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電磁屏蔽
當(dāng)電磁波到達(dá)屏蔽體表面時,由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續(xù),對入射波產(chǎn)生的反射。這種反射不要求屏蔽材料必須有一定的厚度,只要求交界面上的不連續(xù);b、未被表面反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量,在體內(nèi)向前傳播的過程中,被屏蔽材料所衰減。也就是所謂的吸收;因為縫隙或孔洞是否會泄漏電磁波,取決于縫隙或孔洞相對于電磁波波長的尺寸。c、在屏蔽體內(nèi)尚未衰減掉的剩余能量,傳到材料的另一表面時,遇到金屬-空氣阻抗不連續(xù)的交界面,會形成再次反射,并重新返回屏蔽體內(nèi)。這種反射在兩個金屬的交界面上可能有多次的反射。總之,電磁屏蔽體對電磁的衰減主要是基于電磁波的反射和電磁波的吸收。
為了得到有效的屏蔽作用,屏蔽層的厚度必須接近于屏蔽物質(zhì)內(nèi)部的電磁波波長(λ=2πd)。如在收音機(jī)中,若f=500kHz,則在銅中d=0.094mm(λ=0.59mm)。在鋁中d=0.12mm(λ=0.75mm)。所以在收音機(jī)中用較薄的銅或鋁材料已能得到良好的屏蔽效果。因為電視頻率更高,透入深度更小些,所需屏蔽層厚度可更薄些,如果考慮機(jī)械強(qiáng)度,要有必要的厚度。在高頻時,由于鐵磁材料的磁滯損耗和渦流損失較大,從而造成諧振電路品質(zhì)因素Q值的下降,故一般不采用高磁導(dǎo)率的磁屏蔽,而采用高電導(dǎo)率的材料做電磁屏蔽。在電磁材料中,因趨膚電流是渦電流,故電磁屏蔽又叫渦流屏蔽。⑵當(dāng)干擾電磁波的頻率較低時,要采用高導(dǎo)磁率的材料,從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部,防止擴(kuò)散到屏蔽的空間去。
在工頻(50Hz)時,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,這時應(yīng)采用鐵磁材料。因為在鐵磁材料中電磁場衰減比銅、鋁中大得多。又因是低頻,無需考慮Q值問題??梢?,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也有不同點。相同點是都應(yīng)用高電導(dǎo)率的金屬材料來制作;電電磁屏蔽和靜電屏蔽的比較磁屏蔽和靜電屏蔽有相同點也有不同點。不同點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。而電磁屏蔽是使電磁場只能透入屏蔽體一薄層,借渦流消除電磁場的干擾,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起靜電屏蔽作用。
電磁屏蔽室
電磁屏蔽室就是利用屏蔽材料阻隔或削弱被屏蔽區(qū)域與外界的電磁能量傳播。電磁屏蔽的原理是利用屏蔽體對電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo),它與屏蔽結(jié)構(gòu)表面和屏蔽體內(nèi)部產(chǎn)生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)。電磁屏蔽室按照其原理分為電場屏蔽(靜電屏蔽和交變電場屏蔽)、磁場屏蔽(低頻磁場和高頻磁場屏蔽)和電磁場屏蔽(電磁波的屏蔽)。通常所說的電磁屏蔽室是指后一種,就是對電場和磁場同時進(jìn)行屏蔽。隨著數(shù)值計算方法的不斷完善,有限元法及有限時域差分法已開始被用于復(fù)雜屏蔽體效能的計算。
按照屏蔽作用原理,屏蔽體對屏蔽效能的貢獻(xiàn)分為3部分:
(1)屏蔽體表面因阻抗失配引起的反射損耗;
(2)電磁波在屏蔽材料內(nèi)部傳輸時,電磁能量被吸收引起傳輸損耗或吸收損耗;
(3)電磁波在屏蔽材料內(nèi)壁面之間多次反射引起的多次反射損耗。
由此可以得到影響材料屏蔽效能的3個基本因素,即材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率及材料厚度。這也是屏蔽材料研究本身所必須關(guān)注的問題和突破口。當(dāng)然,對于電磁屏蔽體結(jié)構(gòu),其電磁屏蔽室作用還與結(jié)構(gòu)、形狀、氣密性等有關(guān),對于具體問題,還需要考慮被屏蔽的電磁波頻率、場源性質(zhì)等。有時為了增強(qiáng)屏蔽效果,還可采用多層屏蔽體,其外層一般采用電導(dǎo)率高的材料,以加大反射作用,而其內(nèi)層則采用磁導(dǎo)率高的材料,以加大渦流效應(yīng)。