第四章屏蔽技术.ppt
《第四章屏蔽技术.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第四章屏蔽技术.ppt(51页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第四章屏蔽技术第四章屏蔽技术现在学习的是第1页,共51页 第第 四四 章章 屏蔽技术屏蔽技术董董 积积 平平 010-68744020010-6874402013366077317 13366077317 现在学习的是第2页,共51页 屏蔽的含义屏蔽的含义 屏蔽是用导电材料或导磁材料将某一区域隔离,使其内部的辐射电磁场不能越出这一区域,外面的辐射电磁场不能进入这一区域(或受到很大的衰减)。具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电
2、路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。按照屏蔽作用原理,可分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。这些作用与屏蔽结构表面上和屏蔽体内感生的电荷、电流及极化现象密切相关。现在学习的是第3页,共51页屏蔽体材料选择的原则:(1)当干扰电磁场的频率较高时,利用低电阻率的金属材料中产生的涡流,形成对外来电磁波的抵消作用,从而达到屏蔽的效果。(2)当干扰电磁波的频率较低时,要采用高导磁率的材料,从而使磁力线限制在屏蔽体内部,防止扩散到屏蔽
3、的空间去。(3)在某些场合下,如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时,往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。现在学习的是第4页,共51页 电场屏蔽电场屏蔽 包括静电屏蔽和交变电场(高阻抗电场源的近场)的屏蔽。1.静电屏蔽 导体在静电场中处于静电平衡时,有下列性质:(1)导体内部任何一点的电场为零;(2)导体表面上任何一点的电场方向与该点的导体表面垂直;(3)整个导体是一个等位体;(4)导体内部没有静电荷时,电荷只分布在导体的表面上。即使其内部存在空腔的导体,在静电场中也有上述性质。因此,如果把有空腔的导体引入电场,由于导体的内表面无静电荷,空腔中也无电场,外电场对空腔没有影响。如果把
4、导体接地,即使空腔内有带电体产生的电场,在腔体外也无电场。现在学习的是第5页,共51页孤立导体球孤立导体球现在学习的是第6页,共51页静电放电静电放电现在学习的是第7页,共51页导体球壳导体球壳现在学习的是第8页,共51页导体球壳内部有带电体导体球壳内部有带电体现在学习的是第9页,共51页导体球壳内部有带电体导体球壳内部有带电体外壳接地外壳接地现在学习的是第10页,共51页壳体对外场的屏蔽,由于一般来说壳体不可能完全封闭,所壳体对外场的屏蔽,由于一般来说壳体不可能完全封闭,所壳体对外场的屏蔽,由于一般来说壳体不可能完全封闭,所壳体对外场的屏蔽,由于一般来说壳体不可能完全封闭,所以壳体仍需接地,
5、防止静电耦合引起的干扰。以壳体仍需接地,防止静电耦合引起的干扰。以壳体仍需接地,防止静电耦合引起的干扰。以壳体仍需接地,防止静电耦合引起的干扰。现在学习的是第11页,共51页 2.交变电场的屏蔽 对于交变电场的屏蔽原理,采用电路理论比较方便。干扰源与感受器之间的电场感应可以用分布电容来进行描述。干扰源与感受器之间的分布电容越大,则干扰越大。为了减小干扰,应尽量使干扰源与感受器远离,当无法满足要求时,则需屏蔽。屏蔽体必须选用导电性能好的材料,而且必须良好接地。一般来说,接地阻抗小于2m,比较严格的情况小要求接地阻抗小于0.5m。若屏蔽体不接地或接地不良,将导致干扰变得更大。如在变压器两个绕组之间
6、加导体屏蔽板,以减小分布电容耦合干扰。现在学习的是第12页,共51页 磁场屏蔽包括静磁、低频(100KHz以下)和高频磁屏蔽(低阻抗磁场源近区感应磁场的屏蔽)。低频磁场屏蔽的机理主要是依赖高磁导率材料(铁、硅钢低频磁场屏蔽的机理主要是依赖高磁导率材料(铁、硅钢低频磁场屏蔽的机理主要是依赖高磁导率材料(铁、硅钢低频磁场屏蔽的机理主要是依赖高磁导率材料(铁、硅钢片、坡莫合金等)所具有的低磁阻起磁分路作用,也就是由磁片、坡莫合金等)所具有的低磁阻起磁分路作用,也就是由磁片、坡莫合金等)所具有的低磁阻起磁分路作用,也就是由磁片、坡莫合金等)所具有的低磁阻起磁分路作用,也就是由磁屏蔽体为磁场提供一条低磁
7、阻通路,使屏蔽体内部空间的磁场屏蔽体为磁场提供一条低磁阻通路,使屏蔽体内部空间的磁场屏蔽体为磁场提供一条低磁阻通路,使屏蔽体内部空间的磁场屏蔽体为磁场提供一条低磁阻通路,使屏蔽体内部空间的磁场大大减小。其屏效远不如电场屏蔽和电磁场屏蔽。在工程上抑大大减小。其屏效远不如电场屏蔽和电磁场屏蔽。在工程上抑大大减小。其屏效远不如电场屏蔽和电磁场屏蔽。在工程上抑大大减小。其屏效远不如电场屏蔽和电磁场屏蔽。在工程上抑制低频磁场干扰是一个十分棘手的问题。制低频磁场干扰是一个十分棘手的问题。制低频磁场干扰是一个十分棘手的问题。制低频磁场干扰是一个十分棘手的问题。磁场屏蔽磁场屏蔽现在学习的是第13页,共51页高
8、导磁率材料的磁旁路效果H0H1H0RsR0H1R0RsSE=1+R0/RS现在学习的是第14页,共51页铁磁材料正确不正确在垂直于磁力线的方向上不应该有开口或缝隙,这样会在垂直于磁力线的方向上不应该有开口或缝隙,这样会切割磁力线,使磁阻加大,影响磁屏蔽效果。切割磁力线,使磁阻加大,影响磁屏蔽效果。现在学习的是第15页,共51页 应该说明的是,铁磁材料的屏蔽不能用于高频磁场应该说明的是,铁磁材料的屏蔽不能用于高频磁场的屏蔽。高频时铁磁材料的磁损耗很大(包括磁滞损耗的屏蔽。高频时铁磁材料的磁损耗很大(包括磁滞损耗和涡流损耗),从而造成线圈的和涡流损耗),从而造成线圈的Q Q Q Q值下降等不利因素
9、。而值下降等不利因素。而值下降等不利因素。而值下降等不利因素。而且高频时铁磁材料的导磁率明显下降,其屏蔽效能也大大且高频时铁磁材料的导磁率明显下降,其屏蔽效能也大大且高频时铁磁材料的导磁率明显下降,其屏蔽效能也大大且高频时铁磁材料的导磁率明显下降,其屏蔽效能也大大下降。下降。下降。下降。151015坡莫合金坡莫合金 金属金属镍钢镍钢冷轧钢冷轧钢 0.01 0.1 1.0 10 100 kHzr 103现在学习的是第16页,共51页 高频磁场的屏蔽采用的是低电阻率的良导体材料,如铜、铝等。其屏蔽原理是。其屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽壳体表面产生的利用电磁感应现象在屏蔽壳体表面产生的涡流的反磁
10、场来抵消屏蔽体外的干扰磁场涡流的反磁场来抵消屏蔽体外的干扰磁场达到屏蔽的目的。达到屏蔽的目的。如果将良导体屏蔽体接地,则它就同时具如果将良导体屏蔽体接地,则它就同时具有电场屏蔽和高频磁场屏蔽的作用。有电场屏蔽和高频磁场屏蔽的作用。频率在频率在500kHz500kHz30MHz30MHz范围内,屏蔽材料范围内,屏蔽材料可选用铝,而当频率大于可选用铝,而当频率大于30MHz30MHz时,可可选时,可可选用铝、铜、铜镀银等。用铝、铜、铜镀银等。高频磁场的屏蔽高频磁场的屏蔽现在学习的是第17页,共51页良导体材料正确不正确 屏蔽体上的开口或缝隙尽量不切断电流,影响磁屏蔽效屏蔽体上的开口或缝隙尽量不切断
11、电流,影响磁屏蔽效屏蔽体上的开口或缝隙尽量不切断电流,影响磁屏蔽效屏蔽体上的开口或缝隙尽量不切断电流,影响磁屏蔽效果。果。果。果。现在学习的是第18页,共51页磁导率随场强的变化磁通密度 B 磁场强度 H饱和起始磁导率最大磁导率=B/H现在学习的是第19页,共51页强磁场的屏蔽高导磁率材料:饱和低导磁率材料:屏效不够低导磁率材料低导磁率材料高导磁率材料现在学习的是第20页,共51页怎样屏蔽低频磁场?低频磁场低频磁场吸收损耗小反射损耗小高导电材料高导磁材料高导电材料现在学习的是第21页,共51页高导磁率材料使用场合:当干扰电磁波是频率为1kHz 以下的磁场时,要使用高导磁率材料来进行屏蔽。例如C
12、RT显示器的图象在外界磁场的作用下发生抖动或颜色失真时,就需要对显示管或整个显示器进行屏蔽。马达或变压器产生的低频磁场对周围电路产生影响,就需要将马达或变压器屏蔽起来。使用时应注意的问题:首先加工会降低高导磁率材料的导磁率,导致屏蔽效能下降;因此屏蔽体加工后要进行热处理,恢复导磁率,并且在安装、搬运屏蔽体时要避免敲击、振动等操作。另外,高导磁率材料的焊接要使用母料做填充料,以保证焊缝的导磁率。屏蔽体越小,屏蔽效能越高。因此在容积足够的前提下,屏蔽体的体积要尽量小。现在学习的是第22页,共51页 电磁屏蔽与电场、磁场屏蔽不同。电磁屏蔽电磁屏蔽与电场、磁场屏蔽不同。电磁屏蔽电磁屏蔽与电场、磁场屏蔽
13、不同。电磁屏蔽电磁屏蔽与电场、磁场屏蔽不同。电磁屏蔽是用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种措施,是用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种措施,是用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种措施,是用屏蔽体阻止电磁场在空间传播的一种措施,电磁场在通过金属或对电磁场有衰减作用的阻挡电磁场在通过金属或对电磁场有衰减作用的阻挡电磁场在通过金属或对电磁场有衰减作用的阻挡电磁场在通过金属或对电磁场有衰减作用的阻挡层时,会受到一定程度的衰减,既产生屏蔽作用。层时,会受到一定程度的衰减,既产生屏蔽作用。层时,会受到一定程度的衰减,既产生屏蔽作用。层时,会受到一定程度的衰减,既产生屏蔽作用。其机理是电磁波在穿过屏蔽体时能量有了
14、损耗,其机理是电磁波在穿过屏蔽体时能量有了损耗,其机理是电磁波在穿过屏蔽体时能量有了损耗,其机理是电磁波在穿过屏蔽体时能量有了损耗,这种损耗可以分为两部分:反射损耗和吸收损耗。这种损耗可以分为两部分:反射损耗和吸收损耗。这种损耗可以分为两部分:反射损耗和吸收损耗。这种损耗可以分为两部分:反射损耗和吸收损耗。反射损耗是当电磁波入射到不同媒质的分界面时,反射损耗是当电磁波入射到不同媒质的分界面时,反射损耗是当电磁波入射到不同媒质的分界面时,反射损耗是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。由就会发生反射,使穿过界面的电磁能量减弱。由就会发生反射,使穿过界面的电磁能
15、量减弱。由就会发生反射,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。于反射现象而造成的电磁能量损失称为反射损耗。于反射现象而造成的电磁能量损失称为反射损耗。于反射现象而造成的电磁能量损失称为反射损耗。吸收损耗是电磁波在屏蔽材料中传播时,会有一吸收损耗是电磁波在屏蔽材料中传播时,会有一吸收损耗是电磁波在屏蔽材料中传播时,会有一吸收损耗是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,损失部分能量转换成热量,导致电磁能量损失,损失部分能量转换成热量,导致电磁能量损失,损失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。
16、的这部分能量称为屏蔽材料的吸收损耗。的这部分能量称为屏蔽材料的吸收损耗。的这部分能量称为屏蔽材料的吸收损耗。电磁屏蔽现在学习的是第23页,共51页 导电媒质中电磁波的衰减,随着频率、磁导率、导电媒质中电磁波的衰减,随着频率、磁导率、导电媒质中电磁波的衰减,随着频率、磁导率、导电媒质中电磁波的衰减,随着频率、磁导率、电导率的增大而增大。在良导体中电磁波只存在于表电导率的增大而增大。在良导体中电磁波只存在于表电导率的增大而增大。在良导体中电磁波只存在于表电导率的增大而增大。在良导体中电磁波只存在于表面。集肤深度:面。集肤深度:面。集肤深度:面。集肤深度:集肤效应现在学习的是第24页,共51页电磁屏
17、蔽屏蔽前的场强E1屏蔽后的场强E2对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽,电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:SE=20 lg(E1/E2)dB 现在学习的是第25页,共51页屏蔽效能 原始场强 屏蔽后场强 衰减量 20 dB 1 01 90%40 dB 1 001 99%60 dB 1 0001 999%80 dB 1 00001 9999%100 dB 1 000001 99999%120 dB 1 0000001 999999%屏蔽效能与衰减量的关系屏蔽效能与衰减量的关系屏蔽效能与衰减量的关系屏蔽效能与衰减量的关系 现在学习的是第26页,共51页实心材料屏蔽效能的计算入射波场强距离吸收损耗AR
18、1R2SE R1 R2 AB,R1,R2代表两个表面的反射损耗,A代表屏蔽体的吸收损耗,B代表多次反射损耗,A越大,B越小。B现在学习的是第27页,共51页屏蔽设计的关键屏蔽设计的关键 对与电磁波大部分金属材料可以提供对与电磁波大部分金属材料可以提供对与电磁波大部分金属材料可以提供对与电磁波大部分金属材料可以提供100dB100dB100dB100dB以上的屏以上的屏以上的屏以上的屏蔽效能。但在实际工程中,要达到蔽效能。但在实际工程中,要达到蔽效能。但在实际工程中,要达到蔽效能。但在实际工程中,要达到dBdBdBdB以上的屏蔽效以上的屏蔽效以上的屏蔽效以上的屏蔽效能是十分困难的。因为屏蔽体的屏
19、蔽效能不仅取决于构能是十分困难的。因为屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于构能是十分困难的。因为屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于构能是十分困难的。因为屏蔽体的屏蔽效能不仅取决于构成屏蔽体的材料,而且取决于屏蔽体的结构。屏蔽体要成屏蔽体的材料,而且取决于屏蔽体的结构。屏蔽体要成屏蔽体的材料,而且取决于屏蔽体的结构。屏蔽体要成屏蔽体的材料,而且取决于屏蔽体的结构。屏蔽体要满足电磁屏蔽的两个基本原则满足电磁屏蔽的两个基本原则满足电磁屏蔽的两个基本原则满足电磁屏蔽的两个基本原则:1.1.1.1.屏蔽体的导电连续性:指的是整个屏蔽体必须是屏蔽体的导电连续性:指的是整个屏蔽体必须是屏蔽体的导电连续性:指的是整个屏蔽体必须
20、是屏蔽体的导电连续性:指的是整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。这一点实现起来十分困一个完整的、连续的导电体。这一点实现起来十分困一个完整的、连续的导电体。这一点实现起来十分困一个完整的、连续的导电体。这一点实现起来十分困难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何实用价值难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何实用价值难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何实用价值难。因为一个完全封闭的屏蔽体是没有任何实用价值的。一个机箱上会有很多如显示窗、通风口、不同部的。一个机箱上会有很多如显示窗、通风口、不同部的。一个机箱上会有很多如显示窗、通风口、不同部的。一个机箱上会有很多如显示窗、通风口、不同部分结
21、合的缝隙等。由于这些导致导电不连续的因素存分结合的缝隙等。由于这些导致导电不连续的因素存分结合的缝隙等。由于这些导致导电不连续的因素存分结合的缝隙等。由于这些导致导电不连续的因素存在,屏蔽体的屏蔽效能往往很低,甚至没有屏蔽效能。在,屏蔽体的屏蔽效能往往很低,甚至没有屏蔽效能。在,屏蔽体的屏蔽效能往往很低,甚至没有屏蔽效能。在,屏蔽体的屏蔽效能往往很低,甚至没有屏蔽效能。现在学习的是第28页,共51页2.2.2.2.不能有直接穿过屏蔽体的导体:一个屏蔽效能再高的屏不能有直接穿过屏蔽体的导体:一个屏蔽效能再高的屏不能有直接穿过屏蔽体的导体:一个屏蔽效能再高的屏不能有直接穿过屏蔽体的导体:一个屏蔽效
22、能再高的屏蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱,其屏蔽效能就会蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱,其屏蔽效能就会蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱,其屏蔽效能就会蔽机箱,一旦有导线直接穿过屏蔽机箱,其屏蔽效能就会损失损失损失损失999999999 9 9 9(60dB)(60dB)(60dB)(60dB)以上。但是,实际机箱上总是会有电以上。但是,实际机箱上总是会有电以上。但是,实际机箱上总是会有电以上。但是,实际机箱上总是会有电缆穿出、穿入,至少会有一条电源电缆存在,如果没有缆穿出、穿入,至少会有一条电源电缆存在,如果没有缆穿出、穿入,至少会有一条电源电缆存在,如果没有缆穿出、穿入,至少会有一
23、条电源电缆存在,如果没有对这些电缆进行妥善的处理对这些电缆进行妥善的处理对这些电缆进行妥善的处理对这些电缆进行妥善的处理(屏蔽和滤波屏蔽和滤波屏蔽和滤波屏蔽和滤波),这些电缆会极,这些电缆会极,这些电缆会极,这些电缆会极大的损坏屏蔽体。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要大的损坏屏蔽体。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要大的损坏屏蔽体。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要大的损坏屏蔽体。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之一。内容之一。内容之一。内容之一。(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大穿过屏蔽体的
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第四 屏蔽 技术
限制150内