电磁兼容原理与设计实验教学大纲

电磁兼容原理与技术实验课程名称：电磁兼容原理与技术/ Electromagnetic Compatibility Principles and Technology学分：2.5课程总学时：32+12 实验学时：12（其中，上机学时：）课程性质：□☑必修√□☑选修是否独立设课：√□是□否课程类别：□基础实验√□专业基础实验□专业领域实验含有综合性、设计性实验：√□是□否面向专业：电子信息工程专业方向电子科学与技术专业方向先修课程：电子技术工程素质实践基础课、数字电子技术实验、模拟电子技术实验、数字信号处理实验、电磁兼容原理与设计大纲编制人：课程负责人（常天海）实验室负责人（秦慧萍）说明：1.《实验教学大纲》中的课程名称、课程总学时、实验学时、上机学时、学分、课程类别等信息必须与《本科综合培养计划》一致；2. 为保障基础，同时适应实验室开放和学生自选实验，将实验项目分必做和选做两类，便于教学过程中因材施教；3. “是否独立设课”：分为独立设课和非独立设课两种，独立设课课程总学时与实验总学时完全一致；4. 含有综合性、设计性实验：按教育部本科教学水平评估要求，设有综合性、设计性实验的课程占有实验的课程总数的比例应大于等于80%（注意评估指标并非指一门课程中的综合性、设计性实验项目所占比例应不小于80%）。

这里只需选择该门课程是否设有综合性、设计性实验；5. “面向专业”：按教务处本科教学综合培养计划中规定的专业名称（或方向）全称填写。

学院内开设的同一课程适应不同专业又有不同教学要求的，请分开不同专业（或方向）分别编制实验大纲；6. 课程设计、金工实习、电子工艺实习等集中实践教学环节不列入实验大纲编写范围；7. “大纲编制人”：实践教学与理论教学互相支撑、密不可分。

本次大纲的修订应由承担课程教学任务的教学团队和实验技术团队共同完成。

理论课程负责人、实验课负责人（实验人员）须共同署名。

一、教学信息教学的目标与任务：该课程是“电磁兼容原理与设计”这门学科基础课的配套实验，其目的是使学生通过实验加深对电磁干扰源及其危害、传导和辐射这两类干扰的产生机理、三种主要（接地、屏蔽和滤波）电磁兼容技术、电磁干扰的发射和敏感性测量技术、静电基本参量的测试方法、人体静电参数的测试方法及基于MATLAB软件对静电放电模型的仿真等基本理论与技术的理解，通过实验培养学生了解并掌握“移动用户终端的电磁干扰”、“微电子器件和设备的静电放电敏感度测试”或“微电子器件及集成电路的电磁敏感性测量及评估”或“静电放电脉冲对集成电路损伤效应的评估”、“静电基本参量及人体静电参数的测量”、“固体各类动态作业过程的静电动态多因素联合效应模拟实验”及“静电放电模型的MATLAB软件仿真实验”等方法或技能，从而培养学生在电子系统的电磁兼容设计及静电防护工程等领域的分析问题、解决问题及实践动手能力。

教学基本要求：学生必须理解“移动用户终端电磁干扰的测试”、“微电子器件和设备的静电放电敏感度测试”、“静电放电脉冲对集成电路损伤效应的测量”、“固体各类动态作业过程的静电动态多因素联合效应模拟实验”、“静电基本参量的测量”、“人体静电参数的测量”及“静电放电模型的MATLAB软件仿真实验”等实验的基本原理及实验方案；掌握这些实验方法的正确操作规程，及含放电枪（可更换放电头）的NS61000-2K型静电发生器、ESDA-700静电动态模拟实验设备、EST101型防爆静电电位表、EST-301人体综合电阻测试仪、防静电腕带、电荷量表及静电电源等实验仪器的正确使用方法，了解它们各自的性能参数、适应范围及注意事项等；同时还须熟悉矩阵实验室MATLAB（Matrix Laboratory）的使用方法，了解基于Labview的虚拟仪器系统在移动用户终端电磁干扰及集成电路的电磁敏感性测试、过程处理和控制中的应用，掌握基于MATLAB软件对静电放电模型的仿真。

考核方式：学生可自由选作实验（完成24学时），完成相应实验步骤，并提交相关实验报告，教师根据学生的预习（5%）、考勤(20%)、实验纪律(5%) 、实验操作(20%)、实验效果(20%)及实验报告(30%)给予考核成绩。

说明：1. “教学的目标与任务”指本门实验课总的目的和要求，通过实验培养学生了解或掌握什么方法或技能，达到什么目的；2. “教学基本要求”指对学生实验程序上有什么具体要求和注意事项。

例如：理解实验原理及实验方案，掌握正确操作规程；掌握各种仪器的使用，了解其性能参数、适应范围及注意事项等。

3. “考核方式”：实验课考核方式（笔试、口试、操作、提交实验报告或具体的结果等）、考试或考核的评分标准、实验课成绩占课程总成绩的比例等。

①实验独立设课，应说明预习、考勤、实验纪律、操作、实验报告、考试等占成绩的比例。

②实验非独立设课，需规定实验教学环节部分占课程总成绩的比例；说明实验环节中预习、考勤、实验纪律、操作、实验报告、考试等占实验环节成绩的百分数。

二、教学资源（一）实验指导书与参考书1. 梁振光.《电磁兼容原理、技术及应用》.机械工业出版社，2007.2. 张厚.《电磁兼容原理》.西北工业大学出版社，2009.（二）多媒体教学资源（课程网站、课件等资料）1. 常天海，移动用户终端电磁干扰的测试（实验大纲，word文件），网站：http:// ****.2. 常天海，微电子器件和设备的静电放电敏感度测试（实验大纲，word文件），网站：http:// ****.3. 常天海，固体各类动态作业过程的静电动态多因素联合效应模拟实验（实验大纲，word文件），网站：http:// ****.4. 常天海，静电基本参量的测量（实验大纲，word文件），网站：http:// ****.5. 常天海，人体静电参数的测量（实验大纲，word文件），网站：http:// ****.6. 常天海，静电放电模型的MA TLAB软件仿真实验（实验大纲，word文件），网站：http:// ****.7. 常天海，基于Labview的静电场的模拟测绘实验（实验大纲，word文件），网站：http:// ****.说明：1. 实验方式：“实物实验”指让学生调试仪器设备、拆卸安装、加工、分析测试等实际操作形式做的实验；2. 实验消耗材料用量为每组学生在一个实验卡位（机位、实验台上的配套仪器设备）上做一次该实验项目的消耗量。

1、移动用户终端电磁干扰的测试图2 移动用户终端静电放电的测试平台试验步骤（1）根据图3－2搭建测试平台，使用数字万用表测量各连接点及接地参考平面与实验室安全接地系统之间的电阻，保证各点之间低阻抗连接；（2）打开静电发生器，并选择合适的放电模式，将电压调至2kV，按下20pps按钮（20次/秒的放电方式），对预选的移动用户终端的静电放电敏感点（如：外壳、键盘、显示屏、指示灯、按钮、听筒、侧缝等）预扫描放电一遍，通过观察终端输出信号的变化，确定重点试验部位；（3）对可接触放电点采用直接接触放电，在不可接触的放电点上采用空气放电，放电方式的改变可通过静电发生器的CONTACT及AIR拨动开关控制，在改变放电方式的同时需要更换放电枪的放电电极头（接触放电用尖锥形放电电极头，空气放电用球形放电电极头），空气放电是对垂直耦合板及水平耦合板进行放电；（4）从2kV电压开始进行测试，每次上升幅度为1kV，直到终端输出信号出现异变为止，最高测试电压为8kV，另外，每个测试电压水平下均须进行正负极性的测试，每个测试点每次各测十次；（5）试验后，记录各移动用户终端的静电敏感电压及异常现象。

参考用的过去的静电放电测试结果统计:1号8kV键盘无法通信2号8kV屏幕边缘边缘放电，屏幕出现损坏3号8kV键盘无法通信4号8kV侧键有静电放电火花2.人体静电参数的测量/ 也可以称为（移动用户终端的人体静电及其测量）如下6个人体静电参数的测量试验步骤都较简单，不用细说。

被测人员的衣着特征温度（℃）相对湿度（％）F H（Ω）F F（Ω）T恤、西裤、皮鞋21 33 10101010风衣、牛仔裤、运动鞋21 33 10101010棉背心、尼龙裤、胶底布鞋21 33 108106T恤、西裤、皮鞋21.339 109109风衣、牛仔裤、运动鞋21.339109109棉背心、尼龙裤、胶底布鞋21.3 39 106105（1）人体着装情况影响人体综合电阻值；（2）环境湿度影响人体综合电阻值，湿度增加6％，人体综合电阻就会下降1至2个数量级。

2)人体电阻的测量－鞋电阻分析：（1）人体综合电阻与人体所穿鞋子的电阻（主要看鞋子的体积电阻与表面电阻）基本保持在同一个数量级；（2）鞋的体积与厚度对人体综合电阻及鞋电阻有影响，鞋的体积越大、厚度越厚，静电泄漏电阻越大，静电泄漏时间越长，泄漏越难。

3)人体电容的测量－鞋对人体电容的影响（1）在绝缘板上测得的人体电容值比在地坪上测得的小，且电容变化范围也较小，这说明地坪的绝缘性越好，所得人体电容就越小；（2）鞋子的绝缘性也会影响人体电容的大小，鞋的绝缘性越好，电容值越小，如皮鞋的电容小于静电鞋的电容。

（1）人在双脚着地时的电容比单脚着地时要大，这说明接触面积越大，电容也越大；（2）人在双脚站立时的电容比双脚蹲下时的电容要大，说明人体的高度越高，电容越大。

人体电位的测量－人体姿势对电位的影响6)实际测量中得到的人体静电电位在0.1V～14.1kV范围内。

误差分析:（1）实测得到的人体电容多在79～1206pF范围内，个别甚至达到30nF，比理论值大；（2）起电过程伴随放电，部分积累的静电荷会通过放电向空间或其它物体泻放；（3）实际测量用的静电电位表受测试距离影响很大，测量时靠人手很难控制其准确定；（4）测量时的环境状况对测量结果有影响，包括被测人体周围有无金属物、其它人体。

现有静电实验室简介移动用户终端电磁干扰的测试:含放电枪（可更换放电头）的NS61000-2K型静电发生器1套、实验桌1张、金属板3块、绝缘板1块、及470kΩ的接地电阻2个。

人体静电参数的测量:含放电枪（可更换放电头）的NS61000-2K型静电发生器1套、EST101型防爆静电电位表1台、EST-301人体综合电阻测试仪1台、普通万用表1只、防静电腕带1根、不锈钢电极1根、电荷量表1台、绝缘薄膜1张及若干根导线。

目前实验室拥有的实验仪器有防爆静电电压表、数字超高阻微电流测量仪、人体综合电阻测试仪、静电发生器、电容测量仪、静电动态计算机监测报警系统、数字电量测量仪等先进测量仪器以及自主研发的多因素静电动态模拟试验设备。

1、EST101防爆静电电压表。

EST101型防爆静电电压表，该表的探头置于壳内，且金属探头的外侧有绝缘保护层，可最大限度地减小放电的概率和减弱放电的强度，而且仪表本身也不会受到外来静电（如人体触摸探头）的损坏，是目前国内外防爆性能最好的静电电压表之一，已经取得了国家有关部门的防爆合格证，能在任何爆炸性气体环境中使用，适用于石油，化工，纺织，造纸，橡胶，印刷，计算机等部门的科研和生产中测量静电。