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。因为这时
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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。因为这时如果空腔以内有带电体,则将在空腔内壁上、以及外表上都感生出等量的异号电荷——感生电荷,这些感生电荷的电场可以对外界产生影响。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。
电磁屏蔽的方法
静磁屏蔽
静磁场是稳恒电流或永1久磁体产生的磁场。静磁屏蔽是利用高磁导率的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场。它与静电屏蔽作用类似而又有不同。静磁屏蔽的原理可以用磁路的概念来说明。如将铁磁材料做成截面如图2 (b)的回路,则在外磁场中,绝大部份磁场集中在铁磁回路中。电磁屏蔽如今有许多关于产品辐射和传导发射限制的和。这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析。因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍,所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多,外磁场的磁感应线的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过,而进入空腔的磁通量较少。这样,被铁磁材料屏蔽的空腔就基本上没有外磁场,从而达到静磁屏蔽的目的。材料的磁导率愈高,筒闭愈厚,屏蔽效果就愈显著。因常用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层,故静磁屏蔽又叫铁磁屏蔽。
静磁屏蔽是为了排除静磁场干扰的一种电磁屏蔽技术,这可以采磁导率很大的铁磁材料制作而成的空壳(屏蔽罩)来实现。
为了得到有效的屏蔽作用,屏蔽层的厚度必须接近于屏蔽物质内部的电磁波波长(λ=2πd)。如在收音机中,若f=500kHz,则在铜中d=0.094mm(λ=0.59mm)。在铝中d=0.12mm(λ=0.75mm)。防护措施:使用期间,确保作业环境通风良好,避免长期直接接触或吸入,切勿将油漆倒入水渠或下水道污染环境。所以在收音机中用较薄的铜或铝材料已能得到良好的屏蔽效果。因为电视频率更高,透入深度更小些,所需屏蔽层厚度可更薄些,如果考虑机械强度,要有必要的厚度。在高频时,由于铁磁材料的磁滞损耗和涡流损失较大,从而造成谐振电路因素Q值的下降,故一般不采用高磁导率的磁屏蔽,而采用高电导率的材料做电磁屏蔽。在电磁材料中,因趋肤电流是涡电流,故电磁屏蔽又叫涡流屏蔽。
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。在实际的屏蔽中,电磁屏蔽效能更大程度上依赖于机箱的结构,即导电的连续性。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。这也是屏蔽材料研究本身所必须关注的问题和突破口。电磁屏蔽当电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续,对入射波产生的反射。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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