电力工程师职称论文基于模拟小信号的称重系统电磁兼容研究

　　电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。本文是一篇电力工程师职称论文，主要论述了基于模拟小信号的称重系统电磁兼容研究。
　　【摘要】目前的称重设备中所用的传感器多是采用模拟信号的传感器，且输出电压在几十毫伏，在电磁兼容试验中极易受到干扰，进而影响称重的准度。本文从电磁兼容的角度出发，依据试验基础从理论和实践两个方面论述了模拟小信号称重系统的电磁兼容解决方案，为同类设备设计提供可靠的经验。

　　【关键词】模拟小信号,电磁兼容,称重系统

　　EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指设备对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性[1-2]。

　　公路用称重设备所使用的电磁环境较为复杂。一方面，设备工作在公路旁要承受各种车辆发出电磁干扰;另一方面，随着车辆的增多车载通讯设备(车载电台、对讲机)日益增多也对称重设备的电磁兼容提出了较高的要求。因此，国家相关管理部门对称重设备也作出了相应的国标要求，即中华人民共和国国家计量检定规程JJG907-2006《动态公路车辆自动衡器》中作出了明确的要求[3]，所有销售设备须满足IEC 61000-4中的电磁兼容要求。

　　1 称重设备原理

　　称重设备要通过国标的电磁兼容，须从设备的组成入手，了解设备的工作原理、信号传输及易受电磁影响的电路，故须先了解分析各种称重设备的工作原理。

　　目前市场上在售的公路动态称重设备主要有宽弯板动态秤、窄弯板动态秤、石英动态秤、单台面动态秤、整车式动态秤、双台面动态秤、轴组式动态秤等，虽然各种秤的外观不同，但其称重原理框相同，称重设备的原理框图如图1所示：

　　图1 称重原理框图

　　从电压信号传输的角度来分析，压力传感器由电压激励输出电压，最大输出电压值在几十毫伏，且实际应用中压力传感器到信号放大器的距离较远(10米以上)，之后经放大传输至AD数字转换器、CPU、显示输出。

　　2 电磁兼容检测

　　依据国标JJG907-2006要求称重设备的电磁兼容检测包含短时电源电压降低、电快速瞬变脉冲群、浪涌电压、静电放电、抗电磁场辐射、直流供电的抗干扰两项检测内容，其中抗电磁场辐射是最难通过的，其余检测项在选择有EC、FC认证的电源基本就可以通过。

　　抗电磁场辐射试验须在微波暗室进行。微波暗室可隔离外界纷杂的电磁信号，同时可提供单一源的、指定频率的电磁辐射。微波暗室，为了检测产品的电磁兼容性，产品必须在规定的标准环境中进行测试。理想的辐射场地是无限大的良好的导电地平面构成的，这是因为金属网(板)对电波产生全反射。在一定条件下，即反射角较小时，反射系数|R|≈1 ，不同介质平面的反射系数值也不同，故用金属地平面可使测量数据可靠，也使不同地区测量的数据具有可比性。国际上是以开阔测试场作为电磁辐射的标准实验场地，但是，由于现代生活环境中很难找到理想的开阔场，因此，微波暗室，就成为一种非常普及的代替环境。随着微波技术的发展，为了进行各种微波测量，要求模拟电磁波在自由空间传播的环境条件，微波无反射室即微波暗室也正是针对这一需要而研制的。电波暗室主要用于辐射无线电骚扰(EMI)和辐射敏感度(EMS)测量，电波暗室的尺寸和射频吸波材料的选用主要由受试设备(EUT)的外形尺寸和测试要求确定，分3m法或10m法。微波暗室可以用于天线、电磁兼容、雷达截面测量、无线电控制设备的对接试验，以及各种类型的电磁模拟试验等[4-5]。

　　3 电磁兼容试验及分析

　　试验前须准备场地及调试测试区域的场强符合IEC 61000-4-3要求，试验时称重设备距离辐射天线3m处放置，第一次测试称重的结果受电磁辐射的影响很大，分析其主要原因是压力传感器、信号放大器、AD转换器、、数据处理模块都是通过一根线连接，造成单端接地的现象，且设备外壳和大地没有严格的隔离开。所以在以下几个方面进行了改进：①放大器与AD转换器的屏蔽外壳与电源地严格分开;②压力传感器电缆外加金属屏蔽网，并与其他设备的屏蔽外壳相连;③所有的模拟、数字模块共地，并用同一屏蔽壳屏蔽;④模拟模块和数字模块电源分开独立供电;⑤放大器模块前端加RC、LC滤波电路。经过上述改进后，再次测试设备的电磁兼容性，经试验满足国标要求。

　　4 结语

　　称重设备中存在模拟小信号极易受到干扰，其抗电磁辐射干扰是个难点;但只要做到有与电压负极隔离的封闭严密屏蔽外壳;减小或消除模拟与数字信号的串扰以及严密的滤波电路;与大地的良好接触、选择较好的认证电源等措施，称重的电磁兼容也是可以做到的。

　　参考文献：

　　[1]钱振宇.3C认证中的电磁兼容测试和对策[M].北京：电子工业出版社，2004.

　　[2]刘培国，侯冬云.电磁兼容基础[M].北京：电子工业出版社，2008.

　　[3]陈淑凤，马晓庆等.电磁兼容试验技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2001.

　　[4]徐劲拓.车载通信系统电磁环境效应自动测试系统设计[D].西安：西安电子科技大学硕士学位论文，2010.
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