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中南大学考试试卷答案2009-2010 学年一学期 时间 110 分钟 日期 2009 年 12 月 29 日电磁兼容及应用课程 32 学时 2 学分 考试形式：闭 卷专业年级：自动化 2006 级总分 100 分，占总评成绩 70%一、填空题（本题 30 分，每小题 1 分）1、电磁干扰的三要素是（干扰源）、（传输通道）、（敏感体）。2、国际电磁兼容技术标准体系分为（基础标准）、（通用标准）、（产品标准）和系统间电磁标准等 4 类。3、2001 年，我国发布（CCC）认证，对相应产品的安全性、电磁兼容性等作了详细规定。4、当某系统的输入功率等于输出功率的 10 倍时，也就是说系统对信号衰减了（20）dB。5、分析传导干扰通道低频特性多采用（集总）参数电路模型，而分析其高频特性则采用（分布）参数电路模型。6、两导线的干扰电流振幅相近、相位相同的称为（共模）干扰，干扰电流振幅相等、相位相反的称为（差模）干扰。7、研究辐射干扰源数学模型是一般归纳为（电偶极子）辐射和（磁偶极子）辐射两大类。8、低频磁场屏蔽主要是利用高（导磁）材料对干扰磁场进行（分路）；高频磁场屏蔽则采用低（电阻抗）材料在屏蔽体表面产生（涡流）的屏蔽目的。9、按照频率特性进行分类，常见的滤波器包括（低通）、（高通）、（带通）和（带阻）等 4 类。10、根据滤波原理进行分类，（反射式）滤波器一般由电抗元件构成，对干扰建立串联高阻抗和并联低阻抗；（吸收式）滤波器采用铁氧体等有耗元件，通过（吸收）不需要的频率成分能量达到抑制干扰的目的。11、扼流圈由两个（匝数）相同和（绕向）相同的绕组组成，对地回路干扰电流呈高阻抗作用。12、电设备的信号接地方式有（单点）接地、（多点）接地、（混合）接地和悬浮接地。二、简答题（本题 20 分，每小题 5 分）13、简述电磁兼容的基本概念。答：电气及电子设备在共同的电磁环境中能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作又互不干扰，达到“兼容”状态。或者说，电子电路、设备、系统互相不影响，从电磁角度具有相容性的状态。14、简述安全接地的基本概念。答：安全接地又称保险接地，它采用低阻抗的导体将用电设备的外壳连接到大地上，使操作人员不致因设备外壳漏电或静电放电而发生触电危险。安全接地也包括建筑物、输电线导线、高压电力设备的接地，其目的是为了防止雷电放电造成设施破坏和人身伤亡。15、简述对消式有源滤波器的基本原理。答：对消式有源滤波式能产生与干扰源幅值大小相同、方向相反的输出电流，通过高增益反馈电路将电磁干扰对消掉，达到滤除掉流向被干扰对象的干扰电流的目的。16、简述各波段无线电波的特性和用途。答：长波，衍射性强，能够紧靠着地面表面传播到地平线视角以下，适用于导航和固定业务；中波，也具备沿着地表传播的能力，但受地面性质，如地貌、地物等影响较大，适用于导航、广播、固定业务和移动业务；短波，又称天波，由于障碍高度比波长大，因而电波在地面上不绕射，而是按直线传播，但能够在地面与电离层之间来回反射传播至较远的地方，适用于导航、广播、固定业务、移动业务等；微波，频率很高，表面波衰减很大，且电波穿入电离层很深，甚至不能反射回来，适用于导航、电视、雷达、移动业务、空间通信等。三、应用题（本题 20 分，每小题 10 分）17、画出应用隔离变压器的等效电路并简要说明。解：隔离变压器通过阻隔地回路的形成来抑制地回路干扰。电路 1 的输出信号经变压器耦合到电路 2，而地环路则被变压器所阻隔。但变压器绕组间的分布电容形成地环路。18、设干扰源内阻和敏感体电阻都为 R，试画出型低通滤波器电路。解：四、论述题（本题 30 分，每小题 15 分）19、试论述与 PCB 板布局和布线有关的电磁兼容技术？答：布局要点：（1）不同频率电路的划分；（2）数字模拟电路的划分；（3）接口电路。布线要点：（1）电源和地；（2）走线方向与交叉；（3）尺寸。20、结合工业生产的应用背景，试论述与计算机控制有关的电磁兼容技术的发展？答：单片机；PLC；DSP；工控机；VXI 机箱等。电路 1电路 2UGRLR源RCCL中南大学考试试卷2008-2009 学年 上学期时间 110 分钟2008 年 11 月 5 日电磁兼容及应用课程 32 学时 2 学分 考试形式：闭 卷专业年级：自动化 2005总分 100 分，占总评成绩 70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上二、二、选择选择选择选择/填空题填空题填空题填空题（本题（本题 2020 分，每小题分，每小题 0.50.5 分）分）1电磁干扰的三要素是【1】、【2】和【3】，按传播途径可分为【4】和【5】。2由傅立叶级数表明，周期信号是由【6】和一系列【7】叠加而成的。3电磁兼容认证标志有中国的【8】标志、欧洲的【9】标志和美国的【10】标志。4磁性材料反复磁化一周，单位体积内所损耗的【11】与【12】所包围的面积成正比，这种损耗称为磁滞损耗。5电路性干扰是经【13】耦合产生的；电容性干扰的干扰量是【14】；电感性干扰在干扰源和接受体之间存在【15】。6辐射干扰源数学模型包括有【16】辐射和【17】辐射。7针对传输通道所采取电磁干扰抑制措施主要有【18】、【19】和【20】。8静电场的强度取决于充电物体上的【21】和与它的电荷量不同的物体之间的【22】。9低频磁场屏蔽应采用铁磁等【23】材料，其原理是将磁力线尽量限制在铁磁材料内；高频磁场屏蔽应采用铜铝等【24】材料，其原理是在屏蔽体表面产生涡流的【25】。10 全电流定律lSDHdlidSt=+表明产生磁场的源有两个：一个源是电荷移动形成的电流；另一个源是闭合回路中变化的【26】。11 滤波器按工作原理分为【27】和【28】，其中有耗元件往往由【29】材料组成。12 电容器可采用 3 位有效数字表示电容量，则“103”表示【30】F。13 电子设备的信号接地方式有【31】、【32】、【33】及其混合接地。其中，若设备工作频率高于 10MHz，应采用【34】方式。14 以电磁辐射场源为中心，在一个波长范围内的区域为近区场，也可称为【25】；半径为一个波长之外的空间范围称为远区场，又称为【36】。15 静电放电一般为【37】电压【38】电流，开关电弧放电一般为【39】电压【40】电流。三、三、三、三、简答题（本题简答题（本题简答题（本题简答题（本题 15151515 分，每小题分，每小题分，每小题分，每小题 5 5 5 5 分）分）分）分）1 电磁兼容的基本概念？2 电磁屏蔽的基本概念和原理？3 信号接地的基本概念和作用？四、四、四、四、分析题（本题分析题（本题分析题（本题分析题（本题 50505050 分，每小题分，每小题分，每小题分，每小题 10101010 分）分）分）分）1.假设某 5 个可能的泄漏源的泄漏强度是相同的，将 15 个泄漏源依次去掉后，试用分贝制描述辐射改善情况。2.若函数1()x t和2()x t的傅立叶变换分别为1()X 和2()X，试根据傅立叶变换的定义推导时间函数的12()()ax tbx t+的傅立叶变换。3.试画出型、L 和 T 型 RC 低通滤波器的电路原理图，写出相应的传递函数。4.试画出用共模扼流圈阻隔地回路的电路原理图，说明其特点和作用。5.试绘制实际电容器的等效电路及其频率特性图。五、五、五、五、论述题（本题论述题（本题论述题（本题论述题（本题 15151515 分）分）分）分）列举工业或生活中某一电磁干扰现象，试论述相应的电磁兼容设计方法？中南大学考试试卷答案2007-208 学年一学期 时间 110 分钟 日期 2007 年 12 月 29 日电磁兼容及应用课程 32 学时 2 学分 考试形式：闭 卷专业年级：自动化 2004 级总分 100 分，占总评成绩 70%一、填空题（每空 0.5 分，共 20 分）1 构成电磁干扰的三要素是【干扰源】、【传输通道】和【接收器】；如果按照传输途径划分，电磁干扰可分为【传导干扰】和【辐射干扰】。2 电磁兼容裕量是指【抗扰度限值】和【发射限值】之间的差值。3 抑制电磁干扰的三大技术措施是【滤波】、【屏蔽】和【接地】。4 常见的机电类产品的电磁兼容标志有中国的【CCC】标志、欧洲的【CE】标志和美国的【FCC】标志。5 IEC/TC77 主要负责指定频率低于【9kHz】和【开关操作】等引起的高频瞬间发射的抗扰性标准。6 电容性干扰的干扰量是【变化的电场】；电感性干扰在干扰源和接受体之间存在【交连的磁通】；电路性干扰是经【公共阻抗】耦合产生的。7 辐射干扰源可归纳为【电偶极子】辐射和【磁偶极子】辐射。如果根据场区远近划分，【近区场】主要是干扰源的感应场，而【远区场】呈现出辐射场特性。8 随着频率的【增加】，孔隙的泄漏越来越严重。因此，金属网对【微波或超高频】频段不具备屏蔽效能。9 电磁干扰耦合通道非线性作用模式有互调制、【交叉调制】和【直接混频】10 静电屏蔽必须具备完整的【屏蔽导体】和良好的【接地】。11 电磁屏蔽的材料特性主要由它的【电导率】和【磁导率】所决定。12 滤波器按工作原理分为【反射式滤波器】和【吸收式滤波器】，其中一种是由有耗元件如【铁氧体】材料所组成的。13 设 U1 和 U2 分别是接入滤波器前后信号源在同一负载阻抗上建立的电压，则插入损耗可定义为【20lg(U2/U1)】分贝。14 多级电路的接地点应选择在【低电平级】电路的输入端。15 电子设备的信号接地方式有【单点接地】、【多点接地】、【混合接地】和【悬浮接地】。其中，若设备工作频率高于 10MHz，应采用【多点接地】方式。二、简答题（每题 5 分，共 20 分）1电磁兼容的基本概念？答：电磁兼容一般指电气及电子设备在共同的电磁环境中能够执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备都能正常工作，且不对该环境中任何其它设备构成不能承担的电磁骚扰的能力。或者说，电磁兼容是指电子线路、设备、系统相互不影响，从电磁角度具有相容性的状态。2电磁屏蔽的基本概念和原理？答：电磁屏蔽是以某种材料（导电体或导磁体）制成的屏蔽壳体，将需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即其内的电磁场不能越出这一区域，而外来的辐射电磁场不能进入这一区域（或者进入该区域的电磁能量将受到很大的衰减）。3高频、低频磁场屏蔽措施的主要区别？答：（1）高频磁场屏蔽采用低电阻率的良导体材料，如铜、铝等。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽体表面所产生的涡流的反磁场来达到屏蔽的目的。（2）低频磁场屏蔽常用高磁导率的铁磁材料，如铁、硅钢片坡莫合金。其屏蔽原理是利用铁磁材料的高磁导率对干扰磁场进行分路。4接地的基本概念和作用？答：（1）接地是指系统的某一选定点与某个接地面之间建立低阻的导电通路。（2）接地的作用是为信号电压提供一个稳定的零电位参考点，消除公共阻抗的耦合，保障人身和设备安全。分析题（每题 10 分，共 40 分）1.设干扰源 g 对接受体 s 的交变电场耦合干扰的等效电路如图 3-1 所示，试画出插入屏蔽体后的等效电路，写出屏蔽前后接受体上的干扰电压 Us，并给出有关结论。题图 3-1解：屏蔽前在接收器上产生的骚扰电压：UgZZCjZCjUsgssj)(11+=屏蔽后在接收器上产生的骚扰电压：1122)(1UZZCjZCjUsss+=其中，ggUZZCjZCjU)(111111+=结论：电屏蔽的实质是在保证良好接地的条件下，将干扰源发生的干扰电场终止于由良导体制成的屏蔽体，从而切断干扰源与接收器之间的电场交连。2.试画出型和 T 型低通滤波器的实用电路，说明各自特点和适用范围。解：型低通滤波器L 型低通滤波器（1）型低通滤波器：容易制造、宽带高插入损耗和适中的空间要求，适用于高阻抗的干扰源和负载对象。（2）L 型低通滤波器：能够抑制瞬态干扰，但滤波器总尺寸增加，适用于低阻抗的干扰源和负载对象。3.试画出用隔离变压器和纵向扼流圈阻隔地回路的实用电路，并说明各自特点和作用。答：用隔离变压器阻隔地回路用纵向扼流圈阻隔地回路（1）隔离变压器阻隔地回路：对地线中较低频率的干扰具有很好的抑制能力。同时，电路中信号电流只在变压器绕组连线中流过，可避免对其它电路的干扰。（2）纵向扼流圈阻隔地回路：适用于传输含直流分量或很低频率的信号，扼流圈对地回路干扰电流呈高阻抗，可抑制地回路干扰作用。4.试画出有源电感和有源电容及其等效电路，并说明它们的特点和作用。答：有源电感及其等效电路有源电容及其等效电路采用晶体管设计的有源滤波不需要体积和重量很大的电感和电容，功率大，有效抑制频带宽，更适合于低频低阻抗电源电路。（1）有源电感滤波器模拟电感线圈的频率特性，给干扰信号一个高阻抗电路。（2）有源电容滤波器模拟电容器的频率特性，将干扰信号短路到地。三、论述题（共 20 分）试列举和分析工业或生活中某一电磁干扰现象，论述相关的电磁兼容性设计？答：（1）正确举例写出电磁干扰现象；（4 分）（2）正确分析和说明其电磁干扰的基本原理；（8 分）（3）正确给出电磁干扰抑制措施。（8 分）