電磁屏蔽與吸波材料的應用

作者:劉順華 劉軍民 董星龍 段玉平來源:《電磁波屏蔽及吸波材料》日期:2019-6-25 7:50:41人氣:70
      伴隨著電子化、信息化的迅猛發展,電磁波作為信息傳播的重要載體,已經滲人生活的各個方面,電子產品已越來越廣泛應用于國民經濟以及家庭生活的各個領域,例如電視、電話、微波通信等都與電磁波息息相關s利用電驗波的熱效應人們發明了微波爐、行波加熱器、單模諧振腔加熱器等各種加熱設備。在工業、農業和日常生活中得到廣泛的使用.利用電磁波在不同介質中的傳播規律,人們可以用它來進行礦產資源的劫探和地震的預報。同時在醫療衛生方面也有許多重要的應用,如理療、診斷和治療惡性腫瘤等。

      無論軍事還是民用,信息的產生、傳遞、接收和處理都要依黃于電磁波作為載體。與此同時,信息時代電子電氣產品的廣泛應用形成了復雜的電磁環境,也帶來大量的負面效應,諸如電磁干擾(EMD.電磁信息的安全性和電磁輻射對人體健康帶來的危害等。人民生活水平的不斷提高,使得在追求生活高質量的同時,有關電磁輻射對人體的危害,也已經越來越引起人們的高度重視。

      電磁屏藏是抑制電磁干擾、實現電懲防護的有效手段之一。電磁屏蔽s 般是采用低電陽的金屬良導體,當電磁輻射由空氣射向金屬導體時,在金屬導體的表面將產生反射與折射現象,電磁屏蔽就是利用金屬導體對電磁輻射的反射效應與吸收效應來達到抑制電磁輻射的目的。文般來說,電磁屏戴主要有兩種目的:是防止或減少被屏蔽的物體對外界環境的電磁輻射:二是保護被屏蔽的物體防止外界福射的電磁干擾。屏蔽效能取決于反射衰減和吸收衰減數值的大小。對反射型電磁屏蔽機理和屏蔽材料的研究較為深人。

      電磁屏蔽的一個決定因素是反射衰減損耗,即反射效應。由于電磁感應在金屬表面產生感應電流,在該電流的作用下必然建立. -個新的電磁場,當新建電磁場的方向與人射電磁場的方向相反時,由于兩者的干涉作用必將使人射電磁場衰減,這就是所謂的反射衰減。

      所謂吸收衰減實質上就是金屬導體的熱損耗。當電磁波射入金屬導體表面時,因電磁感應而在金屬表面產生感應電流,即在導體趨膚效應F產生渦流,由于導體中有定電陽存在,這樣必然在金風屏蔽層內產生熱損耗。

      除了 反射衰成和吸校哀減外,多次發射也是電磁屏蔽的I種衰戰機理。多次反射是指電磁波在屏藏本內部界面之間的反射。這種機理要求屏蔽休內部大面積界面的存在,比如發泡材料、多孔材料或多層網結構。

11.1.1 微波暗室的屏蔽

      關f微波吸收材料和吸波暗室的發展最早可追溯到1953年,也正是在這一年吸波材料的研究開始走出實驗室,進人商業領域,同時第一一個微波暗室建成并開始應用于吸波性能測試。第二次世界大戰期間,吸波材科在雷達方面的應用變得越來越重要,德國和美國從吸波體的設計、制作和測試到性能改進開展了許多工作。

11.1.1.1屏 蔽暗寶的設計

      屏蔽暗室設計的主要任務是如何提高屏蔽效能,而其中的關鍵是正確選擇屏蔽材料和節點構造。

      屏蔽室的位置,從理論上講應盡量遠離干擾源,以減弱干擾的電場強度,但在實際工程中往往受到各種條件限制,特別是由于下擾因素常常發生變化,工作中也隨時可能出現新的強干擾源,因此在設計時,常需要假設附近有強干猶源的電場強度來考慮。

      屏蔽室常常設在建筑物的底層,同時還需要注意發射與接收設備的隔離,在多層建筑物中屏般察應遠離電梯向和通風機房等。為了節省屏蔽材料,在可能條件下外界電氣設備應盡量集中設置。

      屏蔽材料對屏版效能起著決定性的作用,因此在設計屏較暗章時,對屏蔽材料具有-定的要求和限制。比如說,要有良好的屏較衰減系數,通常采用磁導率和電導率比較大的材料:有良好的耐蝕性和機械強度,可采用有鍍層的金屬材料:經濟上要合算,具有較好的經濟性,安裝和使用要方便。植側量

      屏蔽材料可以分為板材和網材兩大類。板材厚度一般不小于0.5mm,且當頻率升離時,板材的屏蔽效能提高得很快。用板材作屏截室,施工比較嚴格,并且需要專門的通風設備。常用的屏敏材料及其性能參數如表11.1.1所示。

      網材屏蔽 一般不需要另設通風和采光等裝置,屏藏效能與網絲直徑和網孔大小均有關系。在平面波情況金屬網的屏蔽公式如下式所示。
表11.1.1 幾種常見電磁屏蔽材料的性能
大小不同、形狀相同的金屬網孔靜電屏蔽的效果會有不同,網孔越小,屏蔽效果越好。網孔邊長大小相同,但形狀不同的金屬網靜電屏蔽的效果也會不同,菱形網孔的屏蔽效果要優于方形網孔。同時,金屬網筒接地好壞、場源強弱對靜電屏蔽效果的影響也很大,如果接地良好,即使網孔比較大,場源較強,屏蔽效果也可能很好,特別是網孔很小,接地良好時幾乎可以做到完全屏蔽。

11.1.1.2 縫隙的處理

      屏蔽暗室一般由鋼板或銅板構成,但整個屏蔽暗室不可能由一整塊連續金屬板構成,這樣在使用上也往往不是很方便,必然存在縫隙或者通孔等結構,有時甚至要刻意在局部地方開活孔或者預留縫隙。這些縫隙或孔洞都會在很大程度上降低整個屏藏暗室的屏蔽效能,而且縫隙或孔洞的尺寸越大,頻率越高,則影響越嚴重。因此對這些縫隙的設計就顯得尤其重要。

      ①縫隙或接縫處門縫和暗室的其他接縫處都存在著嚴重的電磁泄漏問題,因此在門與屏蔽暗室墻壁之間需要保持良好的電氣連接,并用磷青銅彈簧片來保證。對于接縫處的屏蔽可以采用墊圈或墊片,利用柔性的、有彈力的金屬墊片或者導電橡膠墊片。屏蔽材料的焊接直接影響到屏蔽暗室的整體效果,對于不同的屏蔽結構和接縫焊點間距,其屏蔽性能也不同。但由于電磁屏蔽是在屏蔽材料的表面上通過電流,并由此電流產生磁通,從而使其具有磁屏蔽作用,因此不論板材或網材的屏蔽,均要求在各連接處有良好的電連接,以免出現連接處的電流通導性不良的情況,影響到屏蔽效能。

      ②孔洞屏蔽體上的孔洞 會造成屏蔽效能的降低??锥葱孤┡c多種因素有關,如場源的特性、離開場源的距離、電磁場的頻率、孔洞面積和孔洞形狀等。對于某一固定的場源而言,泄漏隨孔洞面積的增大而增加,在開孔面積相同的條件下,矩形孔又比圓形孔洞的泄漏大。所以,應該盡量減少孔洞的數量,減小孔洞的尺寸,使孔洞的最大尺寸遠小于信號波長,或者采用金屬網對孔洞進行屏蔽。如果要想在1GHz頻率時達到一50dB的屏蔽效能,網眼的尺寸應該小于22目。1此外,孔洞的形狀和布置應盡可能地不增加屏蔽體的磁阻和電阻。要道謝魚

      ③燈光屏蔽暗室內的燈光會對測試性能產生很大的影響,因此暗室內的燈具必須經過精心選擇,并且用多孔的或者帶有網眼的屏蔽材料進行包裹。

      ④電源線盡管對暗室進行了屏蔽,但還要設法抑制干擾波電流沿著屏蔽室的電源線泄漏。在電源線穿人屏蔽室的地方要架設濾波器支架,并在支架上安裝不同截止頻率的濾波器。這些濾波器是串連的,而且彼此之間是隔離的。;屏蔽室內的所有配電線都要采用穿管敷設,或者采用鉛皮電纜沿墻根敷設。當在屏蔽:室外設置電力變壓器時,其初級和次級線圈之間要加以屏蔽。能大

      ⑤大門門縫  在大型屏蔽室內,經常有大型實驗品進出,必須采取措施解決大門門縫的問題。從工藝布置上可以考慮將要求屏蔽的工作區設置在遠離大門的區域,此時可采用普通鋼板作大門,門縫可不做密封處理,從平面布置上考慮在工藝布置許可和不妨礙交通運輸的情況下,大門不直接對室外開放,而通過相鄰房間進入,用此時門縫可簡化處理,在門扇和門框上設置良好的電氣連接點,使大門的屏蔽效能與主屏蔽層相當。

聲明:本文源自 劉順華 劉軍民 董星龍 段玉平 編著的《電磁波屏蔽及吸波材料》第二版。文章內容版權等歸原作者,本站引用只是方面讀者了解 ,如需了解全部內容,請自行購買購買《電磁波屏蔽及吸波材料》原著。如需本站刪除相關信息,煩請告知,本站立即處理,謝謝。
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