工程电磁场的应用

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利用电磁场高速自动扫描技术测量电磁辐射
Emscan电磁兼容扫描系统已经在通信、汽车、办公电器以及消费 电磁兼容扫描系统已经在通信、汽车、 电磁兼容扫描系统已经在通信 电子等工业领域得到广泛应用,通过该系统提供的电流密度图, 电子等工业领域得到广泛应用,通过该系统提供的电流密度图,工程 师在进行电磁兼容性标准测试前就能发现有EMI问题的区域并采取相 师在进行电磁兼容性标准测试前就能发现有 问题的区域并采取相 应措施。 应措施。 大电流低电压电流源主要与磁场相关, 大电流低电压电流源主要与磁场相关,而高电压小电流电压源则主 要与电场相关, 要与电场相关,在PCB上,纯电场或者纯磁场都是很少见的。RF和 上 纯电场或者纯磁场都是很少见的。 和 微波电路中,电路的输入阻抗以及连接用的微带或者微带线, 微波电路中,电路的输入阻抗以及连接用的微带或者微带线,其阻抗 都被设计为50欧姆 欧姆, 都被设计为 欧姆,这种低阻抗设计使得这些元器件产生大电流和低 电压变化,此外数字电路的趋势也是使用更低电压差的逻辑器件, 电压变化,此外数字电路的趋势也是使用更低电压差的逻辑器件,同 时活性近场区域内的磁场波阻抗远小于电场波阻抗。综合这些因素, 时活性近场区域内的磁场波阻抗远小于电场波阻抗。综合这些因素, 大部分PCB活性近场区域能量都包含在近磁场中,因此 活性近场区域能量都包含在近磁场中, 大部分 活性近场区域能量都包含在近磁场中 因此Emscan扫描 扫描 系统采用的磁场环适合于这些PCB的近场诊断。 的近场诊断。 系统采用的磁场环适合于这些 的近场诊断
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PCB抗干扰性能的评估 抗干扰性能的评估
在实际使用中,所有电子设备都会受到电磁场的干扰, 在实际使用中,所有电子设备都会受到电磁场的干扰,如果一个设备不能满 足抗干扰要求,也不进行屏蔽,那么该设备的性能就会受电磁干扰的影响。 足抗干扰要求,也不进行屏蔽,那么该设备的性能就会受电磁干扰的影响。 事实表明,干扰信号的频率可能会有几百MHz,这些干扰主要通过连接的导 事实表明,干扰信号的频率可能会有几百 , 体进行耦合,因此I/O模块的抗干扰设计非常重要 模块的抗干扰设计非常重要。 体进行耦合,因此 模块的抗干扰设计非常重要。为了增强产品的抗干扰性 有时不得不增加滤波等手段,这意味着会增加产品的成本。 能,有时不得不增加滤波等手段,这意味着会增加产品的成本。从这种角度 上看,寻找一种能优化所有电路和元器件的解决方案非常重要。 上看,寻找一种能优化所有电路和元器件的解决方案非常重要。 通过适当修改上面提到的测量方法, 通过适当修改上面提到的测量方法,在产品开发和测试阶段就能够正确评 估产品的抗干扰性能。改进后的方法如下: 估产品的抗干扰性能。改进后的方法如下:把PCB放在扫描器板上进行频谱 放在扫描器板上进行频谱 扫描以决定PCB的干扰频率,然后把该频率正弦波干扰信号用夹子或者适当 的干扰频率, 扫描以决定 的干扰频率 耦合设备(如平衡线上用的 耦合设备 如平衡线上用的T-LISN)耦合到 线或导体上,采用步距10MHz、 耦合到I/O线或导体上,采用步距 、 如平衡线上用的 耦合到 线或导体上 频率范围能满足10MHz到150MHz(避免与 避免与PCB板的干扰频率重叠 、功率- 板的干扰频率重叠)、 频率范围能满足 到 避免与 板的干扰频率重叠 功率- 20到0dBm(取决于耦合器件和 取决于耦合器件和PCB的类型 的发生器,执行与所加干扰信号 的类型)的发生器 到 取决于耦合器件和 的类型 的发生器, 一致的频率进行空间扫描。干扰信号从耦合点到PCB内的分布情况就能非常 一致的频率进行空间扫描。干扰信号从耦合点到 内的分布情况就能非常 清楚地在空间扫描图形上看出来, 清楚地在空间扫描图形上看出来,然后可以根据下面一些原则对空间扫描结 果进行解释,包括PCB上哪些区域分布有耦合上去的干扰信号、插入滤波器 果进行解释,包括 上哪些区域分布有耦合上去的干扰信号、 上哪些区域分布有耦合上去的干扰信号 的有效性(衰减干扰信号 临近I/O导体耦合情况以及 衰减干扰信号)、 导体耦合情况以及PCB接地层或者区域的 的有效性 衰减干扰信号 、临近 导体耦合情况以及 接地层或者区域的 有效性等。 有效性等。
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雷达
利用电磁波探测目标的电子设备。 利用电磁波探测目标的电子设备。 发射电磁波对目标进行照射并接收其 回波, 回波,由此获得目标至电磁波发射点 的距离、距离变化率(径向速度)、 的距离、距离变化率(径向速度)、 方位、高度等信息。 方位、高度等信息。雷达的优点是白 天黑夜均能探测远距离的目标, 天黑夜均能探测远距离的目标,且不 受雾、云和雨的阻挡,具有全天候、 受雾、云和雨的阻挡,具有全天候、 全天时的特点,并有一定的穿透能力。 全天时的特点,并有一定的穿透能力。 因此,它不仅成为军事上必不可少的 因此, 电子装备, 电子装备,而且广泛应用于社会经济 发展(如气象预报 资源探测、 如气象预报、 发展 如气象预报、资源探测、环境监 测等)和科学研究 天体研究、大气物理、 和科学研究(天体研究 测等 和科学研究 天体研究、大气物理、 电离层结构研究等)。 电离层结构研究等 。星载和机载合成 孔径雷达已经成为当今遥感中十分重 要的传感器。 要的传感器。以地面为目标的雷达可 以探测地面的精确形状。 以探测地面的精确形状。其空间分辨 力可达几米到几十米,且与距离无关。 力可达几米到几十米,且与距离无关。 雷达在洪水监测、海冰监测、 雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿 度调查、森林资源清查、地质调查等 度调查、森林资源清查、 方面显示了很好的应用潜力。 方面显示了很好的应用潜力。[
工程电磁场的应用
目录
工程电磁场的内容简介
Βιβλιοθήκη Baidu
工程电磁场在实际中的应用
实际应用的仪器
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大学里开设的一门课程, 大学里开设的一门课程,主要是电气专业及通讯专业学 是面向工程的电磁场内容体系,内容主要是库仑定律、 习。是面向工程的电磁场内容体系,内容主要是库仑定律、 电荷守恒定律、安培定律、 电荷守恒定律、安培定律、法拉第定律和麦克斯韦位移电流 假设、静电场、恒定电场、 假设、静电场、恒定电场、恒定磁场和时变电磁场的基本方 程及其边值问题、镜像法的基本原理、 程及其边值问题、镜像法的基本原理、基于加权余量的工程 中常用的有限元法和边界元法、电磁场的能量和力、 中常用的有限元法和边界元法、电磁场的能量和力、平面电 磁波和电路参数计算原理、 磁波和电路参数计算原理、电气工程中典型的电磁场问题 包括变压器的磁场、电机的磁场、绝缘子的电场、 (包括变压器的磁场、电机的磁场、绝缘子的电场、三相输 电线路的工频电磁环境以及三相输电线路的电容和电感参 数)。
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电磁流量计
电磁流量计是一种根据法拉第电磁感 应定律来测量管内导电介质体积流量的感 应式仪表,采用单片机嵌入式技术,实现 数字励磁,同时在电磁流量计上采用 CAN现场总线。属国内首创,技术达到 国内领先水平。 流量计由一次装置和二次装置组成,按 一次装置和二次装置的组合形式流量计可 分为分体型和一体型;流量计主要用于测 量导电液体的体积流量。
另外替代元件的确定对于确保持续生产和成本控制也是非常重要的,很多情 另外替代元件的确定对于确保持续生产和成本控制也是非常重要的, 况下,替代元件与首选元件的电磁辐射特性不一致, 况下,替代元件与首选元件的电磁辐射特性不一致,电磁扫描技术提供了一 种快速有效评估替代元件可用性的手段, 种快速有效评估替代元件可用性的手段,能保证在不影响产品电磁完整性的 前提下降低产品的生产成本。 前提下降低产品的生产成本。
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有内在联系、 有内在联系、相互依存的电场和磁场的统一体和总称 。 随时间变化的电场产生磁场 , 随时间变化的磁场产生电 两者互为因果,形成电磁场。 场,两者互为因果,形成电磁场。电磁场可由变速运动的 带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起, 带电粒子引起,也可由强弱变化的电流引起,不论原因如 何,电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。电磁场 电磁场总是以光速向四周传播,形成电磁波。 是电磁作用的媒递物,具有能量和动量, 是电磁作用的媒递物,具有能量和动量,是物质存在的一 种形式。电磁场的性质、 种形式。电磁场的性质、特征及其运动变化规律由麦克斯 韦方程组确定。 韦方程组确定。 人类利用电磁场制造了电磁起重机;电动机;磁悬浮列车, 人类利用电磁场制造了电磁起重机;电动机;磁悬浮列车, 指南针(利用地磁场)等等。 指南针(利用地磁场)等等。
平均而言,一个新产品设计需要 至 次去 次去EMC场地测试,每次去 场地测试, 平均而言,一个新产品设计需要2至4次去 场地测试 每次去EMC场地测 场地测 试都需要等3~ 周时间 如果产品没有通过测试,整个过程将非常长, 周时间。 试都需要等 ~4周时间。如果产品没有通过测试,整个过程将非常长,而且 还不得不重复进行,直到通过测试。电磁干扰扫描技术能让工程师在“ 还不得不重复进行,直到通过测试。电磁干扰扫描技术能让工程师在“设计 过程中”考虑产品电磁兼容性,从而缩短产品开发时间和减少去EMC场地测 过程中”考虑产品电磁兼容性,从而缩短产品开发时间和减少去 场地测 试的次数。典型情况下可以把产品的上市时间提前3至 周或者更多 周或者更多。 试的次数。典型情况下可以把产品的上市时间提前 至12周或者更多。
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经济效益
电磁场高速扫描技术在PCB设计和调试中的应用,能帮助及早发现问题,及 设计和调试中的应用,能帮助及早发现问题, 电磁场高速扫描技术在 设计和调试中的应用 时采取有效措施消除或抑制系统内部和对外电磁干扰,确保产品EMC测试一 时采取有效措施消除或抑制系统内部和对外电磁干扰,确保产品 测试一 次通过,从而加快产品设计进程,提高产品设计质量,节省产品开发费用, 次通过,从而加快产品设计进程,提高产品设计质量,节省产品开发费用, 减少产品的售后服务工作量。 减少产品的售后服务工作量。
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电磁起重机
利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。 利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。电磁起重 机的主要部分是磁铁。接通电流, 机的主要部分是磁铁。接通电流,电磁铁便把钢 铁物品牢牢吸住,吊运到指定的地方。切断电流, 铁物品牢牢吸住,吊运到指定的地方。切断电流, 磁性消失,钢铁物品就放下来了。 磁性消失,钢铁物品就放下来了。电磁起重机使 用十分方便,但必须有电流才可以使用, 用十分方便,但必须有电流才可以使用,可以应 用在废钢铁回收部门和炼钢车间等。 用在废钢铁回收部门和炼钢车间等。 利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫做电磁起 重机。电磁起重机能产生强大的磁场力, 重机。电磁起重机能产生强大的磁场力,几十吨 重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各种铁料, 重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各种铁料, 不装箱不打包也不用捆扎, 不装箱不打包也不用捆扎,就能很方便地收集和 搬运,不但操作省力,而且工作简化了。 搬运,不但操作省力,而且工作简化了。装在木 箱中的钢铁材料和机器可以同样搬运。 箱中的钢铁材料和机器可以同样搬运。起重机工 作时,只要电磁铁线圈里电流不停, 作时,只要电磁铁线圈里电流不停,被吸起的重 物就不会落下, 物就不会落下,看不见的磁力比坚固的链条更可 如果因某种原因断了电,就会造成事故, 靠。如果因某种原因断了电,就会造成事故,因 而有的电磁起重机上装有钢爪, 而有的电磁起重机上装有钢爪,待运送的重物提 起后,坚固的钢爪就自动落下来紧紧地扣住它们。 起后,坚固的钢爪就自动落下来紧紧地扣住它们。 起重机不能搬运灼热的铁块, 起重机不能搬运灼热的铁块,因为高温的钢铁不 能磁化。大的电磁起重机, 能磁化。大的电磁起重机,一下子能提起近百吨 重物,图中的电磁铁直径约1. 米 可提起16吨 重物,图中的电磁铁直径约 .5米,可提起 吨 的物体。 的物体。
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