汽车电磁波公害与防治

七、汽车电磁波公害与防治

汽车电磁波公害的来源

电磁波干扰通常是指汽车及其车载装备在运行时产生电磁能，以电磁波的形式向周围辐射，干扰其周围数百米范围内的收音机、电视机和其他无线电装置的正常工作。同时，随着电子技术在汽车中的应用程度的提高，电磁能以多种形式干扰车载无线电通信和汽车电子电器设备的正常工作。电磁波干扰（即电磁波公害）不但污染了车辆周围的环境，而且影响了车辆运行的安全性和可靠性。

电子技术中对电磁波的定义为：一个快速来回流动的电流，产生不断反复变化的电场和磁场，此现象称为电磁振荡，由电磁振荡产生的波就称为电磁波。

电磁振荡

电磁波是以光速传播，每秒30万千米。每种波都有固定频率。应用最多的电磁波是无线电波，按波段划分，有长波、中波、短波和微波。广播电视、卫星通信大部分工作在短波波段，而大部分雷达工作在微波波段。无线电波仅是电磁波中的一种，可见光、红外线、紫外线、X射线和γ射线等都是电磁波，只是它们的波长比无线电波要短很多，紫外线的波长为0.39～0.04μm，X射线波长为0.4μmm。电磁波虽然看不见，摸不到，但它是一种客观存在的物质，用专用仪表可以很容易测出电磁波的功率。

电磁波是以波动形式存在的电磁场，它可以脱离电荷和电流而在空间传播，它的传播不需要介质。现在，我们要进一步说明电磁场脱离电流和电荷而辐射的基本原理。

相对静止的电荷周围存在着电场。这个电场依附于电荷，它不会脱离电荷而在空间自行运动。当电荷做匀速运动时（例如直流电），除了电场之外，还存在着磁场。这个磁场依附于电流（匀速运动的电荷），它也不会脱离电流而在空间自动行进。当电荷加速运动时，就有电磁场脱离运动电荷而在空间中自动传播。电荷加速运动中最典型的就是正弦交流电。这种交流电必然会产生脱离波源的电磁波。此外，在电场建立的初期（例如电容器的充电）和消失过程（例如电容器的放电）中以及在磁场建立的初期（例如接通电感电路）和消失过程（例如与电感电路断开）中，都由于电荷作加速运动而有辐射。不同的是，当正弦交流电达到稳定状态时，辐射的电磁波也是稳态的；电感和电容中的电流和电压发生瞬态变化时，辐射的电磁波是瞬态脉冲波。日常生活中我们观察到的电灯开关，日光灯启辉，汽车经过时对收音机和电视机的干扰等都是这种加速运动电荷（即交变电流或脉冲电流）产生电磁波辐射的结果。

在没有电荷的空间，电场要能维持其存在和运动而不消失，必须有另外的产生电场的原因；在没有电流的空间，磁场要能维持其存在和运动而不消失，必须有另外产生磁场的原因。这种产生电场和磁场的原因，既不是电荷也不是电流，而是运动中的电场和磁场本身。换句话说，运动中的磁场会产生电场以维护电场，不使之消失；运动中的电场也会产生磁场以维持磁场，不使之消失。这种运动中的电场和磁场互相产生的规律是人们在长期的生产和科学实践中逐步认识的。一旦认识了这种规律，人们就进一步掌握了无线电波的辐射和传播规律。

1.电磁波公害

在我们人类居住的地球上乃至宇宙空间，可以说电磁波无时不在、无处不在。在卫星通信、数字通信、移动通信中，人们利用电磁波实现了远距离、大容量、高速度的信息传递。雷达通过向空中辐射电磁波来寻找目标。电磁波在帮助人类实现了许多梦想，给人们的生活带来了舒适和方便的同时，这些不同频率、不同强度、有用的与无用的电磁波也对人类的生存环境造成了污染，对人体健康造成了伤害。例如，天空中的雷电、太阳黑子等都会辐射出许多危及人类健康的电磁波。西藏地区居民患白内障几率远远高于平原地区，其中最主要原因就是海拔高、宇宙射线强造成的。电脑和电视机中显像管（液晶显示除外），阴极在高压下发射电子流的同时会向周围空间辐射射线，也是电磁波，当人距离显像管很近并且停留的时间长的时候，这些有害的电磁波肯定损害人的眼睛和大脑。现在不少人都使用手机，手机是由一个小功率发射和接收机组成，打开手机通话时，手机就要向周围空间辐射电磁波，电磁波能穿透人体，频率越高，穿透性越强。国际上把高于300MHz以上的频段定为微波，低频小功率的电磁波对人没什么影响，但是微波大功率就会危害人的健康，长期生活在电磁波污染环境中的人会出现头昏、乏力、失眠、血压升高、白细胞减少等症状，重者可能造成白内障和诱发癌症等疾病。所以说电磁波污染是继废气、废水、废渣和噪声之后的第五大公害，人们必须对它有足够的重视。

汽车电气设备中，有许多导线、线圈和电子元件，都具有不同程度的电容和电感，而任何一个具有电感和电容的闭合回路都会形成振荡回路。当电气设备工作产生火花时，就会产生高频振荡并以电磁波的形式发射到空中，对汽车上及周围数百米范围内的收音机、电视机和其他无线电装置的正常工作，产生不同程度的干扰。通常把这种危害称之为电磁波公害。

电磁波影响

2.汽车电磁波的来源

无线电干扰源主要是由发动机的点火系统配电器的间隙和火花塞间隙的火花放电引起的；其次是在发电机负荷电流突变和整流中产生的电磁波；此外，触点式电磁振动电喇叭、仪表系统等也都会产生较小的干扰波。汽车电器产生的干扰电磁波具有脉冲特性且频带较宽，其频率一般在0.15～1000Hz之间。

汽车电器产生的干扰电磁波有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰指通过汽车导线直接输入无线电设备和电子设备内部的电磁波；而辐射干扰则是指在空间传播，通过天线（如点火系统高压线就相当于天线）输入无线电设备内部的电磁波。

电磁波公害的防治

汽车电磁波污染源主要是来自发动机点火系统的高压火花放电以及汽车有关继电器触点开闭时的电火花，还有就是汽车上的直流电动机和某些仪表在工作中电流变化时产生的电磁波，它们都将影响汽车附近区域内的收音机、电视机和其他电子设备的正常工作，与此同时，也势必影响汽车自身所带的音响系统的正常工作。目前，为了克服汽车电磁波对外界环境的污染，在不同的汽车上采用了许多防电磁干扰的措施，对其归类大约为4种，即电阻片、滤波、屏蔽和接地。尽管如此，在汽车使用和维护时，倘若操作不当。仍会削弱上述措施的实施效果，使抗电磁干扰的结构不能得到正常的发挥。

电阻片

1.采用单线制

在汽车电系中，均采用单线制，使汽车所有电气设备的负极与车架金属部分相连（俗称负极搭铁），其实，这也是一种抑制电磁干扰的措施。这是因为汽车电气共用搭铁线的使用，可以使整个汽车大件结构在电气方面连成一个整体，能大大减少因电器元件及汽车部件的静电感应引起的电磁干扰。在汽车维护时，单从防电磁干扰的角度看，汽车各部件以及

电气设备的搭铁状态，是很有必要的，电气设备的搭铁不实，还将造成电气设备本身工作不良，也是产生电磁污染的隐患之一。

2.采用电火花的灭弧装置

电火花的灭弧装置也是较为普遍采用的一种防电磁污染措施。比如传统点火系中断电器白金触点并联的电容器，双金属片型传感器并联的电容器等，除电容器吸弧外，目前在有些汽车的电气设备上还设有由电容、电阻和电感元件组成的滤波器，用以吸收电气设备，尤其是某些继电器的电火花。

3.采用金属罩屏蔽

采用金属罩屏蔽以防止电磁干扰的措施，它是将汽车上所有容易产生火花的电器用金属罩屏蔽，导线也用金属网或金属管屏蔽，并使这些屏蔽罩、网、管搭铁。这样，就使产生电磁干扰的高频电磁波在屏蔽良好的金属罩内产生涡流，以热能的形式消耗掉，从而使电磁波不能发射出去。这种装置屏蔽电磁波效果较好，但成本较高，同时由于点火装置高压电路中分布电容随这些屏蔽罩网的增加而有所增加，从而影响点火性能。尽管这种方法较好，但要注意在汽车维护时应保持金属罩网之间以及金属罩网与车体之间有良好的接触，使之处于同一电位，以防接触不良，在汽车行驶时产生火花，从而影响屏蔽效果。

4.在点火装置高压电路中串入阻尼电阻

汽车点火系的高压电是造成电磁污染的最主要的污染源。目前，在点火装置高压电路中，串入阻尼电阻，是常用的一种减少电磁污染的方法，它对削弱电火花的高频电磁波有很明显的效果，因此被广泛地应用。试验证明，阻尼电阻的阻值越大，抑制效果越好，但阻值过大会影响火花塞电极间的火花能量，因此，该阻尼电阻阻值一般不超过20kΩ,并使高压线与点火线圈合理地匹配。阻尼电阻一般用碳质材料制成，通常安装在点火线圈的高压线引出端或火花塞上，因此，在使用维护时，尤其是在检查高压线电阻值时，要根据车型要求检查电阻值是否符合要求，而高压线的更换只能用车型专用线。

综上所述，对汽车电磁污染的抑制，往往是多管齐下，综合治理。因此，为保证良好的治污染效果，以上几项的检查是缺一不可的。

在装有电子设备的汽车上，除了无线电设备本身采取防干扰措施外（如在收音机天线上加扼制线圈，在电源上加滤波器、合理选择收音机的安装位置并加金属屏蔽等），还必须在产生干扰电磁波的汽车电器上采取抑制措施。采取的措施常见的有加阻尼电阻法、加并联电容器法、金属屏蔽法和感抗型高压阻尼线法等。在点火装置的高压电路中，串入阻尼电阻，可以削弱火花产生的干扰电磁波。阻尼电阻值越大，抑制效果越好。但阻尼电阻太大则会减少火花塞电极间的火花能量。阻尼电阻一般用碳质材料制成，电阻值约10～20kΩ。另外，在可能产生火花处并联电容器，也可减少电磁波干扰。如在调节器的“电池”接柱与“搭铁”之间和发电机“电枢”接柱与“搭铁”之间并联0.2～0.8μF的电容器、在水温表和机油压力表的传感器触点间并联0.1～0.2μF电容器、在闪光继电器和电喇叭的触点处并联0.5μF电容器等，即可降低该部分产生的电磁干扰。金属屏蔽是最常见的减少电磁干扰的措施。在所有容易产生火花的汽车电器上，用金属网遮蔽起来。导线也用密织的金属网或金属导管套起来，并将其搭铁。这样就使这些电器因工作火花而发射的电磁波，在金属屏蔽内感应寄生电流产生焦耳热而耗散掉，从而起到防干扰的作用。这种措施有较好的防干扰效果，但装置复杂，成本高，并且会增大高压电路的分布电容，影响点火性能。因此，一般只用在有特殊需要的汽车上。采用感抗型高压阻尼线，如线芯是用直径0.1mm的镍铬铝丝绕成的阻尼线，它相当于电感、电容及电阻三者的复合体，抑制效果比集中电阻的效果更好。

应该指出的是，由于电波屏蔽技术和无线电抗电波干扰能力的增强，使车辆无线电干扰的问题越来越小。