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静电对广电及数字设备的影响分析

分类:电工职称论文 时间:2020-01-10

  摘要:静电不仅会对工业生产和电子设备等产生影响,而且还会对广播数字设备产生一定的影响。伴随着科学技术的不断发展与进步,研发出许多电阻率较高的高分子材料,这些高分子材料的快速普及、生产过程的现代化及迅速化导致静电的电压积累越来越高,并且伴随着对静电高度敏感材料的不断生产和应用,静电在工业生产中的危害愈演愈烈。文章对静电的产生原理、静电的特征以及静电给广播设备带来的影响进行分析,针对静电对广播设备产生的影响提出一些消除方法,仅供参考。

静电对广电及数字设备的影响分析

  关键词:静电;广电及数字设备;影响

  0 引言

  近年来,我国的社会经济得到了快速的发展,科学技术在这种趋势下也开发得如火如荼,计算机网络在这种趋势之下脱颖而出,成为人们生活、工作中必不可少的一部分。在广电工作者的日常工作中,会出现调音台突然黑屏、调音台死机,所有推子的功能都失去作用,致使接下来的工作无法进行、电话耦合器死机,造成热线电话不能接入直播间、工作站电脑死机等,这些故障有些重新启动设备后可以恢复正常,而有些重启设备也不能完全恢复正常,因为静电的原因造成了比如推子模块损坏或部分电路的元器件损坏,由此产生了经济损失和播出事故。经过对这些突发异常现象的研究发现,这些现象的出现皆是由于现场工作人员身上产生的静电导致的。

  由此可见,对静电进行研究和消除实验非常有必要,否则静电会频繁导致数字广电设备发生死机现象,此现象对广电行业造成的影响是无法估量的。本文对静电的产生原理及特征等进行了探讨,并着重分析静电对广播设备的危害。

  1 静电的产生原理及特征分析

  1.1 静电的产生原理

  在我们的日常生活环境及工作活动中都能看到静电,大的表现可以到天空中的雷电,说小一点静电可以产生于我们不经意间的一个小的动作。在平常的空气环境中,静电可以达到几百伏甚至成千上万伏的电压。以下几点是按照静电产生方式的几种类型分析:

  (1)因摩擦产生的静电。摩擦产生的静电主要是通过物体与物体之间相互接触摩擦产生的起电现象,摩擦起电的主要原因是因为两种物体相互碰撞或分离时产生的电荷数量相同,但是极性却是相反的,由此产生静电。这一类型的静电产生方式是我们日常生活中比较常见的方式之一。

  (2)因物体之间相互的感应产生的静电,感应起电的主要是依靠两个物体(一个中心物体,一个带电物体)之间电场力的相互作用,其中一个物体向另一个物体靠近产生的起电现象,是由于两个物体的电场力不同导致的异性相吸现象而产生的静电。这一类型的静电产生方式在我们的日常生活中是比较常见的。

  除了上述的两种日常生活中比较常见的静电现象之外,还有由电磁感应引起的静电,因物质的形态变化产生的静电以及因分子分裂活动产生的静电等。

  1.2 静电特征

  电压势能高,电量容量低,电流小和产生作用的时间较短都是静电的特征,固体产生的静电可以高达成千上万伏的电压。除此之外,液体产生的静电、气体产生的静电。粉状物体产生的静电、人体产生的静电都可高达几万伏以上。静电虽然具有电压高的特性,但是其能够激励的电量却是比较低的,静电的电量通常以单位毫微库仑(nC)来计量,静电的电流通常是以单位微安(μA)来计量的,静电产生的作用时间通常是用单位微秒(μs)来计量。静电在不同时间、不同环境、不同监测者的检查结果都不相同,变量的部分变化也比较多,并且环境条件以及空气湿度等对静电的影响能力也比较大。

  当相对的空气湿度在70%作用且不低于70%的时候,物体的表面通常会产生一种能够对空气中的二氧化碳进行溶解的水膜,在极大程度上可以降低物体表面的电阻率,静电的扩散速度会随之提高,静电的电量也会因为静电的扩散速度的提高而迅速减小数量;而当相对的空气湿度低于50%的时候,就会容易产生静电。之所以人们在秋季和冬季时常常会发现周围的物体或者衣服接触容易产生静电就是因为在秋季与冬季时空气比较干燥,空气中的相对湿度也比较低。

  物体在通常条件下,电阻率低于每米106Ω的物体即为静电导体;电阻率高于1010Ω的物体即为静电绝缘体;电阻率在106~1010Ω之间的物体为静电亚导体。由此可见,物体的绝缘性能越强,那么它的静电堆积量也就越大,也就是说绝缘性能越强的物体它能够产生和囤积的静电也就越高,这类物体一般是指高分子材料,高分子材料的电阻率普遍较高。比较容易产生静电堆积的材料,它们的电阻率都比较高、比较大,并且静电扩散的速度都普遍较低。相反,物体的导电性能越强,那么它的静电堆积量也就越小,也就是说导电性能越强的物体,它能够产生和囤积的静电也就越低,因为可能还没有聚集在一起就已经扩散掉了。但是如果单点性能较高的物体上的静电没有被扩散掉,那么它的静电堆积量也可能会越积越多。

  2 静电对广电以及相关的数字设备的影响

  近些年来,广电及相关的数字设备在日常的使用及运行中常常会受到静电的影响,严重时还会导致广电及相关的数字设备在日常的实验和运行时出现系统瘫痪的现象,这种现状大多在冬季或者秋季比较干燥的季节发生。比如在一次新闻类节目直播中,主持人的话筒声音突然变得有些沙哑并伴随有较大的噪声,虽然技术人员紧急启用了备用直播间,但由于当时正在播放着的新闻报道是连续的,只能等主持人播报完这一段,找个切入点倒换直播间。虽然这次由于静电产生的事故没有对设备造成损害,但却产生了一段时间的劣播,这是影响广播播出质量的案例;还有一次同样是在直播当中,突然出现数字调音台黑屏,各路推子被锁定的现象,技术人员紧急重启调音台无效,启用应急播出后,将数字调音台关闭十分钟后开启检查发现,虽然调音台的推子功能恢复,但主路电源已经损坏。此次由静电引起的事故造成了停播和一定的经济损失。同样类似的事故多年来经历了不少,比如电话耦合器内部元件被静电击穿,造成热线电话不能接入;矩阵、慢速录音系统、录播工作站这些使用电脑服务器为代表的设备因静电出现死机。由此可见,静电对广电及相关数字设备的影像响不容小觑,相关人员需要加强这方面的研究,同时对设备接地设施多加关注,避免不必要的损失。

  3 消除静电对广电以及相关数字设备影响的研究

  3.1 在广电以及相关的数字设备中添加电阻、电容元件

  将电阻进行串联可以限制瞬时尖峰电流,并添加接地电容元件,这样可以对瞬间产生的电压进行限制。此方法的优势是投入成本较低,实际操作相对容易,可以对广电以及相关的数字设备起到一定的保护作用;缺点是此方法的作用能力有限,虽然在一定程度上可以起到一定的约束作用,但是并不能完全消除静电对广电以及相关的数字设备的影响,只是阻止了电路阻容元件的电压以及电流的上升趋势。

  3.2 泄放消散和接地

  因为一些环境因素引起的静电危害可以通过一些导电方式对设备内部或表面的静电进行释放或消除,使之无法达到对设备产生危害的程度。另外可以增加机房的空气湿度,目的是减少或消除进入机房工作人员身上的静电。事实上,接地是消除静电最有效的方法,接地可以达到迅速消除静电的效果,接地就是指把各种设备的外壳连接处良好地接到地井。接地的电阻大小原则上要低于 10Ω。

  3.3 做好防雷措施

  一个雷击点周围,由于电磁脉冲骚扰致使电子设备及系统受损的“危险半径”约为2km。雷电作为危害源,是一种高能现象。闪电释放数百兆焦耳的能量。与建筑物内电气和电子系统中的敏感电子设备所能耐受的毫焦耳数量级的能量相比,无疑很有必要另加防护措施去保护这些设备。防雷技术措施有:①直击雷防护技术;②屏蔽技术;③等电位连接技术;④共用接地系统;⑥合理的综合布线技术;⑦设置、安装线路浪涌保护器(SPD)等综合措施。这6项技术措施,相互配合、相互补充、缺一不可,构成一套完整的防雷体系。

  4 结语

  随着我国科技事业的不断改革,数字广播电视设备逐渐得到了人们的高度重视。对于人们生活而言,数字广播电视设备则是人们生活中较为重要的一部分。但针对目前我国对于数字广播电视设备的应用情况来看,数字广播电视设备还没有完全发挥作用,相关科技人员在静电的研究过程中,更是需要发挥出自身的引导作用。在研究过程中,只有根据人们实际生活的情况对广电工作人员进行引导,相关研究部门还需要加强对于数字广播电视设备的开发,不断探索解决静电对广电以及相关的数字设备的影响等问题,才能感受到广电以及相关的数字技术的魅力,并真正认识广电以及相关的数字设备。

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