2008年環(huán)保工程師講義之電磁屏蔽(二)

　　2、屏蔽的基本原理

　　(1)電場屏蔽的基本原理

　　電場屏蔽是為了消除或抑制由于電場耦合引起的干擾。

　　靜電場的屏蔽問題。設一導體A帶正電，則鄰近的導體B將感應帶負電，即靜電感應現(xiàn)象。利用金屬屏蔽體對電場可以起屏蔽作用，即可使導體A發(fā)出的電力線不能到達導體B。屏蔽體的屏蔽必須完善并良好接地，否則不起屏蔽作用。

　　交變電場情況，若導體A有一交變電壓，此時電場將被金屬體屏蔽，使電場局限在導體A與屏蔽體之間。如屏蔽體屏蔽不完善或接地不良，也不能起屏蔽作用或屏蔽效果很差。

　　(2)磁場屏蔽的基本原理

　　磁場屏蔽是為了消除或抑制由于磁場耦合引起的干擾。

　　靜磁場的情況。電磁鐵或直流線圈產(chǎn)生的磁場均在空間分布磁力線或磁通。磁力線所通過的路徑稱為磁路。磁力線主要集中在低磁阻(高磁導率)的磁路通過。對磁場的屏蔽主要利用高磁導率的材料，如鐵、鎳鋼等，磁力線將“封閉”在屏蔽體內(nèi)，起到磁屏蔽作用。

　　低頻交變磁場，磁屏蔽的原理同靜磁屏蔽一樣，利用高磁導材料作屏蔽體，將磁場約束在屏蔽體材料內(nèi);另外，也可以在垂直磁場 的方向上設置金屬導體環(huán)，環(huán)中的感應電流 將產(chǎn)生方向相反的磁場 ，抵消部分外加磁場，達到磁場屏蔽的作用。

　　磁場的屏蔽不同于電場的屏蔽，屏蔽體接地與否不影響磁屏蔽的效果;但磁屏蔽體對電場也起一定的屏蔽作用，因此一般也接地。

　　高頻磁場，磁屏蔽原理：高頻磁場在屏蔽殼體表面感生渦流，從而產(chǎn)生反磁場來抵消穿過屏蔽體的原來的磁場，同時增強屏蔽體旁邊的磁場，使磁力線繞行而過，起了磁屏蔽作用。

　　高頻磁場主要靠屏蔽殼體上感生的渦流所產(chǎn)生的反磁場起排斥原磁場的作用。渦流越大，屏蔽效果越好。應選用良導體材料，頻率越大，渦流也越大，磁屏蔽效過就越好。

　　(3)電磁場屏蔽的基本原理

　　對于電磁場，電場分量和磁場分量總是同時存在，只是當頻率較低而且在離騷擾源不遠的地方(即近場條件)，不同特性的騷擾源，其電場分量和磁場分量有很大差別。對于高電壓、小電流的干擾源，近場以電場為主，其磁場分量可以忽略;而對于低電壓、大電流的干擾源，近場以磁場為主，其電場分量可以忽略。對上述兩種特殊情況，可分別按電場屏蔽和磁場屏蔽來考慮。當頻率較高或在離干擾源較遠的地方(即遠場條件)，不論干擾源本身特性如何，均可看作平面波電磁場，電場和磁場都不可忽略，需要將電場與磁場同時屏蔽，即電磁屏蔽。

　　高頻電磁屏蔽的原理主要依據(jù)電磁波到達金屬屏蔽體時產(chǎn)生的反射及吸收作用。相差愈大，由反射引起的損耗也愈大;而反射和頻率有關，頻率愈低，反射愈嚴重。

　　當電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時，就會發(fā)生反射，使穿過界面的電磁能量減弱。由于反射現(xiàn)象而造成的電磁能量損失稱為反射損耗。當電磁波穿過一層屏蔽體時要經(jīng)過兩個界面，要發(fā)生兩次反射。因此，電磁波穿過屏蔽體時的反射損耗等于兩個界面上的反射損耗的總和。

　　對于電場波而言，第一個界面的反射損耗較大，第二個界面的反射損耗較小。對于磁場波而言，情況正好相反，第一個界面的反射損耗較小，第二個界面的反射損耗較大。

　　電磁波在屏蔽材料中傳播時，會有一部分能量轉(zhuǎn)換成熱量，導致電磁能量損失，損失的這部分能量稱為屏蔽材料的吸收損耗。電磁波在穿透屏蔽體時的能量吸收損耗主要是由渦流引起的。渦流一方面產(chǎn)生反磁場來抵消原干擾磁場，同時產(chǎn)生熱損耗，因此，頻率越高，屏蔽體越厚，渦流損耗也越大。

　　如果輻射源在屏蔽機箱的外部，則反射損耗和吸收損耗都對屏蔽效能有貢獻。如果輻射源在屏蔽機箱內(nèi)部，則主要是吸收損耗對屏蔽效能有貢獻，因為反射的能量總是在機箱內(nèi)。

　　在近場區(qū)內(nèi)，特定電磁波的波阻抗隨距離而變化。如果是電場波，隨著距離的增加，波阻抗降低;如果是磁場波，隨著距離的增加，波阻抗升高。在遠場區(qū)，波阻抗保持不變。

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