電磁兼容之美
摘要：從現象到本質描述了電磁兼容的概貌、屬性，理解電磁兼容的關鍵是整體地觀察平衡狀態，學習電磁兼容的關鍵是了解電磁現象的 相互關系，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去尋找，而是被動接受的。電磁兼容這個事物是在我們大多數人還沒有搞清楚它是什么的時候就強 制實施了，不久我們看到了它的美麗容顏，感受到它無窮的魅力。看著電視被屏幕上的干擾條紋感到困擾，聽著收音機被喇叭里的噪聲感到煩躁，這似乎已經是我們很多年以前的記憶了。國際電工委員會標準IEC對電磁兼容的定義是：系統或設備在所處的電磁環境中能正常工作，同時不對其他系統和設備造成干擾。我們現在隨意使用電腦、看著電視再講著電話，而不再擔心互相干擾，這就是實現電磁兼容的 結果。電磁兼容這種美好的事務卻是國家強制進行3C認證帶來的， 3C標志即中國強制性產品認證制度的標志。該制度是我國政府為保護廣大消費者人身和動植物生命安全、保護環境、保護國家安全，依照法律法規實施的一種產品合格評定制度。由國家認監委于2001年12月3日對外發布。自2002年5月1日起，開始受理第一批列入強制性產品認證目錄的19大類132種產品的認證申請。按照強制性 產品認證制度的安排，自2003年5月1日起，《目錄》內產品將統一使用強制性產品認證標志，強制認證的執法監督工作開始實施，未獲 得強制性產品認證證書和未加施3C認證標志的產品不得出廠銷售、進口和在經營活動中使用，這便成了日后被人們稱為“市場準入證”強 制認證，它包括的內容是電氣安全性能、電磁兼容性，后來又增加了RoHS六項有害物質檢測，構成了現在產品安全市場管理體系。
理解電磁兼容：
日本文獻對電磁兼容有如下描述：“電磁兼容是一門獨立的學科，隨著電磁能量利用的發展，它將研究、預測并控制變化 著的地球和天體周圍的電磁環境，為了協調環境所采取控制方法、各項電氣規程的制定以及電磁環境的協調電磁能量的合理應用等。” 電磁兼容在人們的印象中就像道德經里說的“玄之又玄”神妙莫測，電磁兼容學科涉及的范圍很廣，它是技術的綜合，包括工程學、自然科 學、醫學、經濟學、社會學等多方面的基礎科學理論有機整合，且其理論體系也有一定的特殊性，故本學科到了中國也叫和諧電磁學。我 至今還記得很久以前看過的一次日全食，從月亮背后的太陽上噴發出來的日餌讓我大開眼界，我想我們的祖先也是看到了這種景象創造出 來“電”這個字符吧。大部分人沒有去過北極，但是看過拍攝的北極光的視頻，非常神奇的變幻飄渺光束從天而降，中國的古人也觀察到 這個現象，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，當時可能還認為那是天上的北極仙翁顯靈，古人還是客觀地用“磁”這個符號來表述，特定的山石與天的感應。中國的自然哲學家老子在2000多年前說：“道可道，非常道；名可名，非常名。 ”用現代語言說：道，可以說出一個道理，但不是長久不變的道理。名，可以說出一個名稱，但不是長久不變的名稱。他已經明確預示 了，我們對自然事物的認識是不斷變化的，我們賦予他們概念的意義也是不斷變化的，現在我們知道其實這就是太陽噴發出的“電”到達 地球與“磁”相激發出的可見光。人們給了它一個名稱“極光”，它也是一種電磁波，極光最易出現的時期是春分和秋分兩個節氣來臨之前，且春秋兩季出現頻率更甚夏冬。但2007年美國國家航空航天局“THEMIS”任務的資料顯示，在春分和秋分兩節氣時地球位置與磁力線交錯最甚，而非因四季交替影響才有此結果。我們的現代科學在400年的時間里取得了驚人的成就，人們的生活方式發生了天翻地覆的 變化，這一切源于對電和磁能量的不斷認識和開發應用，人類生存的自然環境也遭到很大的破壞，不得不動員全社會的力量維護電磁和 諧。有中國特色的和諧電磁學可以這樣描述：電磁兼容是一門綜合的學科，它研究人類認識宇宙的電磁環境，運用電、磁、電動力學等可 利用的技術方法，管理控制人類制造的電子產品對電磁能量應用的規范，達到自然環境、人類和生物機體、制造設備的電磁和諧。
欣賞電磁兼容：
電場和磁場的關系以前學習的時候都是單獨研究的，只知道導線切割磁場可以產生電流，穿過導線的電流周圍又可以產生 磁場，沒有理解電和磁的辯證關系。丹麥科學家奧斯特于1820年發現電流的磁效應，第一次揭示了磁與電存在著聯系，從而把電學和磁學 聯系起來。為了解釋永磁和磁化現象，安培提出了分子電流假說。安培認為，任何物質的分子中都存在著環形電流，稱為分子電流，而分 子電流相當一個基元磁體。當物質在宏觀上不存在磁性時，這些分子電流做的取向是無規則的，它們對外界所產生的磁效應互相抵消，故 使整個物體不顯磁性。在外磁場作用下，等效于基元體的各個分子電流將傾向于沿外磁場方向取向，而使物體顯示磁性。安培的假說還說 明了磁體的N、S兩種磁極不能單獨存在的原因，因為基元磁體的兩個極對應于環形電流所在平面的兩個側面，顯然這兩個側面是不能單獨存在的。近代物理表明：原子核外電子除繞核運動外，電子自身還有自旋。分子、原子等微觀粒子內這些電子的運動均構成等效的分子電 流。按照近代的觀點，電荷在（不論其運動與否）其周圍激發電場。而運動電荷（電流）在其周圍激發磁場。與電場是一種特殊的物質一 樣，磁場也是一種特殊物質，在磁場中的運動電荷（電流）受到該磁場給予的作用力（磁場力）。電流I1和I2之間的相互作用，是I1的磁 場給其場中的電流I2以作用；反過來I2的磁場又給其場中電流I1以作用。電流之間的相互作用是通過磁場來傳遞的。永磁體之間的磁現象，來源于永磁體中分子電流所激發的磁場和磁場給永磁體內分電流的作用力。是不是覺得很繞彎，對于微觀的物質現象總是令人費解， 其實就是我們觀察到的物質運動的一體兩面的表現，就像在一個平面上畫上X和Y軸，水平方向表示分子運動的一致性，在地球上就表現為 N、S兩種磁極，垂直方向表示分子運動的方向，表現為正、負電流。如果通過中國傳統哲學來理解更加簡單，老子說：“道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負陰而抱陽，沖氣以為和。”萬物都有兩面性，背負著陰而懷抱著陽，陰陽相沖和而合為一體。中國古代所 謂的道就是現代科學苦苦追尋的物質運動統一的規律，電對應著陽，磁對應著陰。如下圖所示，太極圖描述的陰陽辯證關系也適用于電和 磁。電的累積、消散產生磁，磁的累積、消散產生電，電和磁的相互轉換伴隨的能量轉移就構成了我們設計電子產品的核心，變幻出無窮 的絢麗色彩，令人目不暇接、愛不釋手。如下圖所示陰陽之道的動態太極模型，放下片面、單方面思維，放眼宇宙，放開胸懷，才能欣賞 到電、磁一體、兼容、動態、平衡、和諧之美。
學習電磁兼容：
剛入門電磁兼容的讀者都有一種誤解，認為電磁兼容就是電和磁的組合，教科書也大多是這么講的。傳統科學在它的各門 學科中，不管是化學、生物學、物理學，還是社會科學，總是企圖把觀察對象的種種元素-化合物和酶、細胞、運動、自由競爭的個體， 等等，一一孤立起來，然后，希望通過概念或實驗把它們重新放在一起以產生整體或系統-細胞、人體、社會等等，并希望成為可以理解 的新學科，不斷發現新的元素增加進去，科學的門類便越來越多，越來越復雜，不符合”大道至簡“的原則，人為造成了后人學習的困難 和障礙。前面已經提到電磁兼容是一門新興的綜合的科學，它會不會也成為人們趕時髦整合起來的一門新學科呢？在中國電磁兼容首先從 檢測認證普及，而不像國外是從產品使用中分析災難事故的原因引起關注，因此我們至今仍然停留在電磁兼容認證的考試和應考對策階 段。我們不能夠滿足于對電磁兼容表面的認識，認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，不斷探索未知的領域，挑戰工作能力的極限，去適應不斷發展變化的環境。做電磁兼容檢測的、做產品電磁兼容設計的、做電磁兼容認證咨詢的、做電磁兼 容儀器及材料的等等都是電磁兼容工作，如果有機會去親身體驗和學習交流，一定能發現他們是如何互相聯系、彼此依存的。現在我們懂 得，對于理解整體或系統來說，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系：比如說，電磁兼容的測試設備和被測設 備相互作用，生產廠家工程技術人員和檢測機構檢測技術人員的精神過程的相互作用，以及社會系統的管理和消費的相互作用等等，這需 要根據它們自身的方法和特點來對我們的觀察對象進行考察。電磁兼容學科要把電和磁當作一個整體去把握，我的理解電和磁是電子產品 不可分割的一體兩面，兼容指的是電子產品在發揮它設計功能時與其他電子產品或者周圍環境的和諧統一，兼容主要體現在互相作用上， 比如認證、監管模式就深入到社會、法制學科，因此相對于單一學科要復雜的多。在對電磁兼容不斷深入的學習、研究中，我們可以感悟 到從產品內部到系統間層層疊疊的三要素密碼，像DNA密碼一樣三個電磁兼容要素密碼決定一個產品的頻譜特征。宏觀上可以感悟到電磁 兼容各行業的系統整體性，相生相克的微妙關系，電磁兼容具有簡約完整的美麗！
應用電磁兼容：
首先產品電磁安全認證應用于社會實踐，做為市場準入的技術壁壘，規范產品的市場流通和國際貿易，產品電磁兼容標準 的完善和實施，推動了產品安全認證相關產業，如檢測認證實驗室、第三方認證實驗室、儀器設備制造、元器件制造等相關產業的發展， 制造業產品安全質量管理體系的完善，消費品電磁兼容質量的提高，就像本文開頭提到的人們已經不再受到電磁干擾的困擾，而不覺得有 電磁兼容的存在。
接著是系統電磁兼容評估，物聯網時代的到來，產品再一次整合成更大的系統產品的條件成熟，電磁波傳遞數據信息，做為聯接物與物之 間，物與人之間，無障礙、無失真的橋梁，應用電磁兼容的系統設計，在一定的空間范圍建立一個信息場，原來獨立的電子產品，電視、 計算機、手機等被整合到一個系統中，整體電磁兼容的矛盾便上升為主要矛盾，原來電視、計算機、手機等獨立產品的電磁兼容下降為次 要矛盾，起碼在這種系統應用中就是這樣。這樣說比較抽象，我們用一個實例來說明，下圖是一個酒店移動通信物聯網項目的示意圖。
一個客戶拿著手機在酒店里面活動，從大堂進電梯、從電梯到自己房間，通話持續著，不知不覺間跨越了好幾個室內的無線發射單元，進 到自己登記的房間，空調已經開在自己習慣的24度或者27度，光線也非常養眼，客房里電視也從云計算中心獲悉客戶的觀賞習慣或者還沒 看完的電視劇，他就跟回自己家一樣，沒有一點人在旅途的困擾，原來客戶一登記，酒店的服務系統就通過云計算中心獲得了客戶習慣數 據，或者客戶家里也有智能家居系統通過云計算中心直接對接，把客戶預定的房間調理的和客戶自己的臥室一樣。這個系統的電磁兼容由 什么決定呢？這主要跟軟件的系統設計有關，沒人使用的時候，房間里的無線發射單元功率很低，以滿足節能的要求，跟蹤客戶活動的路 徑，自動切換到使用的頻道，自動調整發射功率到最佳的通信狀態，發射功率控制的反饋回路，頻道切換的協調機制，還有現在最時髦的云計算服務等等，這是任何一個單元產品的電磁兼容測試所無法替代的。原來還層次分明的應用層、網絡層、感知層被光纖、wifi，有線和無線的融合為一個有機系統。電磁兼容被推上了一個新的臺階，系統電磁兼容評估，物聯網將會使電磁兼容整體之美呈現在人們的眼前。
結語：
電磁兼容和人類的生活已經密不可分，進一步對于人類生命過程的微觀了解，我們的身體也不過是一個電磁兼容的和合體，人類社 會就是這些和合體的系統兼容。物聯網的應用就像擴展了人類的神經系統到社會，電磁波充分運用在社會機體溝通中，電磁兼容技術規則 不可或缺，人類社會也將會進化為更加智能的有機系統。人類創造的物質世界，當然也包括電子產品，不過是人類社會活動的產物，如果 不理解電磁兼容原理，也無法理解現在的物質世界和社會現象。現在的物質世界，在人類有意識的社會規范之下，處處呈現出電磁兼容整 體協調的美。
