电磁屏蔽
屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。⑴当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。电磁屏蔽
屏蔽室屏蔽效能测试
电磁屏蔽
屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。⑴当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。电磁屏蔽在电磁场(电磁波)中,导体表面将要吸收、损耗电磁场的能量,使得电磁场的传播从导体表面往里面是指数式衰减的(即电场和磁场的振幅是指数式衰减),这种现象就是趋肤效应。⑵当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽的空间去。⑶在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。
被动屏蔽和主动屏蔽
根据干扰源相对于屏蔽体的位置(在屏蔽体的内部或外部).可分为主动屏蔽与被动屏蔽。若屏蔽体用来防止干扰场进入被屏蔽空间,这种屏蔽结构称为被动屏蔽。电磁屏蔽工程中,实际的辐射的干扰源大致分为两类:类似于对称振子天线的非闭合载流导线辐射源和类似于变压器绕组的闭合载流导线辐射源。若干扰源在屏蔽体内部,屏蔽体用来防止干扰场泄露到外部空间,则称这种屏蔽结构为主动屏蔽。主动屏蔽不适用于高频,而专门用于低频。被动屏蔽体多用于屏蔽对象与干扰源相距较远的场合,如屏蔽室等。
电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减。
从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小。导体表面的场量较大,愈深入导体内部,场量愈小。屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。这种现象也称为趋肤效应。利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置。它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义。电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产量的有效手段。
合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备。如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音。对于高频电磁场,一般不采用铁磁材料,因为铁磁材料有较大的磁滞损耗和涡流损失,会造成谐振回路因数(Q值)下降,站较多的是采用高电导率材料的电磁屏蔽。音频馈线用屏蔽线也是这个道理。示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描。在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备。
电磁屏蔽室
电磁屏蔽室就是利用屏蔽材料阻隔或削弱被屏蔽区域与外界的电磁能量传播。电磁屏蔽的原理是利用屏蔽体对电磁能流的反射、吸收和引导,它与屏蔽结构表面和屏蔽体内部产生的电荷、电流与极化现象密切相关。因为缝隙或孔洞是否会泄漏电磁波,取决于缝隙或孔洞相对于电磁波波长的尺寸。电磁屏蔽室按照其原理分为电场屏蔽(静电屏蔽和交变电场屏蔽)、磁场屏蔽(低频磁场和高频磁场屏蔽)和电磁场屏蔽(电磁波的屏蔽)。通常所说的电磁屏蔽室是指后一种,就是对电场和磁场同时进行屏蔽。
按照屏蔽作用原理,屏蔽体对屏蔽效能的贡献分为3部分:
(1)屏蔽体表面因阻抗失配引起的反射损耗;
(2)电磁波在屏蔽材料内部传输时,电磁能量被吸收引起传输损耗或吸收损耗;
(3)电磁波在屏蔽材料内壁面之间多次反射引起的多次反射损耗。
由此可以得到影响材料屏蔽效能的3个基本因素,即材料的电导率、磁导率及材料厚度。但因用作电磁屏蔽的导体增加了静电耦合,因此即使只进行电磁屏蔽,也还是接地为好,这样电磁屏蔽也同时起静电屏蔽作用。这也是屏蔽材料研究本身所必须关注的问题和突破口。当然,对于电磁屏蔽体结构,其电磁屏蔽室作用还与结构、形状、气密性等有关,对于具体问题,还需要考虑被屏蔽的电磁波频率、场源性质等。
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