电磁辐射屏蔽:用什么材料作电磁屏蔽呢?

  电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来,使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施;或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来,使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。

1、静电屏蔽
用完整的金属屏蔽体将带正电导体包围起来,在屏蔽体的内侧将感应出与带电导体等量的负电荷,外侧出现与带电导体等量的正电荷,如果将金属屏蔽体接地,则外侧的正电荷将流入大地,外侧将不会有电场存在,即带正电导体的电场被屏蔽在金属屏蔽体内。

2、交变电场屏蔽
为降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压,可以在干扰源和敏感电路之间设置导电性好的金属屏蔽体,并将金属屏蔽体接地。交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻之积。只要设法使金属屏蔽体良好接地,就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。电场屏蔽以反射为主,因此屏蔽体的厚度不必过大,而以结构强度为主要考虑因素。

3、交变磁场屏蔽
交变磁场屏蔽有高频和低频之分。低频磁场屏蔽是利用高磁导率的材料构成低磁阻通路,使大部分磁场被集中在屏蔽体内。屏蔽体的磁导率越高,厚度越大,磁阻越小,磁场屏蔽的效果越好。当然要与设备的重量相协调。高频磁场的屏蔽是利用高电导率的材料产生的涡流的反向磁场来抵消干扰磁场而实现的。

4 交变电磁场屏蔽
一般采用电导率高的材料作屏蔽体,并将屏蔽体接地。它是利用屏蔽体在高频磁场的作用下产生反方向的涡流磁场与原磁场抵消而削弱高频磁场的干扰,又因屏蔽体接地而实现电场屏蔽。屏蔽体的厚度不必过大,而以趋肤深度和结构强度为主要考虑因素。    

 

通常不能穿过,具有较好的电磁波屏蔽(阻挡)作用,频率越高的电磁波穿透能力越弱。铝片因为良好的导电能力,只要不是过于“薄”(类似真空镀层可以透光),屏蔽效果越好。确切的说无法屏蔽静磁场,另外对低频比如50Hz工频的磁场,屏蔽效果很差,(当然也有一定的屏蔽,想象一下涡流损耗就知道了)那种磁场,需要使用高磁导率、高饱和磁通的材料,比如铍镆合金、硅钢或者普通钢板等。但是射频的电场磁场是共生的(低频也是共生,呵呵)几十MHz以上信号,能屏蔽的非常彻底了。其实频率上去之后,电磁波在导体上的趋肤深度很小,良好接地的闭合金属薄片盒子,就足以产生很强的屏蔽了一、要看安装方式,直接放铝板不行,铝板还要接地才能有作用。接地就是把铝板跟大地连接起来,这样射到铝板上的电磁波会被铝板吸收变成电能并流到地下,如果不接地就会在铝板另一面产生电场,等于是直接透过去了。其实接地很简单,如果安装时候使用金属螺丝直接跟铝板接触,同时也跟水泥墙体接触就可以算是接地了,虽然并非是良好接地。如果那面墙是木板之类的绝缘材料就不可以,再有就是螺丝,如果是用那种在墙上挖孔打入塑料套的也不行,因为塑料会绝缘。二、辐射的简单介绍:辐射指的是由场源出的电磁能量中一部分脱离场源向远处传播,而后再返回场源的现象,能量以电磁波或粒子(如阿尔法粒子、贝塔粒子等)的形式向外扩散。自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量,这种传送能量的方式被称为辐射。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。物体通过辐射所放出的能量,称为辐射能。辐射按伦琴 /小时(R)计算。辐射有一个重要特点,就是它是“对等的”。不论物体(气体)温度高低都向外辐射,甲物体可以向乙物体辐射,同时乙也可向甲辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。辐射本身是中性词,但某些物质的辐射可能会带来危害。

 

用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有其中μ和σ分别为屏蔽材料的磁导率和电导率。若电视频率f=100 MHz,对铜导体(σ=5.8×107/ ·m,μ≈μo=4π×10-7H/m)可求出d=0.00667mm。可见良导体的电磁屏蔽效果显著。如果是铁(σ=107/ ·m)则d=0.016mm。如果是铝(σ=3.54×107/ ·m)则d=0.0085mm。
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 )。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,从而造成谐振电路品质因素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。
在工频(50Hz)时,铜中的d=9.45mm,铝中的d=11.67mm。显然,采用铜、铝已很不适宜了,如用铁,则d=0.172mm,这时应采用铁磁材料。因为在铁磁材料中电磁场衰减比铜、铝中大得多。又因是低频,无需考虑Q值问题。可见,在低频情况下,电磁屏蔽就转化为静磁屏蔽。
电磁屏蔽和静电屏蔽有相同点也有不同点。相同点是都应用高电导率的金属材料来制作;不同点是静电屏蔽只能消除电容耦合,防止静电感应,屏蔽必须接地。而电磁屏蔽是使电磁场只能透入屏蔽体一薄层,借涡流消除电磁场的干扰,这种屏蔽体可不接地。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。

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