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。利用趋肤效应即可阻止高频电磁波进入导体内部,以实现电磁屏蔽,因此可采用适当厚度的金属来制作电磁屏蔽罩。例如有时采用铸铁、坡莫合金、电解铜3种材料制成多层屏蔽,以满足导电、导磁等要求。 由于趋肤电流是一种
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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。利用趋肤效应即可阻止高频电磁波进入导体内部,以实现电磁屏蔽,因此可采用适当厚度的金属来制作电磁屏蔽罩。例如有时采用铸铁、坡莫合金、电解铜3种材料制成多层屏蔽,以满足导电、导磁等要求。 由于趋肤电流是一种涡流,所以电磁屏蔽又称为涡流屏蔽。
为了获得有效的电磁屏蔽效果,导体屏蔽层的厚度必须接近电磁场的趋肤深度。电导率越高的材料,趋肤深度就越小。电子元件对外界的干扰,称为EMI(ElectromagneticInterference)。对于500kHz的广播频率,铜和铝的趋肤深度分别约为0.094mm和0.12mm ,因此铜片和铝片就能够实现较好的屏蔽了;对于更高频率的电磁场,还可以使用更薄的材料。
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。
涡流的屏蔽效应
当交变电磁场通过金属材料表面或由金属材料所包围的孔眼时,金属材料会因感应电动势形成涡流,这涡流所产生的磁场恰好与原来的磁场方向相反,抵消了部分原磁场,从而起到屏蔽作用。金属材料的颠倒率越高,产生的涡流越大,屏蔽作用越好。电磁屏蔽的原理电磁屏蔽是用屏蔽体阻止高频电磁场在空间传播的一种措施。实质是金属材料具有一定的电阻,涡流所产生的焦耳热消耗了入射电磁场的能量,起到屏蔽作用。
1、屏蔽体外侧。由线圈工作电流所产生的磁力线和由屏蔽体感生电流所产生的磁力线方向相反,部分相互抵消,起到屏蔽作用。屏蔽体外侧的磁力线是线圈磁力线的一部分,屏蔽体感生电流的磁力线少于线圈所产生的磁力线,即屏蔽体外侧的磁力线不会被全部抵消。
2、线圈外侧、屏蔽体内侧。线圈工作电流的产生的磁力线与屏蔽体感生电流所产生的磁力线方向相反,该区域内由于屏蔽体的介入,磁力线更为密集,磁场更强。
3、线圈内侧。线圈产生的磁力线和屏蔽体感生电流所产生的磁力线在线圈内侧,方向又变为相反,说明屏蔽体会使穿越线圈内侧的磁通量减少,即线圈的自感量减小。
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。这种现象也称为趋肤效应。为此,目前适用于一般建筑物的屏蔽技术就有必要解决只允许需要频率的电磁波通过,对该频以外的电磁波进行屏蔽的技术问题。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。音频馈线用屏蔽线也是这个道理。因此通过对电偶极子和磁偶极子所产生的场进行分析,就可得出实际辐射源的远近场及波阻抗和远、近场的场特性,从而为屏蔽分类提供良好的理论依据。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。
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