電子專業(yè)畢業(yè)論文
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1.微電子設(shè)備易受雷電電磁脈沖的損壞
雷電電磁脈沖是天空打雷時(shí)產(chǎn)生的成為干擾源的強(qiáng)大閃電流及其電磁場(chǎng)，它的感應(yīng)范圍很大，對(duì)建筑物內(nèi)的各種電氣設(shè)備都會(huì)有不同程度的危害，這種危害就是雷電電磁脈沖所產(chǎn)生的干擾。而由于微電子設(shè)備抗干擾能力低，它更易受到雷電電磁脈沖的侵害。
1.1微電子設(shè)備工作電壓低, 抗雷電能力差微
電子設(shè)備日益向高精度、高靈敏度和高可靠性方向發(fā)展。其設(shè)備非常靈敏，但耐壓很低，一般只有 10V 左右，所以對(duì)雷電電磁脈沖極為敏感，極易受到干擾或損壞，如果沒(méi)有配套的防雷保護(hù)措施，雷電損壞率是很高的。這是因?yàn)槲㈦娮釉O(shè)備的耐壓水平不能與一般電氣設(shè)備相比，一般電氣設(shè)備允許的雷電脈沖要比微電子設(shè)備高得多，所以感應(yīng)的雷電電磁脈沖對(duì)一般設(shè)備來(lái)講是安全的，而對(duì)微電子設(shè)備來(lái)講是危險(xiǎn)的。
1.2雷電電磁脈沖的干擾是微電子設(shè)備損壞的主要原因
雷電傷害一般分為直擊雷、雷電感應(yīng)及雷電波侵入等，以上這 3 種雷擊均可在建筑物內(nèi)產(chǎn)生雷電電磁脈沖，并對(duì)建筑物內(nèi)的微電子設(shè)備產(chǎn)生干擾，其干擾形式有：
(1)建筑物的防雷裝置接閃時(shí)，強(qiáng)大的瞬間雷電及其強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)建筑物內(nèi)的電力線路和微電子設(shè)備的干擾。
(2)天空中雷電波的電磁輻射對(duì)建筑物內(nèi)電力線路和微電子設(shè)備的電磁干擾。
(3)由外部各種強(qiáng)、弱電架空線路或電纜線路傳來(lái)的電磁波對(duì)建筑物內(nèi)微電子設(shè)備的干擾。
因其電子設(shè)備耐壓水平很低，各種雷害產(chǎn)生的雷電脈沖對(duì)它都可以產(chǎn)生危害,雷電脈沖因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生，它可以來(lái)自避雷針落雷而感應(yīng)產(chǎn)生,也可以來(lái)自遠(yuǎn)處落雷而產(chǎn)生，并且在數(shù)百米的`范圍內(nèi)，對(duì)保護(hù)各種微電子的設(shè)備構(gòu)成威脅，而且雷擊越近，造成的危害就越大。同時(shí)，感應(yīng)的雷電電磁脈沖也可以通過(guò)電源線、天線、信號(hào)線的耦合被引入微電子設(shè)備，并且可以在所有的金屬管道及電纜金屬外皮感應(yīng)產(chǎn)生，所以雷電電磁脈沖是微電子設(shè)備損壞的主要原因，應(yīng)是現(xiàn)代智能建筑防雷的重點(diǎn)。
2.電子工程類建筑防雷設(shè)計(jì)
通常我們將建筑物防雷裝置分為兩大部分：外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。外部防雷裝置是傳統(tǒng)的常規(guī)防雷裝置，其作用是保護(hù)建筑物免遭直擊雷，除外部防雷裝置外，所有防雷保護(hù)的附加措施均為內(nèi)部防雷裝置，措施主要有屏蔽、均衡電位(等電位)、合理布線和良好接地等，其作用是減少建筑物內(nèi)的雷電流和電磁效應(yīng)，以防止雷電感應(yīng)所造成的反擊、接觸電壓及電磁脈沖等雷害。
2.1 建筑外部防雷裝置
接閃器包括避雷針和避雷網(wǎng)，避雷針的保護(hù)機(jī)理是通過(guò)雷電引向自身來(lái)完成保護(hù)區(qū)內(nèi)的保護(hù)對(duì)象免遭直接雷擊的，這種引雷的機(jī)理使避雷系統(tǒng)增加被雷擊的概率。要保證被保護(hù)對(duì)象免遭直接雷擊，避雷針就必須有足夠的高度，而避雷針越高，其遭雷擊概率也越大，即避雷針被雷擊的概率與它的高度成正比。因此，采用避雷針保護(hù)不但起到引雷的作用，而且會(huì)大大增加被雷擊的概率。
對(duì)于微電子設(shè)備來(lái)講，要保證其安全使用，應(yīng)盡量避免其所在的建筑的避雷針直接受雷擊，尤其在保護(hù)范圍內(nèi)的直擊雷，這是因雷擊避雷針后，強(qiáng)大的雷擊電流經(jīng)引下線入地的過(guò)程中，由于雷電流陡度的作用，在其周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)，可使建筑物內(nèi)的金屬物體產(chǎn)生感應(yīng)電壓，它與雷電流陡度成正比，與雷擊點(diǎn)的距離成反比。
引下線的作用是傳導(dǎo)雷電流經(jīng)接地極入地，當(dāng)建筑某部位遭雷擊時(shí)，強(qiáng)大的雷電流將經(jīng)引下線入地，引下線的粗細(xì)和數(shù)量將直接影響分流效果，若引下線多，每根引下線通過(guò)的雷電流就小，電磁感應(yīng)就小，對(duì)其微電子設(shè)備影響就小。同時(shí)，增加引下線的數(shù)量，也有利于屏蔽的效果。
2.2 建筑內(nèi)部防雷裝置
前已述及，雷擊時(shí)，雷電電磁脈沖是損壞微電子設(shè)備的主要原因，這些設(shè)備在防雷裝置接閃時(shí)會(huì)受到電磁干擾，由于它們靈敏度高，耐壓水平低，有時(shí)附近打雷或接閃時(shí)，也會(huì)受到雷電波的電磁輻射或受到傳來(lái)的電磁波的影響。由于這些電磁波均來(lái)自建筑物外，因此防御雷電電磁脈沖干擾的理想方法就是采用屏蔽，即利用法拉第籠原理，將建筑物防雷裝置設(shè)計(jì)成為籠式避雷網(wǎng)。
對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑，應(yīng)盡量利用其結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋(地板、頂板、墻、梁、柱)，使其連接構(gòu)成一個(gè)六面體的網(wǎng)，以形成良好的屏蔽，這樣，不僅能較好地防止空間電磁波的輻射，而且還可以使建筑物內(nèi)部的雷電分流和均壓達(dá)到最佳效果。對(duì)于磚混結(jié)構(gòu)的建筑，應(yīng)對(duì)其電子設(shè)備用房單獨(dú)做屏蔽。
電子應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)低頻信號(hào)工作接地要求較高，采用聯(lián)合接地體，不能允許低頻工作接地系統(tǒng)有環(huán)流存在，因此，低頻信號(hào)工作接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地系統(tǒng)，各層的低頻信號(hào)工作接地均應(yīng)直接接在本層的單點(diǎn)接地板上，整個(gè)建筑物內(nèi)為樹(shù)干式結(jié)線，不得形成環(huán)路，單點(diǎn)接地系統(tǒng)應(yīng)由建筑物內(nèi)的中心部位引到建筑的基礎(chǔ)底板上，直接與基礎(chǔ)裝置相連并焊接，以避免防雷引下線產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。
聯(lián)合接地系統(tǒng)通常利用建筑物的基礎(chǔ)作接地極，其接地電阻均<1Ω。在確定接地電阻時(shí)，應(yīng)綜合考慮各種設(shè)備對(duì)接地電阻值的要求，取最低值。若還不能滿足要求，應(yīng)在室外加打接地極，并應(yīng)與建筑的聯(lián)合接地極相連，以避免形成單獨(dú)接地。
3.結(jié)論
瞬態(tài)電涌一般來(lái)源于雷擊電磁脈沖和操作過(guò)電壓、外部防雷措施對(duì)瞬態(tài)電涌產(chǎn)生的過(guò)電壓起不到保護(hù)作用，必須在信息系統(tǒng)電源線路和信息通道上，分級(jí)設(shè)置電涌保護(hù)器 SPD，以抑制浪涌電壓和旁路浪涌電流。對(duì)于電子應(yīng)用類工程建筑其防雷設(shè)計(jì)應(yīng)注意：
(1)為減少直擊概率，直擊雷的接閃保護(hù)宜慎用避雷針，多用避雷網(wǎng)，若用避雷針，應(yīng)遠(yuǎn)離微電子設(shè)備。
(2)為減小建筑物遭雷擊時(shí)，引下線流經(jīng)的強(qiáng)大的雷電流所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)微電子設(shè)備的干擾，應(yīng)在滿足規(guī)范的前提下，適當(dāng)增加引下線的數(shù)量，從而減小每根引下線的電流密度及響應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度，同時(shí)，增加引下線對(duì)于屏蔽的效果也有好處。
(3)為防御建筑物外雷電波的電磁輻射，減小建筑物內(nèi)感應(yīng)的電磁脈沖對(duì)微電子設(shè)備的影響，采用的最好辦法是屏蔽，把建筑物防雷設(shè)計(jì)成為籠式避雷網(wǎng)。
(4)為防御建筑物內(nèi)產(chǎn)生反擊電壓，保證人身及設(shè)備安全，在建筑物內(nèi)做等電壓電位連接。
(5)為防御雷電波侵入，對(duì)于高、低壓架空進(jìn)線的建筑，應(yīng)采取加裝避雷器及過(guò)電壓保護(hù)器等以防雷電波侵入的措施。對(duì)于天線、航空障礙燈，也應(yīng)考慮防雷電波侵入措施，在其電力系統(tǒng)中應(yīng)加裝浪涌保護(hù)器。并在信息系統(tǒng)電源線路和信息通道上，分級(jí)設(shè)置電涌保護(hù)器 SPD。
(6)為減少因引下泄流在建筑內(nèi)靠外墻處產(chǎn)生的強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)設(shè)備的影響，建筑內(nèi)電力及通信主干線應(yīng)盡量設(shè)在建筑物的中心位置，其精密電子設(shè)備用房也應(yīng)遠(yuǎn)離靠外墻處。
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