2008年环保工程师讲义之电磁屏蔽(二)

　　2、屏蔽的基本原理

　　(1)电场屏蔽的基本原理

　　电场屏蔽是为了消除或抑制由于电场耦合引起的干扰。

　　静电场的屏蔽问题。设一导体A带正电，则邻近的导体B将感应带负电，即静电感应现象。利用金属屏蔽体对电场可以起屏蔽作用，即可使导体A发出的电力线不能到达导体B。屏蔽体的屏蔽必须完善并良好接地，否则不起屏蔽作用。

　　交变电场情况，若导体A有一交变电压，此时电场将被金属体屏蔽，使电场局限在导体A与屏蔽体之间。如屏蔽体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)磁场屏蔽的基本原理

　　磁场屏蔽是为了消除或抑制由于磁场耦合引起的干扰。

　　静磁场的情况。电磁铁或直流线圈产生的磁场均在空间分布磁力线或磁通。磁力线所通过的路径称为磁路。磁力线主要集中在低磁阻(高磁导率)的磁路通过。对磁场的屏蔽主要利用高磁导率的材料，如铁、镍钢等，磁力线将“封闭”在屏蔽体内，起到磁屏蔽作用。

　　低频交变磁场，磁屏蔽的原理同静磁屏蔽一样，利用高磁导材料作屏蔽体，将磁场约束在屏蔽体材料内;另外，也可以在垂直磁场 的方向上设置金属导体环，环中的感应电流 将产生方向相反的磁场 ，抵消部分外加磁场，达到磁场屏蔽的作用。

　　磁场的屏蔽不同于电场的屏蔽，屏蔽体接地与否不影响磁屏蔽的效果;但磁屏蔽体对电场也起一定的屏蔽作用，因此一般也接地。

　　高频磁场，磁屏蔽原理：高频磁场在屏蔽壳体表面感生涡流，从而产生反磁场来抵消穿过屏蔽体的原来的磁场，同时增强屏蔽体旁边的磁场，使磁力线绕行而过，起了磁屏蔽作用。

　　高频磁场主要靠屏蔽壳体上感生的涡流所产生的反磁场起排斥原磁场的作用。涡流越大，屏蔽效果越好。应选用良导体材料，频率越大，涡流也越大，磁屏蔽效过就越好。

　　(3)电磁场屏蔽的基本原理

　　对于电磁场，电场分量和磁场分量总是同时存在，只是当频率较低而且在离骚扰源不远的地方(即近场条件)，不同特性的骚扰源，其电场分量和磁场分量有很大差别。对于高电压、小电流的干扰源，近场以电场为主，其磁场分量可以忽略;而对于低电压、大电流的干扰源，近场以磁场为主，其电场分量可以忽略。对上述两种特殊情况，可分别按电场屏蔽和磁场屏蔽来考虑。当频率较高或在离干扰源较远的地方(即远场条件)，不论干扰源本身特性如何，均可看作平面波电磁场，电场和磁场都不可忽略，需要将电场与磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。

　　高频电磁屏蔽的原理主要依据电磁波到达金属屏蔽体时产生的反射及吸收作用。相差愈大，由反射引起的损耗也愈大;而反射和频率有关，频率愈低，反射愈严重。

　　当电磁波入射到不同媒质的分界面时，就会发生反射，使穿过界面的电磁能量减弱。由于反射现象而造成的电磁能量损失称为反射损耗。当电磁波穿过一层屏蔽体时要经过两个界面，要发生两次反射。因此，电磁波穿过屏蔽体时的反射损耗等于两个界面上的反射损耗的总和。

　　对于电场波而言，第一个界面的反射损耗较大，第二个界面的反射损耗较小。对于磁场波而言，情况正好相反，第一个界面的反射损耗较小，第二个界面的反射损耗较大。

　　电磁波在屏蔽材料中传播时，会有一部分能量转换成热量，导致电磁能量损失，损失的这部分能量称为屏蔽材料的吸收损耗。电磁波在穿透屏蔽体时的能量吸收损耗主要是由涡流引起的。涡流一方面产生反磁场来抵消原干扰磁场，同时产生热损耗，因此，频率越高，屏蔽体越厚，涡流损耗也越大。

　　如果辐射源在屏蔽机箱的外部，则反射损耗和吸收损耗都对屏蔽效能有贡献。如果辐射源在屏蔽机箱内部，则主要是吸收损耗对屏蔽效能有贡献，因为反射的能量总是在机箱内。

　　在近场区内，特定电磁波的波阻抗随距离而变化。如果是电场波，随着距离的增加，波阻抗降低;如果是磁场波，随着距离的增加，波阻抗升高。在远场区，波阻抗保持不变。

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