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高频热合机辐射骚扰抑制技术的研究

朱先伟  
【摘要】: 自从麦克斯威尔发明电磁理论,赫兹发现电磁波以来,电磁能的概念与人们的生活息息相关。在信息化社会,由于电磁能的广泛应用,各种电气和电子设备不断地涌现,当前人类的生存环境也具有浓厚的电磁环境的内涵,21世纪电磁环境恶化已成定局。因此,电磁兼容已经成为当今一个热门话题,电磁干扰问题引起了重视和研究。为此,世界各国均十分重视愈来愈复杂的电磁环境及其广泛的影响,从而促使环境电磁学和电磁兼容技术成为一个迅速发展的新学科领域。 理论和实践的研究表明,不管复杂的电磁环境还是简单的电磁环境,任何一个电磁骚扰的发生必须具备三个基本的条件:首先应该具有骚扰源;其次有传播骚扰能量的途径;第三就是必须有敏感器件。在电磁兼容理论中把被骚扰对象统称为敏感设备。因此骚扰源、骚扰传播途径和敏感设备成为电磁骚扰的三要素。 本课题是天津市自然科学基金资助项目,本论文研究工作主要是围绕着电磁骚扰的三要素进行的,重点在于研究了高频热合机的辐射骚扰特性及其采取的有效抑制措施。 论文的主要内容包括以下几个方面: 1.系统地调研和分析了电磁兼容的概念、电磁兼容的研究内容及其国内外的研究现状和研究领域,对电磁兼容做了进一步的认识。 2.讨论和分析了常见电磁骚扰源的特性及其耦合途径,并重点阐述了传导耦合、共阻抗耦合、感应耦合和辐射耦合的特性;然后简要阐述了屏蔽设计、接地设计和滤波设计等抑制措施;基于这些抑制措施,解决传导耦合常采用屏蔽或者滤波的方法;解决公共阻抗耦合一般采用多点接地的方法;而感应耦合则多采用屏蔽、改变导线方向性和接地方法解决;辐射耦合也多采用接地方法把辐射耦合过来的能量屏蔽掉;为分析实际产品的电磁兼容性问题奠定了理论基础。 3.研究了电磁兼容设计的预测模型,利用场的和路的预测模型方法分别对骚扰源、耦合途径和敏感设备进行了一般意义上的建模分析;在此基础上,着重阐述了辐射骚扰模型的建立,并研究了辐射电磁场对周围环境及其设备产生的共模骚扰电压与差模骚扰电压的数学模型,形象的阐述了辐射电磁场对周围环境及其工作设备的辐射干扰特性,为解决实际产品的辐射骚扰问题,提供了理论依据和分析方法。 4.着重分析和阐述了高频热合机的工作原理和构造;结合半波暗室和相关的测量设备,进行大量实验测量,进一步分析出热合机主要的辐射骚扰源;理论和实际相结合,并从性能和成本的角度综合考虑,在热合头处加了一个并联谐振电路,从而形成一个反方向电磁场,抵消了该处的一部分辐射能量;在高频功率的铜片输出馈线部分采用了屏蔽措施,进一步降低热合机向外辐射的能量;在高频振荡电路部分则采用了滤波设计,降低整体辐射强度,并尽可能把谐波分量降到最低。实验结果表明,本文所采取的抑制措施是可行的,达到了降低高频热合机的辐射骚扰强度的目的,有效的解决了对周围环境或工作设备的干扰,保障了工作人员的安全性,提高了工作效率。


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