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怎样做好电磁屏蔽

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浏览:次 2017-05-31 23:03:25

怎样做好电磁屏蔽 怎样做好电磁屏蔽   电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之1。大部份电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改。  1 选择屏蔽材料  屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量。屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容目的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之1至百万分之1,因此通经常使用分贝来表述屏蔽效能,这时候屏蔽效能的定义公式为:  SE = 20 lg ( E1/ E2 )   (dB)  用这个定义式只能测试屏蔽材料的屏蔽效能,而没法肯定应当使用甚么材料做屏蔽体。要肯定使用甚么材料制造屏蔽体,需要知道材料的屏蔽效能与材料的甚么特性参数有关。工程中实

  电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之1。大部份电磁兼容问题都可以通过电磁屏蔽来解决。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作,因此不需要对电路做任何修改。

  1 选择屏蔽材料

  屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量。屏蔽效能是没有屏蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容目的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之1至百万分之1,因此通经常使用分贝来表述屏蔽效能全自动落球冲击实验沙发坐垫冲击实验机机,这时候屏蔽效能的定义公式为:

  SE = 20 lg ( E1/ E2 )   (dB)

  用这个定义式只能测试屏蔽材料的屏蔽效能,而没法肯定应当使用甚么材料做屏蔽体。要肯定使用甚么材料制造屏蔽体,需要知道材料的屏蔽效能与材料的甚么特性参数有关。工程中实用的表征材料屏蔽效能的公式为:

  SE = A + R         (dB)

  式中的A称为屏蔽材料的吸取消耗,是电磁波在屏蔽材料中传播时产生的,计算公式为:

  A=3.34t(fμrσr)   (dB)

  t = 材料的厚度,μr = 材料的磁导率,σr = 材料的电导率,对特定的材料,这些都是已知的。f =被屏蔽电磁波的频率。

  式中的R称为屏蔽材料的反射消耗,是当电磁波入射到不同媒质的分界面时产生的,计算公式为:

  R=20lg(ZW/ZS)    (dB)

  式中,Zw=电磁波的波阻抗,Zs=屏蔽材料的特性阻抗。

  电磁波的波阻抗定义为电场份量与磁场份量的比值:Zw = E /H。在距离辐射源较近(<λ/2π,称为近场区)时,波阻抗的值取决于辐射源的性质、观测点到源的距离、介质特性等。若辐射源为大电流、低电压(辐射源电路的阻抗较低),则产生的电磁波的波阻抗小于377,称为低阻抗波,或磁场波。若辐射源为高电压,小电流(辐射源电路的阻抗较高),则波阻抗大于377,称为高阻抗波或电场波。关于近场区内波阻抗的具体计算公式本文不予论述,以避免冲淡主题,感兴趣的读者可以参考有关电磁场方面的参考书。当距离辐射源较远(>λ/2π,称为远场区)时,波波阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗,空气为377Ω。

  屏蔽材料的阻抗计算方法为:

  |ZS|=3.68×10⑺(fμr/σr) (Ω)

  f=入射电磁波的频率(Hz),μr=相对磁导率,σr=相对电导率

  从上面几个公式,就能够计算出各种屏蔽材料的屏蔽效能了,为了方便设计,下面给出1些定性的结论。

万能疲劳实验机  ● 在近场区设计屏蔽时,要分别斟酌电场波和磁场波的情况;

  ● 屏蔽电场波时,使用导电性好的材料,屏蔽磁场波时,使用导磁性好的材料;

  ●同1种屏蔽材料,对不同的电磁波,屏蔽效能使不同的,对日规漏电起痕实验电机场波的屏蔽效能最高,对磁场波的屏蔽效能最低,也就是说,门式数显电子拉力实验电机场波最容易屏蔽,磁场波最难屏蔽;

  ● 1般情况下,材料的导电性和导磁性越好,屏蔽效能越高;

  ● 屏蔽电场波时,屏蔽体尽可能靠近辐射源,屏蔽磁场源时,屏蔽体尽可能阔别磁场源;

  有1种情况需要特别注意,这就是1kHz以下的磁场波。这类磁场波1般由大电流辐射源产生,例如,传输大电流的电力线,大功率的变压器等。对这类频率很低的磁场,只能采取高导磁率的材料维卡软化点实验机进行屏蔽,经常使用的材料是含镍80%左右的坡莫合金。

  2 孔洞和缝隙的电磁泄漏与对策

  1般除低频磁场外,大部份金属材料可以提供100dB以上的屏蔽效能。但在实际中,常见的情况是金属做成的屏蔽体,并没有这么高的屏蔽效能,乃至几近没有屏蔽效能。这是由于许多设计人员没有了解电磁屏蔽的关键。

  首先,需要了解的是电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有关系。这与静电场的屏蔽不同,在静电中,只要将屏蔽体接地,就可以够有效地屏蔽静电场。而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否微控万能材料实验机无关,这是必须明确的。

  电磁屏蔽的关键点有两个,1个是保工频振动实验机证屏蔽体的导电连续性,即全部屏蔽体必须是1个完全的、连续的导电体。另外一点是不能有穿过机箱的导体。对1个实际的机箱,这两点实现起来都非常困难。

  首先,1个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝:透风口、显示口、安装各种调理杆的开口、不同部份结合的缝隙等。屏蔽设计的主要内容就是如何妥善处理这些孔缝,同时不会影响机箱的其他性能(美观、可维性、可靠性)。

  其次,机箱上总是会有电缆穿出(入),最少会有1条电源电缆。这些电缆会极大地危害屏蔽体,使屏蔽体的屏蔽效能下降数10分贝。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之1(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)。

  当电磁波入射到1个孔洞时,其作用相当于1个偶极天线(图1),当孔洞的长度到达&lambd插头弯折实验机a;/2时,其辐射效力最高(与孔洞的宽度无关),也就是说,它可以将鼓励孔洞的全部能量辐射出去。

  对1个厚度为0材料上的孔洞,在远场区中,最坏情况下(造成最大泄漏的极化方向)的屏蔽效能(实际情况下屏蔽效双数显控制材料实验性能可能会更大1些)计算公式为:

  SE=1环块式磨擦磨损实验机00 - 20lg安布内科振动实验机L - 20lg f + 20lg [1 + 2.3lg(L/H)]   (dB)

  若 L ≥λ/2,SE = 0 (dB)

vfdm振动实验机  式中各量:L = 缝隙的长度(mm),H = 缝隙的宽度(mm),f = 入射电磁波的频率(MHz)。

  在近场区,孔洞的泄漏还与辐射源的特性有关。当辐射源是电场源时,孔洞的泄漏比远场时小(屏蔽效能高压力交变实验机),而当辐射源是磁场源时,孔洞的泄漏比远场时要大(屏蔽效能低)。近场区,孔洞的电磁鞋底耐折实验机屏蔽计算公式为:

  若ZC >(7.9/D·f):

  SE = 48 + 20lg ZC - 20lgL&midd皮革磨擦色牢度实验机ot;f+ 20lg [1 + 2.3lg (L/H) ]

  若Zc&l300kn万能材料实验机t;(7.9/D·f):

  SE = 20lg [ (D/L) + 20lg (1 + 2.3lg金属剪切实验机 (L/H) ]

  式中:Zc=辐射源电路的阻抗(Ω),

  D = 孔洞到辐射源的距离(m),

  L、H = 孔洞长、宽(mm),

  f = 电磁波的频率(MHz)

  说明:

  ● 在第2个公式中,屏蔽效能与电磁波的频率没有关系。

  ● 大多数情况下,电路满足第1个公式的条件,这时候的屏蔽效能大于第2中条件下的屏蔽效能。

  ● 第2个条件中,假定辐射源是纯磁场源,因此可以认为是1种在最坏条件下,对屏蔽效能的守旧计算。

  ●对磁场源,屏蔽效能与孔洞到辐射源的距离有关,距离越近,则泄漏越大。这点在设计时1定要注意,磁场辐射源1定要尽可能阔别孔洞。

  多个孔洞的情况

  当N个尺寸相同的孔洞排列在1起,并且相距很近(距离小于λ/2)时,酿成的屏蔽效能降落为20lgN1/2。在不同面上的孔洞不会增加泄漏,由于其辐射方向不同,这个特点可以在设计中用来避免某1个面的辐射过强。

  除使孔洞的尺寸远小于电磁波的波长,用辐射源尽可能阔别孔洞等方法减小孔洞泄漏以老化实验机外,增加孔洞的深度也能够减小孔洞的泄漏,这就是截止波导的原理。

  1般情况下,屏蔽机箱上不同部份的结合处不可能完全接触,只能在某些点接触上,这构成了1个孔洞阵列。缝隙是造成屏蔽机箱屏蔽效能降级的主要缘由之1。减小缝隙泄漏的方法有:

  ●增加导电接触点、减小缝隙的宽度,例如使用机械加工的手段(如用铣床加工接触表面)来增加接触面的平整度,增抓紧固件(螺钉、铆钉)的密度;

  ●安全帽下颏带强度侧向刚性实验机 加橡胶磨耗实验机大两块金属板之间的堆叠面积;

  ●使用电磁密封衬垫,电磁密封衬垫是1种弹性的导电材料。如果在缝隙处安装上连续的电磁密封衬垫,那末,对电磁波而言,就犹如在液体容器的盖子上使用了橡胶密封衬垫后不会产生液体泄漏1样,不会产生电磁波的泄漏。

  3 穿过屏蔽体的导体的处理

  造成屏蔽体失效的另外一个主要缘由是穿过屏蔽体的导体。在实际中,很多结构上很周密的屏蔽机箱(机柜)就是由于有导体直接穿过屏蔽箱而致使电磁兼容实验失败,这是缺少电磁兼容经验的设计师感到困惑的典型问题之1。

  判断这类问题的方法是将装备上在实验中没有必要连接的电缆拔下,如果电磁兼容问题消失,说明电缆是致使问题的因素。解决这个问题有两个方法:

  ●对传输频率较低的信号的电缆,在电缆的端口处使用低通滤波器,滤除电缆上没必要要的高频频率成份,减小电缆产生的电磁辐射(由于高频电流最容易辐射)。这一样也能避免电缆上感应到的环境噪声传进装备内的电路。

  ●对传输频率较高的信号的电缆,低通滤波器可能会致使信号失真,这时候只能采取屏蔽的方法。但要注意屏蔽电缆塑料加热变形vicat温度实验机的屏蔽层要360°搭接,这常常是很难的。

  在电缆端口安装低通滤波器有两个方法

  ●安装在线路板上,这类方法的优点是经济,缺点是高频滤波效果欠佳。明显,这个缺点对这类用处的滤波光纤光缆拉力实验机器是10分致命的,由于,大家使用滤波器的目的就是滤除容易致使辐射堆码强度实验机的高频信号,或空间的高频电磁波在电缆上感应的电流。

  ●安装在面板上,这类滤波器直接安装在屏蔽机箱的金属面板上,如馈通滤波器、滤波阵列板、滤波连接器等。由于直接安装在金属面板上,滤波器的输入、输出之间完全隔离,接地良好,导线上的干扰在机箱端口上被滤除,因此滤波效果10分理想。缺点是安装需要1定的结构配合,这必须在设计早期进行斟酌。

  由于现代电子装备的工作频率愈来愈高,对付的电磁干扰频率也愈来愈高,因此在面板上安装干扰滤波器成为1种趋势。1种使用10分方便、性能10分优越的器件就是滤波连接器。滤波连接器的外形与普通连接器的外形完全相同,可以直代替换。它的每根插针或孔上有1个低通滤波器。低通滤波器可以是简单的单电容电路,也能够是较复杂的电路。

木材人造板实验机  解决电缆上干扰的1个10分简单的方法是在电缆上套1个铁氧体磁环,这个方法虽然常常有效,但是有1些条件。许多人对铁氧体寄与了45度燃烧实验机太高希望,只要1遇到电缆辐射的问题,就在电排挤导线拉力实验卧式拉伸实验机机缆上套铁氧体,常常会失望。铁氧体磁环的效果预测公式为:

  共模辐射改良 =20lg(加磁环后的共模环路阻抗/加磁环前的共模环路阻抗)

  例如,如果没加铁氧体时的共模环路阻抗为100Ω,加了铁氧体以后为1000Ω,则共模辐射改良为20dB。

  说明:有时套上铁氧体后,电磁辐射并没有明显的改良,这其实不1定是铁氧体没有起作用,而多是除这根电缆之外,还有其他辐射源。

  在电缆上使用铁氧体磁环时,要注意以下1些问题:

  ● 磁环的内径尽屈挠度实验机量小

  ● 磁环的壁尽可能厚

  ● 磁环尽可能长

  ● 磁环尽可能安装在电缆的端头处

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