电磁屏蔽一般可分为三种:静电屏蔽、静磁屏蔽和高频电磁场屏蔽。三种屏蔽的意图都是防止外界的电磁场进入到某个需求维护的区域中,原理都是运用屏蔽对外场的感应发生的效应来抵消外场的影响。可是由于所要屏蔽的场的特性不同,因而对屏蔽壳资料的要求和屏蔽作用也就不相同。
一、 静电屏蔽
静电屏蔽的意图是防止外界的静电场进入需求维护的某个区域。静电屏蔽依据的原理是:在外界静电场的作用下导体外表电荷将从头散布,直到导体内部总场强处处为零停止。接地的关闭金属壳是一种杰出的静电屏蔽设备。如图所示,接地的关闭金属壳把空间分割成壳内和壳外两个区域,金属壳维持在零电位。依据静电场的唯一性定理,能够证明:金属壳内的电场仅由壳内的带电体和壳的电位所确认,与壳外的电荷散布无关。当壳外电荷散布改动时,壳层外外表上的电荷散布随之改动,以确保壳内电场散布不变。因而,金属壳对内部区域具有屏蔽作用。壳外的电场仅由壳外的带电体和金属壳的电位以及无限远处的电位所确认,与壳内电荷散布无关。当壳内电荷散布改动时,壳层表里表的电荷散布随之改动,以确保壳外电场散布不变。因而,接地的金属壳对外部区域也具有屏蔽作用。在静电屏蔽中,金属壳接地是十分重要的。当壳内或壳外区域中的电荷散布改动时,经过接地线,电荷在壳层外外表和大地之间从头散布,以确保壳层电势稳定。从物理图画上看,由于在静电平衡时,金属内部不存在电场,壳表里的电场线被金属间隔,互相无联络,因而,导体壳有阻隔壳表里静电相互作用的效应。
假如金属壳未彻底关闭,壳上开有孔或缝,也相同具有静电屏蔽作用。在许多实践运用中,静电屏蔽设备常常是用金属丝织造成的金属网替代闭合的金属壳,即便一块金属板,一根金属线,亦有必定的静电屏蔽作用,仅仅屏蔽的作用不如金属壳。
在外电场的作用下,电荷在导体上的从头散布,在10-19秒数量级时刻内就可完结,因而对低频改动的电场,导体上的电荷有满意长的时刻来确保内部场强为零.所以静电屏蔽设备对缓慢改动的电场也有屏蔽作用。为了进步对改动电场的屏蔽作用,屏蔽物的电导率应大,接地线要短,与地的触摸要杰出。
身穿高压作业服的人,由于被铜丝织造的衣服所包裹,人体内的场强坚持为零,因而没有电流从人体中流过,人体是安全的。不过在作业者刚刚触摸高压线的一会儿高压服上的电荷有一个瞬时散布的进程,在这极小的时刻内人体会有时间短的弱小电场作用,一般作业者都能饱尝住这检测。静电屏蔽的特点是一般只考虑到对静电场的屏蔽,关闭导体的屏蔽作用是彻底的(即内部场强可到达真实等于零),对屏壁壳的厚度和电导率也无要求。只需在把低频沟通电场的屏蔽包含在静电屏蔽中时,总是期望屏蔽壳的电导率愈高愈好。
二、静磁屏蔽
静磁屏蔽的意图是防止外界的静磁场和低频电流的磁场进入到某个需求维护的区域,这时有必要用磁性介质做外壳。静磁屏蔽依据的原理可凭借并联磁路的概念来阐明。把一高磁导率的资料制成的球壳放在外磁场中,则铁壳壁与空腔中的空气能够当作是并联的磁路。由于空气的磁导率接近于1,而铁壳的磁导率至少有几千,所以空腔的磁阻比铁壳壁的磁阻大的多。这样一来,外磁场的磁感应通量中绝大部分将沿着铁壳壁内“经过”,“进入”空腔内部的磁通量是很少的,这就到达了磁屏蔽的意图。
外壳的厚度和磁导率对屏蔽作用有很显着的影响:外壳越厚、磁导率越高,屏蔽的作用就越好。因而,在分量和体积受到限制的情况下,常常选用磁导率高达几万的坡莫合金来做屏蔽壳,并且壳的各个部分要尽量结合严密,使磁路疏通。
假如要制作肯定的“静磁真空”,则能够运用超导体的“迈斯纳效应”。行将一块超导体放在外磁场中,其体内的磁感应强度永远为零。超导体是彻底抗磁体,具有最理想的静磁屏蔽作用,但现在还不能遍及运用。
手表为了防磁,在机芯外装一个铁质的衬套 也是一种屏蔽作用。
三、高频电磁场屏蔽
在火车车厢里,翻开半导体收音机,简直收不到电台的播送,这是由于车厢的蒙皮大部分是由铁皮制成,它起了屏蔽作用。
高频电磁场屏蔽是防止外界的高频电磁场进入到某个区域。由于电磁场的改动频率很高(例如百万赫兹或更高),场中导体上的感应电荷已不能再看作停止的了(导体不再处于静电平衡状况),因而有必要用电磁波在导体中的“贯穿深度”来阐明屏蔽的原理:当高频电磁波射向一导体外表,并进入外表后,它会在导体中感应出一个高频交变电流,此电流会激起一个新的电磁波,新激起的电磁波在导体内部与入射的电磁波相位相反、一起导体内电流的发生还导致入射波场能的耗费,成果使得导体内部总的电磁场根本上随深度呈指数衰减,能够用“贯穿深度”来表明衰减的程度。“贯穿深度”与入射电磁波的频率、导体的电导率及磁导率都有联系:频率越高、电导率越大、磁导率越大“贯穿深度”就越小。当壳罩壁的厚度大于贯穿深度时,壳罩就具有杰出的电磁屏蔽作用。高电导率或高磁导率资料制成的壳罩是一种杰出的电磁屏蔽设备。进步壳罩资料的电导率或磁导率,添加壳壁的厚度,能够进步电磁屏蔽的作用。
像铝、钢、铁这样的金属,1兆赫左右的电磁波在其间的“透入深度”约百分之几毫米,所以这些金属只需一张纸那么厚就根本能够屏蔽I兆赫的电磁波。尤其是铁,由于它的磁导率很高,故屏蔽作用特别好。如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界电磁场的搅扰然后防止杂音。音频馈线用屏蔽线也是这个道理。示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描。在金属屏蔽壳内部的元件或设备所发生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备。
高电导率资料制成的屏蔽物对低频磁场的屏蔽作用比较差。例如,在工频50赫时,铜的贯穿深度约为9.4毫米,薄壁铜壳的屏蔽作用很小。在实践运用中,常选用静磁屏蔽办法来屏蔽低频磁场。电磁屏蔽物接地后也能够屏蔽静电搅扰。电磁屏蔽物上不能随意开缝,由于电磁屏蔽还运用了涡电流的作用,若缝隙割断了涡电流的通路,屏蔽作用要下降。
远近场的区分
依据两类根根源的场随1/r(场点至源点的间隔)的改动来区分远近场,两类源在远近场的场特征及传达特性均有所不同。故远近场的区分满意以下准则:
近场:
远场:
电磁屏蔽资料:
挑选运用什么品种电磁密封衬垫时要考虑四个要素:屏蔽效能要求、有无环境密封要求、装置结构要求、本钱要求。按机理可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。
电场屏蔽
【屏蔽机理】:将电场感应当作散布电容间的耦合。
【规划关键】:
a、屏蔽板以接近受维护物为好,并且屏蔽板的接地有必要杰出!!!
b、屏蔽板的形状对屏蔽效能的凹凸有显着影响。全关闭的金属盒最好,但工程中很难做到!
c、屏蔽板的资料以良导体为好,但对厚度无要求,只需有满意的强度就可了。
有通风需求的屏蔽板
铝制蜂窝式通风板
磁场屏蔽
磁场屏蔽通常是指对直流或低频磁场的屏蔽,其作用比电场屏蔽和电磁场屏蔽要差的多。