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電磁屏蔽原理

　　抑制以場(chǎng)的形式造成干擾的有效方法是電磁屏蔽。所謂電磁屏蔽，就是以某種材料（導(dǎo)電或?qū)Т挪牧希┲瞥傻钠帘螝んw（實(shí)體的或非實(shí)體的）將需要屏蔽的區(qū)域封閉起來(lái)，形成電磁隔離，即其內(nèi)的電磁場(chǎng)不能越出這一區(qū)域，而外來(lái)的輻射電磁場(chǎng)不能進(jìn)入這一區(qū)域（或者進(jìn)出該區(qū)域的電磁能量將受到很大的衰減）?！　‰姶牌帘蔚淖饔迷硎抢闷帘误w對(duì)電磁能流的反射、吸收和引導(dǎo)作用。而這些作用是與屏蔽結(jié)構(gòu)表面上和屏蔽體內(nèi)感生的電荷、電流與極化現(xiàn)象密切相關(guān)的?！　?電磁屏蔽的類型　　電磁屏蔽按其屏蔽原理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。電場(chǎng)屏蔽包含靜電屏蔽和交變電場(chǎng)屏蔽；磁場(chǎng)屏蔽包含低頻磁場(chǎng)屏蔽和高頻磁場(chǎng)屏蔽。電磁屏蔽的類型如圖1所示。圖1 電磁屏蔽的類型　　2靜電屏蔽　　電磁場(chǎng)理論表明，置于靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體在靜電平衡的條件下，具有下列性質(zhì)：　?、賹?dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的電場(chǎng)為零；　?、趯?dǎo)體表面任何一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量的方向與該點(diǎn)的導(dǎo)體表面垂直；　?、壅麄€(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等位體；　?、軐?dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有靜電荷存在，電荷只能分部在導(dǎo)體的表面上?！　§o電屏蔽必須具有兩個(gè)基本要求：完整的屏蔽導(dǎo)體和良好的接地?！　?高頻磁場(chǎng)的屏蔽　　高頻磁場(chǎng)的屏蔽采用的是低電阻率的良導(dǎo)體材料，例如銅、鋁等，其屏蔽原理是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象在屏蔽體表面所產(chǎn)生的渦流的反磁場(chǎng)來(lái)達(dá)到屏蔽的目的，也就是說(shuō)，利用了渦流反磁場(chǎng)對(duì)原騷擾磁場(chǎng)的排斥作用來(lái)抑制或抵消屏蔽體外的磁場(chǎng)。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，閉合回路上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于穿過(guò)該回路的磁通量的時(shí)變化，即感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁通方向與原來(lái)磁通的變化方向相反。應(yīng)用楞次定律可以判斷感應(yīng)變率。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)引起感應(yīng)電流，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁通要阻止原來(lái)磁通的如圖2所示，當(dāng)高頻磁場(chǎng)穿過(guò)金屬板時(shí)，在金屬板中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而形成渦流。金屬板中的渦流電流產(chǎn)生的反向磁場(chǎng)將抵消穿過(guò)金屬板的原磁場(chǎng)，這就是感應(yīng)渦流產(chǎn)生的反磁場(chǎng)對(duì)原磁場(chǎng)的排斥作用。同時(shí)，感應(yīng)渦流產(chǎn)生的反磁場(chǎng)增強(qiáng)了金屬板側(cè)面的磁場(chǎng)，使磁力線在金屬板側(cè)面繞行而過(guò)。圖2 渦流效應(yīng)　　4電磁屏蔽　　通常所說(shuō)的屏蔽，一般指的是電磁屏蔽，即是指對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)加以屏蔽。電磁屏蔽般也是指用來(lái)防止高頻電磁場(chǎng)的影響的?！　≡诮蛔儓?chǎng)中，電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量總是同時(shí)存在的，只是在頻率較低的范圍內(nèi)，干擾一般發(fā)生在近場(chǎng)，而近場(chǎng)中隨著干擾源的特性不同，電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量有很大差別。高壓低電流源以電場(chǎng)為主，磁場(chǎng)分量可以忽略，這時(shí)就可以只考慮電場(chǎng)的屏蔽。而低壓大電流干擾源則以磁場(chǎng)為主，電場(chǎng)分量可以忽略，這時(shí)就可以只考慮磁場(chǎng)屏蔽?！　‰S著頻率增高，電磁輻射能力增加，產(chǎn)生輻射電磁場(chǎng)，并趨向于遠(yuǎn)場(chǎng)干擾，遠(yuǎn)場(chǎng)中的電場(chǎng)、磁場(chǎng)均不能忽略，因而就要對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)屏蔽即電磁屏蔽。高頻時(shí)即使在設(shè)備內(nèi)部也可能出現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)干擾，因此需要電磁屏蔽?！　∪缜八?，采用良導(dǎo)電材料，就能同時(shí)具有對(duì)電場(chǎng)和磁場(chǎng)（高頻）屏蔽的作用。由于高頻集膚效應(yīng)，對(duì)于良導(dǎo)體而言其集膚深度很小，因此電磁屏蔽體無(wú)需做得很厚，其厚度僅由工藝結(jié)構(gòu)及機(jī)械性能決定便可?！　‘?dāng)頻率在500kHz~30MHz范圍內(nèi)，屏蔽材料可選用鋁；而當(dāng)頻率大于30MHz，則可選用鋁、銅、銅鍍銀等。　　值得注意的是，電磁屏蔽在完成電磁隔離的同時(shí)，可能會(huì)給屏蔽體內(nèi)的場(chǎng)源或保護(hù)對(duì)象帶來(lái)一些不良影響。若屏蔽體內(nèi)是接在電壓源上的線圈，則電壓源所產(chǎn)生的電流隨著屏蔽體的出現(xiàn)而改變，這是由于線圈產(chǎn)生的場(chǎng)在屏蔽體內(nèi)表面上感應(yīng)出電流及電荷，這些電流和電荷產(chǎn)生的二次場(chǎng)反作用于線圈上，在線圈中產(chǎn)生附加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該附加感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)使線圈中的電流發(fā)生改變?！　∪羝帘误w內(nèi)是無(wú)源的線圈閉合電路，則在外部場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的作用下，電路內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。改變外場(chǎng)使有屏蔽及無(wú)屏蔽的電動(dòng)勢(shì)保持不變，在這兩種情況下，線圈中的電流是不同的，這是因?yàn)榫€圈中電流產(chǎn)生的場(chǎng)作用于屏蔽體，屏蔽體上電流、電荷產(chǎn)生的二次場(chǎng)反作用于線圈，或者說(shuō)屏蔽體把復(fù)阻抗引入線圈內(nèi)，從而改變了線圈中的電流。如果把線圈與外電路斷開(kāi)，使線圈內(nèi)電流始終為零而不產(chǎn)生電磁場(chǎng)，這時(shí)屏蔽體只起電磁隔作用而對(duì)其內(nèi)的線圈無(wú)影響。

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