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电磁干扰及电磁屏蔽的研究与分析 引言 随着现代电子工业的高速发展和电子、电器产品的普遍使用,电磁干扰已成为一种新的社会公害。一方面,电磁辐射会影响人们的身体健康,并且会对周围的电子仪器设备造成严重干扰,使它们的工作程序发生紊乱,产生错误动作;另一方面,电磁辐射会泄露信息,使计算机等仪器无信息安全保障。为防止电磁辐射造成的干扰与泄露,采用电磁屏蔽是主要防范方法之一。[1] 摘要 简单介绍了电磁干扰现象,电磁屏蔽的原理,电磁屏蔽的材料及措施,并对生活中的电磁现象进行了分析 关键词 电磁干扰电磁屏蔽绿色植物电磁波 KEYWORDS:ElectromagneticinterferenceElectromagneticshieldingGreenplantsElectromagneticwave 正文 电磁干扰 所谓电磁干扰(ElectromagneticInterference),简称EMI,是指任何能使设备或系统性能降级的电磁现象。 电磁干扰的类型 电磁干扰,有传导干扰和辐射干扰两种。传导干扰主要是电子设备产生的干扰信号通过导电介质或公共电源线互相产生干扰;辐射干扰是指电子设备产生的干扰信号通过空间耦合把干扰信号传给另一个电网络或电子设备。 电磁屏蔽 电磁屏蔽是电磁兼容技术的主要措施之一。即用金属屏蔽材料将电磁干扰源封闭起来,使其外部电磁场强度低于允许值的一种措施;或用金属屏蔽材料将电磁敏感电路封闭起来,使其内部电磁场强度低于允许值的一种措施。电磁屏蔽效能是在电磁场中同一地点无屏蔽时的电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比。屏蔽效能se包括吸收损失、反射损失和多次反射损失组成。[2]如图1所示。 即:SE=A+R=B(1) 各项计算如表1所示。对表1我们要注意以下几点: (1)电场强度与磁场强度之比成为波阻抗,它决定了耦合效率,也决定了导体的屏蔽效能。 图1屏蔽对入射波衰减示意图 损耗类别计算公式吸收损失/dBA=131.43t反射损失 /dB远场(d>2nλ)R=108.1-10lg()近场磁场(d<2nλ)R=74.6-10lg()近场电场(d<2nλ)R=141.7-10lg()内部多重反射损失/dBB=20lg[1-()^2x(cos0.23A-Jsin0.23A)X]注:d屏蔽材料厚度(m);f频率(Hz);—屏蔽材料相对磁导率;;D—屏蔽体到源的距离;—空气的电磁波阻抗(Ω)。 (2)由表中公式可以看出,吸收损失与屏蔽体的厚度有关;反射损失与屏蔽体的厚度无关,而材料导电性愈好反射愈大,且与屏蔽体所处的位置有关。 (3)不同情况下的损失对屏蔽效能所起的主要作用是不同的,当屏蔽体很薄(小于)或在低频情况下,反射损失大于吸收损失,这时反射损失是屏蔽效能的主要因素,随着频率的增加,反射损失下降;电磁波在屏蔽材料内经过第一次传播到达第二分界面时,场强已很小,再由此返回第一界面,电磁波能量就更小了,多次反射后场强变得极小。因此当吸收损耗较大时(一般>10dB),多次反射损耗即可忽略不计。但在屏蔽层较薄或频率较低时,吸收损耗很小,一般在A<10dB日寸,多次反射作用对屏蔽效能的影响就必须计算。 (4)屏蔽效能还和电磁波在良导体中的衰减速度及涡流效应有关。电磁波在良导体中的衰减速度用集肤深度表示:[3] 由上式可以看出频率高则集肤深度小,就是说屏蔽效果相同时,频率高,则屏蔽体厚度就小。当厚度小时,a就小,这时式(1)主要决定于b和R项,R与厚度无关,B是a的函数,a越小侧b就越小。另外屏蔽效能还受到涡流效应的影响。在外界电磁场作用下,屏蔽体内感应的电流产生一个电磁场,后者抵偿了引起电流的外界电磁场。这种在屏蔽体内感应的电流,可以看成是涡流。为了获得有效的屏蔽作用,屏蔽体的厚度应近似于屏蔽体中电磁波波长撷率越高涡流效应就越显著。 图2 图2为涡流效应控制范围的屏蔽效能S随材料厚度t的变化情况。从图上可以看出出现了屏蔽材料厚度越薄屏蔽效能越大的区间。 铁磁体屏蔽电磁场示意图 u2远大于u1,=→0,空气中的磁感线几乎垂直于铁磁体表面,铁磁体收拢磁力线,使其顺着铁磁物质,起到较好的屏蔽作用,屏蔽层越厚,屏蔽效果越好。 防治电磁干扰的措施 抑制电磁污染的首要措施是找出污染源;其次是判断污染侵入的路途,主要有传导和辐射两种方式,工作重点是确定干扰量。 从电磁干扰源处控制其电磁发射是治本的方法。控制干扰源的发射,除了从电磁干扰源产生的机理着手降低其产生电磁噪声的电平外,还需广泛地应用屏蔽(包括隔离)、滤波和接地技术。 屏蔽主要运用各种导电材料,制造成各种壳体并与大地连接,以切断通过空间的静电耦合、感应耦合或交变电磁场耦合形成的电磁噪声传播途径,隔离主要运用继电器、隔离变压器或光电隔离器等器件来切断电磁噪声以传导形式的传播途径,其特点是将两