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电磁屏蔽与吸波材料的应用

作者:刘顺华 刘军民 董星龙 段玉平来源:《电磁波屏蔽及吸波材料》日期:2019-6-25 7:50:41人气:41
      伴随着电子化、信息化的迅猛发展,电磁波作为信息传播的重要载体,已经渗人生活的各个方面,电子产品已越来越广泛应用于国民经济以及家庭生活的各个领域,例如电视、电话、微波通信等都与电磁波息息相关s利用电验波的热效应人们发明了微波炉、行波加热器、单模谐振腔加热器等各种加热设备。在工业、农业和日常生活中得到广泛的使用.利用电磁波在不同介质中的传播规律,人们可以用它来进行矿产资源的劫探和地震的预报。同时在医疗卫生方面也有许多重要的应用,如理疗、诊断和治疗恶性肿瘤等。

      无论军事还是民用,信息的产生、传递、接收和处理都要依黄于电磁波作为载体。与此同时,信息时代电子电气产品的广泛应用形成了复杂的电磁环境,也带来大量的负面效应,诸如电磁干扰(EMD.电磁信息的安全性和电磁辐射对人体健康带来的危害等。人民生活水平的不断提高,使得在追求生活高质量的同时,有关电磁辐射对人体的危害,也已经越来越引起人们的高度重视。

      电磁屏藏是抑制电磁干扰、实现电懲防护的有效手段之一。电磁屏蔽s 般是采用低电阳的金属良导体,当电磁辐射由空气射向金属导体时,在金属导体的表面将产生反射与折射现象,电磁屏蔽就是利用金属导体对电磁辐射的反射效应与吸收效应来达到抑制电磁辐射的目的。文般来说,电磁屏戴主要有两种目的:是防止或减少被屏蔽的物体对外界环境的电磁辐射:二是保护被屏蔽的物体防止外界福射的电磁干扰。屏蔽效能取决于反射衰减和吸收衰减数值的大小。对反射型电磁屏蔽机理和屏蔽材料的研究较为深人。

      电磁屏蔽的一个决定因素是反射衰减损耗,即反射效应。由于电磁感应在金属表面产生感应电流,在该电流的作用下必然建立. -个新的电磁场,当新建电磁场的方向与人射电磁场的方向相反时,由于两者的干涉作用必将使人射电磁场衰减,这就是所谓的反射衰减。

      所谓吸收衰减实质上就是金属导体的热损耗。当电磁波射入金属导体表面时,因电磁感应而在金属表面产生感应电流,即在导体趋肤效应F产生涡流,由于导体中有定电阳存在,这样必然在金風屏蔽层内产生热损耗。

      除了 反射衰成和吸校哀减外,多次发射也是电磁屏蔽的I种衰战机理。多次反射是指电磁波在屏藏本内部界面之间的反射。这种机理要求屏蔽休内部大面积界面的存在,比如发泡材料、多孔材料或多层网结构。

11.1.1 微波暗室的屏蔽

      关f微波吸收材料和吸波暗室的发展最早可追溯到1953年,也正是在这一年吸波材料的研究开始走出实验室,进人商业领域,同时第一一个微波暗室建成并开始应用于吸波性能测试。第二次世界大战期间,吸波材科在雷达方面的应用变得越来越重要,德国和美国从吸波体的设计、制作和测试到性能改进开展了许多工作。

11.1.1.1屏 蔽暗宝的设计

      屏蔽暗室设计的主要任务是如何提高屏蔽效能,而其中的关键是正确选择屏蔽材料和节点构造。

      屏蔽室的位置,从理论上讲应尽量远离干扰源,以减弱干扰的电场强度,但在实际工程中往往受到各种条件限制,特别是由于下扰因素常常发生变化,工作中也随时可能出现新的强干扰源,因此在设计时,常需要假设附近有强干犹源的电场强度来考虑。

      屏蔽室常常设在建筑物的底层,同时还需要注意发射与接收设备的隔离,在多层建筑物中屏般察应远离电梯向和通风机房等。为了节省屏蔽材料,在可能条件下外界电气设备应尽量集中设置。

      屏蔽材料对屏版效能起着决定性的作用,因此在设计屏較暗章时,对屏蔽材料具有-定的要求和限制。比如说,要有良好的屏較衰减系數,通常采用磁导率和电导率比较大的材料:有良好的耐蚀性和机械强度,可采用有镀层的金属材料:经济上要合算,具有较好的经济性,安装和使用要方便。植侧量

      屏蔽材料可以分为板材和网材两大类。板材厚度一般不小于0.5mm,且当频率升离时,板材的屏蔽效能提高得很快。用板材作屏截室,施工比较严格,并且需要专门的通风设备。常用的屏敏材料及其性能参数如表11.1.1所示。

      网材屏蔽 一般不需要另设通风和采光等装置,屏藏效能与网丝直径和网孔大小均有关系。在平面波情况金属网的屏蔽公式如下式所示。
表11.1.1 几种常见电磁屏蔽材料的性能
大小不同、形状相同的金属网孔静电屏蔽的效果会有不同,网孔越小,屏蔽效果越好。网孔边长大小相同,但形状不同的金属网静电屏蔽的效果也会不同,菱形网孔的屏蔽效果要优于方形网孔。同时,金属网筒接地好坏、场源强弱对静电屏蔽效果的影响也很大,如果接地良好,即使网孔比较大,场源较强,屏蔽效果也可能很好,特别是网孔很小,接地良好时几乎可以做到完全屏蔽。

11.1.1.2 缝隙的处理

      屏蔽暗室一般由钢板或铜板构成,但整个屏蔽暗室不可能由一整块连续金属板构成,这样在使用上也往往不是很方便,必然存在缝隙或者通孔等结构,有时甚至要刻意在局部地方开活孔或者预留缝隙。这些缝隙或孔洞都会在很大程度上降低整个屏藏暗室的屏蔽效能,而且缝隙或孔洞的尺寸越大,频率越高,则影响越严重。因此对这些缝隙的设计就显得尤其重要。

      ①缝隙或接缝处门缝和暗室的其他接缝处都存在着严重的电磁泄漏问题,因此在门与屏蔽暗室墙壁之间需要保持良好的电气连接,并用磷青铜弹簧片来保证。对于接缝处的屏蔽可以采用垫圈或垫片,利用柔性的、有弹力的金属垫片或者导电橡胶垫片。屏蔽材料的焊接直接影响到屏蔽暗室的整体效果,对于不同的屏蔽结构和接缝焊点间距,其屏蔽性能也不同。但由于电磁屏蔽是在屏蔽材料的表面上通过电流,并由此电流产生磁通,从而使其具有磁屏蔽作用,因此不论板材或网材的屏蔽,均要求在各连接处有良好的电连接,以免出现连接处的电流通导性不良的情况,影响到屏蔽效能。

      ②孔洞屏蔽体上的孔洞 会造成屏蔽效能的降低。孔洞泄漏与多种因素有关,如场源的特性、离开场源的距离、电磁场的频率、孔洞面积和孔洞形状等。对于某一固定的场源而言,泄漏随孔洞面积的增大而增加,在开孔面积相同的条件下,矩形孔又比圆形孔洞的泄漏大。所以,应该尽量减少孔洞的数量,减小孔洞的尺寸,使孔洞的最大尺寸远小于信号波长,或者采用金属网对孔洞进行屏蔽。如果要想在1GHz频率时达到一50dB的屏蔽效能,网眼的尺寸应该小于22目。1此外,孔洞的形状和布置应尽可能地不增加屏蔽体的磁阻和电阻。要道谢鱼

      ③灯光屏蔽暗室内的灯光会对测试性能产生很大的影响,因此暗室内的灯具必须经过精心选择,并且用多孔的或者带有网眼的屏蔽材料进行包裹。

      ④电源线尽管对暗室进行了屏蔽,但还要设法抑制干扰波电流沿着屏蔽室的电源线泄漏。在电源线穿人屏蔽室的地方要架设滤波器支架,并在支架上安装不同截止频率的滤波器。这些滤波器是串连的,而且彼此之间是隔离的。;屏蔽室内的所有配电线都要采用穿管敷设,或者采用铅皮电缆沿墙根敷设。当在屏蔽:室外设置电力变压器时,其初级和次级线圈之间要加以屏蔽。能大

      ⑤大门门缝  在大型屏蔽室内,经常有大型实验品进出,必须采取措施解决大门门缝的问题。从工艺布置上可以考虑将要求屏蔽的工作区设置在远离大门的区域,此时可采用普通钢板作大门,门缝可不做密封处理,从平面布置上考虑在工艺布置许可和不妨碍交通运输的情况下,大门不直接对室外开放,而通过相邻房间进入,用此时门缝可简化处理,在门扇和门框上设置良好的电气连接点,使大门的屏蔽效能与主屏蔽层相当。

声明:本文源自 刘顺华 刘军民 董星龙 段玉平 编著的《电磁波屏蔽及吸波材料》第二版。文章内容版权等归原作者,本站引用只是方面读者了解 ,如需了解全部内容,请自行购买购买《电磁波屏蔽及吸波材料》原著。如需本站删除相关信息,烦请告知,本站立即处理,谢谢。
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