电磁兼容之美
摘要：从现象到本质描述了电磁兼容的概貌、属性，理解电磁兼容的关键是整体地观察平衡状态，学习电磁兼容的关键是了解电磁现象的 相互关系，从不同的方面展示了电磁兼容和谐之美。
前言：
有很多美好的事物不是我们主动去寻找，而是被动接受的。电磁兼容这个事物是在我们大多数人还没有搞清楚它是什么的时候就强 制实施了，不久我们看到了它的美丽容颜，感受到它无穷的魅力。看着电视被屏幕上的干扰条纹感到困扰，听着收音机被喇叭里的噪声感到烦躁，这似乎已经是我们很多年以前的记忆了。国际电工委员会标准IEC对电磁兼容的定义是：系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对其他系统和设备造成干扰。我们现在随意使用电脑、看着电视再讲着电话，而不再担心互相干扰，这就是实现电磁兼容的 结果。电磁兼容这种美好的事务却是国家强制进行3C认证带来的， 3C标志即中国强制性产品认证制度的标志。该制度是我国政府为保护广大消费者人身和动植物生命安全、保护环境、保护国家安全，依照法律法规实施的一种产品合格评定制度。由国家认监委于2001年12月3日对外发布。自2002年5月1日起，开始受理第一批列入强制性产品认证目录的19大类132种产品的认证申请。按照强制性 产品认证制度的安排，自2003年5月1日起，《目录》内产品将统一使用强制性产品认证标志，强制认证的执法监督工作开始实施，未获 得强制性产品认证证书和未加施3C认证标志的产品不得出厂销售、进口和在经营活动中使用，这便成了日后被人们称为“市场准入证”强 制认证，它包括的内容是电气安全性能、电磁兼容性，后来又增加了RoHS六项有害物质检测，构成了现在产品安全市场管理体系。
理解电磁兼容：
日本文献对电磁兼容有如下描述：“电磁兼容是一门独立的学科，随着电磁能量利用的发展，它将研究、预测并控制变化 着的地球和天体周围的电磁环境，为了协调环境所采取控制方法、各项电气规程的制定以及电磁环境的协调电磁能量的合理应用等。” 电磁兼容在人们的印象中就像道德经里说的“玄之又玄”神妙莫测，电磁兼容学科涉及的范围很广，它是技术的综合，包括工程学、自然科 学、医学、经济学、社会学等多方面的基础科学理论有机整合，且其理论体系也有一定的特殊性，故本学科到了中国也叫和谐电磁学。我 至今还记得很久以前看过的一次日全食，从月亮背后的太阳上喷发出来的日饵让我大开眼界，我想我们的祖先也是看到了这种景象创造出 来“电”这个字符吧。大部分人没有去过北极，但是看过拍摄的北极光的视频，非常神奇的变幻飘渺光束从天而降，中国的古人也观察到 这个现象，他们只能从中原的地方看到光束从北极星的方向降落到北方的山上，当时可能还认为那是天上的北极仙翁显灵，古人还是客观地用“磁”这个符号来表述，特定的山石与天的感应。中国的自然哲学家老子在2000多年前说：“道可道，非常道；名可名，非常名。 ”用现代语言说：道，可以说出一个道理，但不是长久不变的道理。名，可以说出一个名称，但不是长久不变的名称。他已经明确预示 了，我们对自然事物的认识是不断变化的，我们赋予他们概念的意义也是不断变化的，现在我们知道其实这就是太阳喷发出的“电”到达 地球与“磁”相激发出的可见光。人们给了它一个名称“极光”，它也是一种电磁波，极光最易出现的时期是春分和秋分两个节气来临之前，且春秋两季出现频率更甚夏冬。但2007年美国国家航空航天局“THEMIS”任务的资料显示，在春分和秋分两节气时地球位置与磁力线交错最甚，而非因四季交替影响才有此结果。我们的现代科学在400年的时间里取得了惊人的成就，人们的生活方式发生了天翻地覆的 变化，这一切源于对电和磁能量的不断认识和开发应用，人类生存的自然环境也遭到很大的破坏，不得不动员全社会的力量维护电磁和 谐。有中国特色的和谐电磁学可以这样描述：电磁兼容是一门综合的学科，它研究人类认识宇宙的电磁环境，运用电、磁、电动力学等可 利用的技术方法，管理控制人类制造的电子产品对电磁能量应用的规范，达到自然环境、人类和生物机体、制造设备的电磁和谐。
欣赏电磁兼容：
电场和磁场的关系以前学习的时候都是单独研究的，只知道导线切割磁场可以产生电流，穿过导线的电流周围又可以产生 磁场，没有理解电和磁的辩证关系。丹麦科学家奥斯特于1820年发现电流的磁效应，第一次揭示了磁与电存在着联系，从而把电学和磁学 联系起来。为了解释永磁和磁化现象，安培提出了分子电流假说。安培认为，任何物质的分子中都存在着环形电流，称为分子电流，而分 子电流相当一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时，这些分子电流做的取向是无规则的，它们对外界所产生的磁效应互相抵消，故 使整个物体不显磁性。在外磁场作用下，等效于基元体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向，而使物体显示磁性。安培的假说还说 明了磁体的N、S两种磁极不能单独存在的原因，因为基元磁体的两个极对应于环形电流所在平面的两个侧面，显然这两个侧面是不能单独存在的。近代物理表明：原子核外电子除绕核运动外，电子自身还有自旋。分子、原子等微观粒子内这些电子的运动均构成等效的分子电 流。按照近代的观点，电荷在（不论其运动与否）其周围激发电场。而运动电荷（电流）在其周围激发磁场。与电场是一种特殊的物质一 样，磁场也是一种特殊物质，在磁场中的运动电荷（电流）受到该磁场给予的作用力（磁场力）。电流I1和I2之间的相互作用，是I1的磁 场给其场中的电流I2以作用；反过来I2的磁场又给其场中电流I1以作用。电流之间的相互作用是通过磁场来传递的。永磁体之间的磁现象，来源于永磁体中分子电流所激发的磁场和磁场给永磁体内分电流的作用力。是不是觉得很绕弯，对于微观的物质现象总是令人费解， 其实就是我们观察到的物质运动的一体两面的表现，就像在一个平面上画上X和Y轴，水平方向表示分子运动的一致性，在地球上就表现为 N、S两种磁极，垂直方向表示分子运动的方向，表现为正、负电流。如果通过中国传统哲学来理解更加简单，老子说：“道生一，一生二，二生三，三生万物。万物负阴而抱阳，冲气以为和。”万物都有两面性，背负着阴而怀抱着阳，阴阳相冲和而合为一体。中国古代所 谓的道就是现代科学苦苦追寻的物质运动统一的规律，电对应着阳，磁对应着阴。如下图所示，太极图描述的阴阳辩证关系也适用于电和 磁。电的累积、消散产生磁，磁的累积、消散产生电，电和磁的相互转换伴随的能量转移就构成了我们设计电子产品的核心，变幻出无穷 的绚丽色彩，令人目不暇接、爱不释手。如下图所示阴阳之道的动态太极模型，放下片面、单方面思维，放眼宇宙，放开胸怀，才能欣赏 到电、磁一体、兼容、动态、平衡、和谐之美。
学习电磁兼容：
刚入门电磁兼容的读者都有一种误解，认为电磁兼容就是电和磁的组合，教科书也大多是这么讲的。传统科学在它的各门 学科中，不管是化学、生物学、物理学，还是社会科学，总是企图把观察对象的种种元素-化合物和酶、细胞、运动、自由竞争的个体， 等等，一一孤立起来，然后，希望通过概念或实验把它们重新放在一起以产生整体或系统-细胞、人体、社会等等，并希望成为可以理解 的新学科，不断发现新的元素增加进去，科学的门类便越来越多，越来越复杂，不符合”大道至简“的原则，人为造成了后人学习的困难 和障碍。前面已经提到电磁兼容是一门新兴的综合的科学，它会不会也成为人们赶时髦整合起来的一门新学科呢？在中国电磁兼容首先从 检测认证普及，而不像国外是从产品使用中分析灾难事故的原因引起关注，因此我们至今仍然停留在电磁兼容认证的考试和应考对策阶 段。我们不能够满足于对电磁兼容表面的认识，认真地探求电磁兼容的真理，不能够满足于选择电磁兼容的一种工作，不断探索未知的领域，挑战工作能力的极限，去适应不断发展变化的环境。做电磁兼容检测的、做产品电磁兼容设计的、做电磁兼容认证咨询的、做电磁兼 容仪器及材料的等等都是电磁兼容工作，如果有机会去亲身体验和学习交流，一定能发现他们是如何互相联系、彼此依存的。现在我们懂 得，对于理解整体或系统来说，我们需要的不仅是理解其元素，还需要理解它们之间的相互关系：比如说，电磁兼容的测试设备和被测设 备相互作用，生产厂家工程技术人员和检测机构检测技术人员的精神过程的相互作用，以及社会系统的管理和消费的相互作用等等，这需 要根据它们自身的方法和特点来对我们的观察对象进行考察。电磁兼容学科要把电和磁当作一个整体去把握，我的理解电和磁是电子产品 不可分割的一体两面，兼容指的是电子产品在发挥它设计功能时与其他电子产品或者周围环境的和谐统一，兼容主要体现在互相作用上， 比如认证、监管模式就深入到社会、法制学科，因此相对于单一学科要复杂的多。在对电磁兼容不断深入的学习、研究中，我们可以感悟 到从产品内部到系统间层层叠叠的三要素密码，像DNA密码一样三个电磁兼容要素密码决定一个产品的频谱特征。宏观上可以感悟到电磁 兼容各行业的系统整体性，相生相克的微妙关系，电磁兼容具有简约完整的美丽！
应用电磁兼容：
首先产品电磁安全认证应用于社会实践，做为市场准入的技术壁垒，规范产品的市场流通和国际贸易，产品电磁兼容标准 的完善和实施，推动了产品安全认证相关产业，如检测认证实验室、第三方认证实验室、仪器设备制造、元器件制造等相关产业的发展， 制造业产品安全质量管理体系的完善，消费品电磁兼容质量的提高，就像本文开头提到的人们已经不再受到电磁干扰的困扰，而不觉得有 电磁兼容的存在。
接着是系统电磁兼容评估，物联网时代的到来，产品再一次整合成更大的系统产品的条件成熟，电磁波传递数据信息，做为联接物与物之 间，物与人之间，无障碍、无失真的桥梁，应用电磁兼容的系统设计，在一定的空间范围建立一个信息场，原来独立的电子产品，电视、 计算机、手机等被整合到一个系统中，整体电磁兼容的矛盾便上升为主要矛盾，原来电视、计算机、手机等独立产品的电磁兼容下降为次 要矛盾，起码在这种系统应用中就是这样。这样说比较抽象，我们用一个实例来说明，下图是一个酒店移动通信物联网项目的示意图。
一个客户拿着手机在酒店里面活动，从大堂进电梯、从电梯到自己房间，通话持续着，不知不觉间跨越了好几个室内的无线发射单元，进 到自己登记的房间，空调已经开在自己习惯的24度或者27度，光线也非常养眼，客房里电视也从云计算中心获悉客户的观赏习惯或者还没 看完的电视剧，他就跟回自己家一样，没有一点人在旅途的困扰，原来客户一登记，酒店的服务系统就通过云计算中心获得了客户习惯数 据，或者客户家里也有智能家居系统通过云计算中心直接对接，把客户预定的房间调理的和客户自己的卧室一样。这个系统的电磁兼容由 什么决定呢？这主要跟软件的系统设计有关，没人使用的时候，房间里的无线发射单元功率很低，以满足节能的要求，跟踪客户活动的路 径，自动切换到使用的频道，自动调整发射功率到最佳的通信状态，发射功率控制的反馈回路，频道切换的协调机制，还有现在最时髦的云计算服务等等，这是任何一个单元产品的电磁兼容测试所无法替代的。原来还层次分明的应用层、网络层、感知层被光纤、wifi，有线和无线的融合为一个有机系统。电磁兼容被推上了一个新的台阶，系统电磁兼容评估，物联网将会使电磁兼容整体之美呈现在人们的眼前。
结语：
电磁兼容和人类的生活已经密不可分，进一步对于人类生命过程的微观了解，我们的身体也不过是一个电磁兼容的和合体，人类社 会就是这些和合体的系统兼容。物联网的应用就像扩展了人类的神经系统到社会，电磁波充分运用在社会机体沟通中，电磁兼容技术规则 不可或缺，人类社会也将会进化为更加智能的有机系统。人类创造的物质世界，当然也包括电子产品，不过是人类社会活动的产物，如果 不理解电磁兼容原理，也无法理解现在的物质世界和社会现象。现在的物质世界，在人类有意识的社会规范之下，处处呈现出电磁兼容整 体协调的美。
