位，使电子仪器仪表重新正常工作，有效保障系统的稳定性和可靠性。

结语

电磁干扰严重影响电子仪器仪表性能。本研究梳理了干扰基础理论，剖析其对仪器的负面影响，并提出多种抑制方法。屏蔽、滤波、接地与软件抗干扰技术各有成效，实际应用需综合运用。未来，随着电磁环境愈发复杂，应持续探索新抑制策略，提升仪器抗干扰能力，助力各行业借助精准仪器实现稳健发展。

参考文献

[1]何寿根.电子仪器仪表中电磁干扰的抑制方法研究[J].电子元器件与信息技术，2024，8（12）：7-8+12.

[2]王琥，刘贤，刘海伟，等.电子仪器仪表中电磁干扰的抑制方法研究[J].仪器仪表用户，2024，31（07）：7-9.

[3]景正华.油田仪器仪表中电磁干扰的抑制方法[J].自动化应用，2023，64（09）：154-156.