電磁兼容之美
摘要：從現(xiàn)象到本質(zhì)描述了電磁兼容的概貌、屬性，理解電磁兼容的關(guān)鍵是整體地觀察平衡狀態(tài)，學(xué)習(xí)電磁兼容的關(guān)鍵是了解電磁現(xiàn)象的 相互關(guān)系，從不同的方面展示了電磁兼容和諧之美。
前言：
有很多美好的事物不是我們主動(dòng)去尋找，而是被動(dòng)接受的。電磁兼容這個(gè)事物是在我們大多數(shù)人還沒(méi)有搞清楚它是什么的時(shí)候就強(qiáng) 制實(shí)施了，不久我們看到了它的美麗容顏，感受到它無(wú)窮的魅力?？粗娨暠黄聊簧系母蓴_條紋感到困擾，聽(tīng)著收音機(jī)被喇叭里的噪聲感到煩躁，這似乎已經(jīng)是我們很多年以前的記憶了。國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEC對(duì)電磁兼容的定義是：系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時(shí)不對(duì)其他系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾。我們現(xiàn)在隨意使用電腦、看著電視再講著電話，而不再擔(dān)心互相干擾，這就是實(shí)現(xiàn)電磁兼容的 結(jié)果。電磁兼容這種美好的事務(wù)卻是國(guó)家強(qiáng)制進(jìn)行3C認(rèn)證帶來(lái)的， 3C標(biāo)志即中國(guó)強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證制度的標(biāo)志。該制度是我國(guó)政府為保護(hù)廣大消費(fèi)者人身和動(dòng)植物生命安全、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)國(guó)家安全，依照法律法規(guī)實(shí)施的一種產(chǎn)品合格評(píng)定制度。由國(guó)家認(rèn)監(jiān)委于2001年12月3日對(duì)外發(fā)布。自2002年5月1日起，開(kāi)始受理第一批列入強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證目錄的19大類132種產(chǎn)品的認(rèn)證申請(qǐng)。按照強(qiáng)制性 產(chǎn)品認(rèn)證制度的安排，自2003年5月1日起，《目錄》內(nèi)產(chǎn)品將統(tǒng)一使用強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證標(biāo)志，強(qiáng)制認(rèn)證的執(zhí)法監(jiān)督工作開(kāi)始實(shí)施，未獲 得強(qiáng)制性產(chǎn)品認(rèn)證證書(shū)和未加施3C認(rèn)證標(biāo)志的產(chǎn)品不得出廠銷售、進(jìn)口和在經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中使用，這便成了日后被人們稱為“市場(chǎng)準(zhǔn)入證”強(qiáng) 制認(rèn)證，它包括的內(nèi)容是電氣安全性能、電磁兼容性，后來(lái)又增加了RoHS六項(xiàng)有害物質(zhì)檢測(cè)，構(gòu)成了現(xiàn)在產(chǎn)品安全市場(chǎng)管理體系。
理解電磁兼容：
日本文獻(xiàn)對(duì)電磁兼容有如下描述：“電磁兼容是一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，隨著電磁能量利用的發(fā)展，它將研究、預(yù)測(cè)并控制變化 著的地球和天體周圍的電磁環(huán)境，為了協(xié)調(diào)環(huán)境所采取控制方法、各項(xiàng)電氣規(guī)程的制定以及電磁環(huán)境的協(xié)調(diào)電磁能量的合理應(yīng)用等?！?電磁兼容在人們的印象中就像道德經(jīng)里說(shuō)的“玄之又玄”神妙莫測(cè)，電磁兼容學(xué)科涉及的范圍很廣，它是技術(shù)的綜合，包括工程學(xué)、自然科 學(xué)、醫(yī)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)學(xué)等多方面的基礎(chǔ)科學(xué)理論有機(jī)整合，且其理論體系也有一定的特殊性，故本學(xué)科到了中國(guó)也叫和諧電磁學(xué)。我 至今還記得很久以前看過(guò)的一次日全食，從月亮背后的太陽(yáng)上噴發(fā)出來(lái)的日餌讓我大開(kāi)眼界，我想我們的祖先也是看到了這種景象創(chuàng)造出 來(lái)“電”這個(gè)字符吧。大部分人沒(méi)有去過(guò)北極，但是看過(guò)拍攝的北極光的視頻，非常神奇的變幻飄渺光束從天而降，中國(guó)的古人也觀察到 這個(gè)現(xiàn)象，他們只能從中原的地方看到光束從北極星的方向降落到北方的山上，當(dāng)時(shí)可能還認(rèn)為那是天上的北極仙翁顯靈，古人還是客觀地用“磁”這個(gè)符號(hào)來(lái)表述，特定的山石與天的感應(yīng)。中國(guó)的自然哲學(xué)家老子在2000多年前說(shuō)：“道可道，非常道；名可名，非常名。 ”用現(xiàn)代語(yǔ)言說(shuō)：道，可以說(shuō)出一個(gè)道理，但不是長(zhǎng)久不變的道理。名，可以說(shuō)出一個(gè)名稱，但不是長(zhǎng)久不變的名稱。他已經(jīng)明確預(yù)示 了，我們對(duì)自然事物的認(rèn)識(shí)是不斷變化的，我們賦予他們概念的意義也是不斷變化的，現(xiàn)在我們知道其實(shí)這就是太陽(yáng)噴發(fā)出的“電”到達(dá) 地球與“磁”相激發(fā)出的可見(jiàn)光。人們給了它一個(gè)名稱“極光”，它也是一種電磁波，極光最易出現(xiàn)的時(shí)期是春分和秋分兩個(gè)節(jié)氣來(lái)臨之前，且春秋兩季出現(xiàn)頻率更甚夏冬。但2007年美國(guó)國(guó)家航空航天局“THEMIS”任務(wù)的資料顯示，在春分和秋分兩節(jié)氣時(shí)地球位置與磁力線交錯(cuò)最甚，而非因四季交替影響才有此結(jié)果。我們的現(xiàn)代科學(xué)在400年的時(shí)間里取得了驚人的成就，人們的生活方式發(fā)生了天翻地覆的 變化，這一切源于對(duì)電和磁能量的不斷認(rèn)識(shí)和開(kāi)發(fā)應(yīng)用，人類生存的自然環(huán)境也遭到很大的破壞，不得不動(dòng)員全社會(huì)的力量維護(hù)電磁和 諧。有中國(guó)特色的和諧電磁學(xué)可以這樣描述：電磁兼容是一門(mén)綜合的學(xué)科，它研究人類認(rèn)識(shí)宇宙的電磁環(huán)境，運(yùn)用電、磁、電動(dòng)力學(xué)等可 利用的技術(shù)方法，管理控制人類制造的電子產(chǎn)品對(duì)電磁能量應(yīng)用的規(guī)范，達(dá)到自然環(huán)境、人類和生物機(jī)體、制造設(shè)備的電磁和諧。
欣賞電磁兼容：
電場(chǎng)和磁場(chǎng)的關(guān)系以前學(xué)習(xí)的時(shí)候都是單獨(dú)研究的，只知道導(dǎo)線切割磁場(chǎng)可以產(chǎn)生電流，穿過(guò)導(dǎo)線的電流周圍又可以產(chǎn)生 磁場(chǎng)，沒(méi)有理解電和磁的辯證關(guān)系。丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特于1820年發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)，第一次揭示了磁與電存在著聯(lián)系，從而把電學(xué)和磁學(xué) 聯(lián)系起來(lái)。為了解釋永磁和磁化現(xiàn)象，安培提出了分子電流假說(shuō)。安培認(rèn)為，任何物質(zhì)的分子中都存在著環(huán)形電流，稱為分子電流，而分 子電流相當(dāng)一個(gè)基元磁體。當(dāng)物質(zhì)在宏觀上不存在磁性時(shí)，這些分子電流做的取向是無(wú)規(guī)則的，它們對(duì)外界所產(chǎn)生的磁效應(yīng)互相抵消，故 使整個(gè)物體不顯磁性。在外磁場(chǎng)作用下，等效于基元體的各個(gè)分子電流將傾向于沿外磁場(chǎng)方向取向，而使物體顯示磁性。安培的假說(shuō)還說(shuō) 明了磁體的N、S兩種磁極不能單獨(dú)存在的原因，因?yàn)榛朋w的兩個(gè)極對(duì)應(yīng)于環(huán)形電流所在平面的兩個(gè)側(cè)面，顯然這兩個(gè)側(cè)面是不能單獨(dú)存在的。近代物理表明：原子核外電子除繞核運(yùn)動(dòng)外，電子自身還有自旋。分子、原子等微觀粒子內(nèi)這些電子的運(yùn)動(dòng)均構(gòu)成等效的分子電 流。按照近代的觀點(diǎn)，電荷在（不論其運(yùn)動(dòng)與否）其周圍激發(fā)電場(chǎng)。而運(yùn)動(dòng)電荷（電流）在其周圍激發(fā)磁場(chǎng)。與電場(chǎng)是一種特殊的物質(zhì)一 樣，磁場(chǎng)也是一種特殊物質(zhì)，在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)電荷（電流）受到該磁場(chǎng)給予的作用力（磁場(chǎng)力）。電流I1和I2之間的相互作用，是I1的磁 場(chǎng)給其場(chǎng)中的電流I2以作用；反過(guò)來(lái)I2的磁場(chǎng)又給其場(chǎng)中電流I1以作用。電流之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)傳遞的。永磁體之間的磁現(xiàn)象，來(lái)源于永磁體中分子電流所激發(fā)的磁場(chǎng)和磁場(chǎng)給永磁體內(nèi)分電流的作用力。是不是覺(jué)得很繞彎，對(duì)于微觀的物質(zhì)現(xiàn)象總是令人費(fèi)解， 其實(shí)就是我們觀察到的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的一體兩面的表現(xiàn)，就像在一個(gè)平面上畫(huà)上X和Y軸，水平方向表示分子運(yùn)動(dòng)的一致性，在地球上就表現(xiàn)為 N、S兩種磁極，垂直方向表示分子運(yùn)動(dòng)的方向，表現(xiàn)為正、負(fù)電流。如果通過(guò)中國(guó)傳統(tǒng)哲學(xué)來(lái)理解更加簡(jiǎn)單，老子說(shuō)：“道生一，一生二，二生三，三生萬(wàn)物。萬(wàn)物負(fù)陰而抱陽(yáng)，沖氣以為和?！比f(wàn)物都有兩面性，背負(fù)著陰而懷抱著陽(yáng)，陰陽(yáng)相沖和而合為一體。中國(guó)古代所 謂的道就是現(xiàn)代科學(xué)苦苦追尋的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一的規(guī)律，電對(duì)應(yīng)著陽(yáng)，磁對(duì)應(yīng)著陰。如下圖所示，太極圖描述的陰陽(yáng)辯證關(guān)系也適用于電和 磁。電的累積、消散產(chǎn)生磁，磁的累積、消散產(chǎn)生電，電和磁的相互轉(zhuǎn)換伴隨的能量轉(zhuǎn)移就構(gòu)成了我們?cè)O(shè)計(jì)電子產(chǎn)品的核心，變幻出無(wú)窮 的絢麗色彩，令人目不暇接、愛(ài)不釋手。如下圖所示陰陽(yáng)之道的動(dòng)態(tài)太極模型，放下片面、單方面思維，放眼宇宙，放開(kāi)胸懷，才能欣賞 到電、磁一體、兼容、動(dòng)態(tài)、平衡、和諧之美。
學(xué)習(xí)電磁兼容：
剛?cè)腴T(mén)電磁兼容的讀者都有一種誤解，認(rèn)為電磁兼容就是電和磁的組合，教科書(shū)也大多是這么講的。傳統(tǒng)科學(xué)在它的各門(mén) 學(xué)科中，不管是化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)，還是社會(huì)科學(xué)，總是企圖把觀察對(duì)象的種種元素-化合物和酶、細(xì)胞、運(yùn)動(dòng)、自由競(jìng)爭(zhēng)的個(gè)體， 等等，一一孤立起來(lái)，然后，希望通過(guò)概念或?qū)嶒?yàn)把它們重新放在一起以產(chǎn)生整體或系統(tǒng)-細(xì)胞、人體、社會(huì)等等，并希望成為可以理解 的新學(xué)科，不斷發(fā)現(xiàn)新的元素增加進(jìn)去，科學(xué)的門(mén)類便越來(lái)越多，越來(lái)越復(fù)雜，不符合”大道至簡(jiǎn)“的原則，人為造成了后人學(xué)習(xí)的困難 和障礙。前面已經(jīng)提到電磁兼容是一門(mén)新興的綜合的科學(xué)，它會(huì)不會(huì)也成為人們趕時(shí)髦整合起來(lái)的一門(mén)新學(xué)科呢？在中國(guó)電磁兼容首先從 檢測(cè)認(rèn)證普及，而不像國(guó)外是從產(chǎn)品使用中分析災(zāi)難事故的原因引起關(guān)注，因此我們至今仍然停留在電磁兼容認(rèn)證的考試和應(yīng)考對(duì)策階 段。我們不能夠滿足于對(duì)電磁兼容表面的認(rèn)識(shí)，認(rèn)真地探求電磁兼容的真理，不能夠滿足于選擇電磁兼容的一種工作，不斷探索未知的領(lǐng)域，挑戰(zhàn)工作能力的極限，去適應(yīng)不斷發(fā)展變化的環(huán)境。做電磁兼容檢測(cè)的、做產(chǎn)品電磁兼容設(shè)計(jì)的、做電磁兼容認(rèn)證咨詢的、做電磁兼 容儀器及材料的等等都是電磁兼容工作，如果有機(jī)會(huì)去親身體驗(yàn)和學(xué)習(xí)交流，一定能發(fā)現(xiàn)他們是如何互相聯(lián)系、彼此依存的。現(xiàn)在我們懂 得，對(duì)于理解整體或系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，我們需要的不僅是理解其元素，還需要理解它們之間的相互關(guān)系：比如說(shuō)，電磁兼容的測(cè)試設(shè)備和被測(cè)設(shè) 備相互作用，生產(chǎn)廠家工程技術(shù)人員和檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)人員的精神過(guò)程的相互作用，以及社會(huì)系統(tǒng)的管理和消費(fèi)的相互作用等等，這需 要根據(jù)它們自身的方法和特點(diǎn)來(lái)對(duì)我們的觀察對(duì)象進(jìn)行考察。電磁兼容學(xué)科要把電和磁當(dāng)作一個(gè)整體去把握，我的理解電和磁是電子產(chǎn)品 不可分割的一體兩面，兼容指的是電子產(chǎn)品在發(fā)揮它設(shè)計(jì)功能時(shí)與其他電子產(chǎn)品或者周圍環(huán)境的和諧統(tǒng)一，兼容主要體現(xiàn)在互相作用上， 比如認(rèn)證、監(jiān)管模式就深入到社會(huì)、法制學(xué)科，因此相對(duì)于單一學(xué)科要復(fù)雜的多。在對(duì)電磁兼容不斷深入的學(xué)習(xí)、研究中，我們可以感悟 到從產(chǎn)品內(nèi)部到系統(tǒng)間層層疊疊的三要素密碼，像DNA密碼一樣三個(gè)電磁兼容要素密碼決定一個(gè)產(chǎn)品的頻譜特征。宏觀上可以感悟到電磁 兼容各行業(yè)的系統(tǒng)整體性，相生相克的微妙關(guān)系，電磁兼容具有簡(jiǎn)約完整的美麗！
應(yīng)用電磁兼容：
首先產(chǎn)品電磁安全認(rèn)證應(yīng)用于社會(huì)實(shí)踐，做為市場(chǎng)準(zhǔn)入的技術(shù)壁壘，規(guī)范產(chǎn)品的市場(chǎng)流通和國(guó)際貿(mào)易，產(chǎn)品電磁兼容標(biāo)準(zhǔn) 的完善和實(shí)施，推動(dòng)了產(chǎn)品安全認(rèn)證相關(guān)產(chǎn)業(yè)，如檢測(cè)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室、第三方認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室、儀器設(shè)備制造、元器件制造等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展， 制造業(yè)產(chǎn)品安全質(zhì)量管理體系的完善，消費(fèi)品電磁兼容質(zhì)量的提高，就像本文開(kāi)頭提到的人們已經(jīng)不再受到電磁干擾的困擾，而不覺(jué)得有 電磁兼容的存在。
接著是系統(tǒng)電磁兼容評(píng)估，物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，產(chǎn)品再一次整合成更大的系統(tǒng)產(chǎn)品的條件成熟，電磁波傳遞數(shù)據(jù)信息，做為聯(lián)接物與物之 間，物與人之間，無(wú)障礙、無(wú)失真的橋梁，應(yīng)用電磁兼容的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在一定的空間范圍建立一個(gè)信息場(chǎng)，原來(lái)獨(dú)立的電子產(chǎn)品，電視、 計(jì)算機(jī)、手機(jī)等被整合到一個(gè)系統(tǒng)中，整體電磁兼容的矛盾便上升為主要矛盾，原來(lái)電視、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等獨(dú)立產(chǎn)品的電磁兼容下降為次 要矛盾，起碼在這種系統(tǒng)應(yīng)用中就是這樣。這樣說(shuō)比較抽象，我們用一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明，下圖是一個(gè)酒店移動(dòng)通信物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目的示意圖。
一個(gè)客戶拿著手機(jī)在酒店里面活動(dòng)，從大堂進(jìn)電梯、從電梯到自己房間，通話持續(xù)著，不知不覺(jué)間跨越了好幾個(gè)室內(nèi)的無(wú)線發(fā)射單元，進(jìn) 到自己登記的房間，空調(diào)已經(jīng)開(kāi)在自己習(xí)慣的24度或者27度，光線也非常養(yǎng)眼，客房里電視也從云計(jì)算中心獲悉客戶的觀賞習(xí)慣或者還沒(méi) 看完的電視劇，他就跟回自己家一樣，沒(méi)有一點(diǎn)人在旅途的困擾，原來(lái)客戶一登記，酒店的服務(wù)系統(tǒng)就通過(guò)云計(jì)算中心獲得了客戶習(xí)慣數(shù) 據(jù)，或者客戶家里也有智能家居系統(tǒng)通過(guò)云計(jì)算中心直接對(duì)接，把客戶預(yù)定的房間調(diào)理的和客戶自己的臥室一樣。這個(gè)系統(tǒng)的電磁兼容由 什么決定呢？這主要跟軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)，沒(méi)人使用的時(shí)候，房間里的無(wú)線發(fā)射單元功率很低，以滿足節(jié)能的要求，跟蹤客戶活動(dòng)的路 徑，自動(dòng)切換到使用的頻道，自動(dòng)調(diào)整發(fā)射功率到最佳的通信狀態(tài)，發(fā)射功率控制的反饋回路，頻道切換的協(xié)調(diào)機(jī)制，還有現(xiàn)在最時(shí)髦的云計(jì)算服務(wù)等等，這是任何一個(gè)單元產(chǎn)品的電磁兼容測(cè)試所無(wú)法替代的。原來(lái)還層次分明的應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層被光纖、wifi，有線和無(wú)線的融合為一個(gè)有機(jī)系統(tǒng)。電磁兼容被推上了一個(gè)新的臺(tái)階，系統(tǒng)電磁兼容評(píng)估，物聯(lián)網(wǎng)將會(huì)使電磁兼容整體之美呈現(xiàn)在人們的眼前。
結(jié)語(yǔ)：
電磁兼容和人類的生活已經(jīng)密不可分，進(jìn)一步對(duì)于人類生命過(guò)程的微觀了解，我們的身體也不過(guò)是一個(gè)電磁兼容的和合體，人類社 會(huì)就是這些和合體的系統(tǒng)兼容。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用就像擴(kuò)展了人類的神經(jīng)系統(tǒng)到社會(huì)，電磁波充分運(yùn)用在社會(huì)機(jī)體溝通中，電磁兼容技術(shù)規(guī)則 不可或缺，人類社會(huì)也將會(huì)進(jìn)化為更加智能的有機(jī)系統(tǒng)。人類創(chuàng)造的物質(zhì)世界，當(dāng)然也包括電子產(chǎn)品，不過(guò)是人類社會(huì)活動(dòng)的產(chǎn)物，如果 不理解電磁兼容原理，也無(wú)法理解現(xiàn)在的物質(zhì)世界和社會(huì)現(xiàn)象?，F(xiàn)在的物質(zhì)世界，在人類有意識(shí)的社會(huì)規(guī)范之下，處處呈現(xiàn)出電磁兼容整 體協(xié)調(diào)的美。
