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环保工程师专业知识四电磁污染防治基本方法(11)

|0·2009-10-19 23:27:29浏览0 收藏0

  3、完整屏蔽体屏蔽效能的计算

  (1)屏蔽效能的计算

  屏蔽效能有时也称为屏蔽损耗(衰减),特别在单独考虑吸收或反射屏蔽效能时常用吸收损耗A和反射损耗R来表示。屏蔽效能SE或屏蔽损耗愈大,表示屏蔽效果愈好。屏蔽效能SE与传输系数T的关系为: (dB)

  由于屏蔽效能是由吸收损耗和反射损耗及多次反射损耗三部分组成,故传输系数为:

  (dB)

  式中: 、 、 分别代表由于屏蔽体的吸收、反射和多次反射引起的传输系数,故: (dB)

  或: (dB)

  式中: ―总的屏蔽效能; ―吸收损耗; ―反射损耗; ―多次反射损耗,单位为dB。

  (2)吸收损耗

  屏蔽体中电磁能损耗系由感生的涡流产生。由于高频涡流有趋肤效应,电磁场在金属屏蔽体中将以衰减常数 按指数规律衰减。衰减常数 即为涡流系数: 式中: ――趋肤深度。

  当电磁波在介质中传播时,无论电场还是磁场,它们的幅度都是按照指数规律衰减;

  式中: ――屏蔽体厚度,mm。

  电磁波在介质中传播,衰减为原始强度的 或37%时所传播的距离称为该材料的趋肤深度。趋肤深度的计算公式为: 的单位为MHz。

  若屏蔽体的厚度为 ,则吸收传输系数为: 若以dB为单位,则吸收损耗A为: (dB)

  若将 代入上式,则A 可表示为:

  (dB)

  式中: ―金属屏蔽体的厚度,cm; ―电磁波频率,MHz; ―相对于铜的磁导率; ―铜的磁导率, ; ―相对于铜的电导率; ―铜的电导率, 。

  可以看出,吸收损耗A与 成正比关系,即屏蔽体的厚度越大,吸收损耗A越大。高频情况,一般 >10,则A可以达到80dB以上。厚度每增加一个趋肤深度,吸收损耗增加约9dB,另外吸收损耗随屏蔽材料的磁导率和电导率,或被屏蔽电磁波的频率增加而增加。同时,趋肤深度 与频率、材料的磁导率 及电导率 的平方根均成反比,即同样频率的电磁场, 及 愈大的材料,趋肤深度 愈小;而对于同样的材料,频率越高,趋肤深度越小。

  当 时,铜的趋肤深度为0.067mm,则厚度为 的屏蔽体的吸收屏蔽损耗A达87dB。因此,对于高频,要达到一定屏蔽效果所需的屏蔽体厚度很小,一般只要能满足工艺结构和机械性能的厚度都能满足屏蔽的要求。

  表5-4-21列出了几种常用金属屏蔽材料的相对电导率和相对磁导率。根据吸收损耗的要求,就可以求得屏蔽体材料需要的最小厚度。

  (3)反射损耗

  电磁波从空气传播到金属屏蔽体表面时产生反射,反射损耗是金属屏蔽体对高频电磁波的另一个重要屏蔽机理。产生反射的原因是电磁波在空气中和在金属导体中的阻抗不一样。

  在近场的电场波和磁场波的波阻抗是不同的,因此做近场屏蔽时,要分别考虑电场波和磁场波。由于电场波的波阻抗较高,因此反射损耗较大。磁场波的波阻抗较低,反射损耗较小。对于电场波,屏蔽体距离辐射源越近,反射损耗越大。对于磁场波,屏蔽体距离辐射源越远,反射损耗越大。

  反射损耗最大的特点是与电磁波的波阻抗有关。对于特定的屏蔽材料,波阻抗越高,反射损耗越大。对于铜屏蔽材料(其他材料的趋势也大致相同),根据电场源和磁场源的波阻抗变化规律,可以绘出图5-4-11所示反射损耗与频率之间的关系曲线。

  屏蔽材料的反射损耗并不是将电磁通量消耗掉,而是将其反射到空间,传播到其他地方。因此反射损耗很大并不一定是好事情,反射的电磁波可能对其他对象造成影响。

  (4)多次反射损耗

  电磁波每当入射到不同介质的界面时,都会发生反射。因此当入射波到达金属屏蔽体时,除了一部分能量被屏蔽体吸收并一次反射后穿透出屏蔽体外,在屏蔽体内的两个表面上还会产生多次反射。电磁波每一次反射都会有一部分能量穿透出屏蔽体,这就造成了额外的泄漏。

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