電磁屏蔽的原理

許多人不了解電磁屏蔽的原理，認(rèn)為只要用金屬做一個(gè)箱子，然后將箱子接地，就能夠起到電磁屏蔽的作用。在這種概念指導(dǎo)下結(jié)果是失敗。因?yàn)?，電磁屏蔽與屏蔽體接地與否并沒(méi)有關(guān)系。真正影響屏蔽體屏蔽效能的只有兩個(gè)因素：一個(gè)是整個(gè)屏蔽體表面必須是導(dǎo)電連續(xù)的，另一個(gè)是不能有直接穿透屏蔽體的導(dǎo)體。屏蔽體上有很多導(dǎo)電不連續(xù)點(diǎn)，主要的一類是屏蔽體不同部分結(jié)合處形成的不導(dǎo)電縫隙。這些不導(dǎo)電的縫隙就產(chǎn)生了電磁泄漏，如同流體會(huì)從容器上的縫隙上泄漏一樣。解決這種泄漏的一個(gè)方法是在縫隙處填充導(dǎo)電彈性材料，消除不導(dǎo)電點(diǎn)。這就像在流體容器的縫隙處填充橡膠的道理一樣。這種彈性導(dǎo)電填充材料就是電磁密封襯墊。因常用磁導(dǎo)率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做屏蔽層，故靜磁屏蔽又叫鐵磁屏蔽。在許多文獻(xiàn)中將電磁屏蔽體比喻成液體密封容器，似乎只有當(dāng)用導(dǎo)電彈性材料將縫隙密封到滴水不漏的程度才能夠防止電磁波泄漏。實(shí)際上這是不確切的。因?yàn)榭p隙或孔洞是否會(huì)泄漏電磁波，取決于縫隙或孔洞相對(duì)于電磁波波長(zhǎng)的尺寸。當(dāng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于開(kāi)口尺寸時(shí)，并不會(huì)產(chǎn)生明顯的泄漏。

渦流的屏蔽效應(yīng)

當(dāng)交變電磁場(chǎng)通過(guò)金屬材料表面或由金屬材料所包圍的孔眼時(shí)，金屬材料會(huì)因感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)形成渦流，這渦流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)恰好與原來(lái)的磁場(chǎng)方向相反，抵消了部分原磁場(chǎng)，從而起到屏蔽作用。金屬材料的顛倒率越高，產(chǎn)生的渦流越大，屏蔽作用越好。實(shí)質(zhì)是金屬材料具有一定的電阻，渦流所產(chǎn)生的焦耳熱消耗了入射電磁場(chǎng)的能量，起到屏蔽作用。電磁屏蔽不但要求有良好的接地，而且要求屏蔽體具有良好的導(dǎo)電連續(xù)性，對(duì)屏蔽體的導(dǎo)電性要求要比靜電屏蔽高得多。

1、屏蔽體外側(cè)。由線圈工作電流所產(chǎn)生的磁力線和由屏蔽體感生電流所產(chǎn)生的磁力線方向相反，部分相互抵消，起到屏蔽作用。屏蔽體外側(cè)的磁力線是線圈磁力線的一部分，屏蔽體感生電流的磁力線少于線圈所產(chǎn)生的磁力線，即屏蔽體外側(cè)的磁力線不會(huì)被全部抵消。

2、線圈外側(cè)、屏蔽體內(nèi)側(cè)。線圈工作電流的產(chǎn)生的磁力線與屏蔽體感生電流所產(chǎn)生的磁力線方向相反，該區(qū)域內(nèi)由于屏蔽體的介入，磁力線更為密集，磁場(chǎng)更強(qiáng)。

3、線圈內(nèi)側(cè)。線圈產(chǎn)生的磁力線和屏蔽體感生電流所產(chǎn)生的磁力線在線圈內(nèi)側(cè)，方向又變?yōu)橄喾?，說(shuō)明屏蔽體會(huì)使穿越線圈內(nèi)側(cè)的磁通量減少，即線圈的自感量減小。

電磁屏蔽

在通信方面屏蔽就是對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離，以控制電場(chǎng)、磁場(chǎng)和電磁波由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射。常選擇有較高的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率的導(dǎo)體作為屏蔽物的材料。因?yàn)楦邔?dǎo)電性材料在電磁波的作用下將產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流。這些電流按照楞次定律將削弱電磁波的透入。合理地使用電磁屏蔽，可以抑制外來(lái)高頻電磁波的干擾，也可以避免作為干擾源去影響其他設(shè)備。采用的金屬網(wǎng)孔愈密，直到采用整體的金屬殼，屏蔽的效果愈好，但所費(fèi)材料愈多。

高導(dǎo)磁性的材料可以引導(dǎo)磁力線較多地通過(guò)這些材料，而減少被屏蔽區(qū)域中的磁力線。屏蔽物通常是接地的，以免積累電荷的影響。電磁波向大塊金屬透入時(shí)將不斷衰減，直到衰減為零。衰減的程度隨著材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率及電磁波頻率的增加而加大。在空間防護(hù)區(qū)內(nèi)，有屏蔽體存在時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)（E0或H0）與無(wú)屏蔽體存在時(shí)的場(chǎng)強(qiáng)（E或H）的比值，即E0/H0或E/H就稱為屏蔽系數(shù)。屏蔽的要求較高時(shí)往往采用多層屏蔽。

在工頻（50Hz）時(shí)，銅中的d=9.45mm，鋁中的d=11.67mm。顯然，采用銅、鋁已很不適宜了，如用鐵，則d=0.172mm，這時(shí)應(yīng)采用鐵磁材料。因?yàn)樵阼F磁材料中電磁場(chǎng)衰減比銅、鋁中大得多。又因是低頻，無(wú)需考慮Q值問(wèn)題?？梢?jiàn)，在低頻情況下，電磁屏蔽就轉(zhuǎn)化為靜磁屏蔽。電磁屏蔽和靜電屏蔽有相同點(diǎn)也有不同點(diǎn)。相同點(diǎn)是都應(yīng)用高電導(dǎo)率的金屬材料來(lái)制作；不同點(diǎn)是靜電屏蔽只能消除電容耦合，防止靜電感應(yīng)，屏蔽必須接地。隨著工業(yè)產(chǎn)品的高頻化和國(guó)際化，在日本，電磁屏蔽技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)變得越來(lái)越有必要。而電磁屏蔽是使電磁場(chǎng)只能透入屏蔽體一薄層，借渦流消除電磁場(chǎng)的干擾，這種屏蔽體可不接地。但因用作電磁屏蔽的導(dǎo)體增加了靜電耦合，因此即使只進(jìn)行電磁屏蔽，也還是接地為好，這樣電磁屏蔽也同時(shí)起靜電屏蔽作用。