电线电缆的屏蔽技术

电线电缆的屏蔽技术内容摘要：

其屏蔽效能一般在 55～ 60dB。 铍铜簧片 铍铜簧片是具有弹性的屏蔽材料，可用于电子设备活动接缝的屏蔽，例如门、窗等。 其屏蔽效能见表 12。 表 12 铍铜簧片的屏蔽效能 dB 材 料 磁场 电场 平面波 100kHz 10MHz 1GHz 标准簧片 110 100 90 软簧片 95 85 75 屏蔽复合板 屏蔽复合板是由金属箔、绝缘基片和压敏胶组成，可用于印刷电路、电子设备的屏蔽。 其屏蔽效能一般在40～ 45dB。 纯棉涤电磁材料 纯棉涤电磁材料是将铜原 子均匀地分布于棉涤材料中，形成既透明又具有电磁屏蔽功能的材料，可应用于视屏射线辐射保护、手机微波辐射防护等。 其屏蔽效能 50dB。 屏蔽体良好接地 金属屏蔽体良好接地，对静电屏蔽而言，将使屏蔽体外侧的感应电荷流入大地，而不会有感应电场存在。 对交变电场屏蔽而言，由于交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体接地电阻之积，只要设法使金属屏蔽体良好接地，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。 因此，金属屏蔽体的接地不好，将会降低屏蔽效果。 特殊部位的特殊屏 蔽措施 接缝处理 在屏蔽体的接缝处，由于结合表面不平、不干净、焊接质量不好、紧固螺钉之间存在空隙等原因，在接缝处造成缝隙，致使屏蔽体的屏蔽效果降低。 对固定的接缝最好采用连续焊接。 焊接前，应将要焊接表面的非导电物质清除干净。 要尽可能对全部外壳间断处进行搭接。 对非固定的接缝应采用并压紧导电衬垫，以提高接缝的电磁密封效果。 常用的导电衬垫材料有金属编织物、含有金属丝的橡胶等。 对活动的接缝，如门框上，采用弹性指簧以提高接缝的电磁屏蔽效果。 导电衬垫的固定方式有沟槽定位、粘贴固定和肋片紧固等方式。 为提高缝 隙的屏蔽效能可采取以下措施： 1）增加金属板厚度，可通过增加旁边长度来实现； 2）减少结合面缝隙宽度，可通过提高结合面加工精度、焊接或整体铸造来实现； 3）加装导电衬垫，常用的导电衬垫有编织金属网、软金属、梳状簧片、导电橡胶等； 4）在接缝处涂导电涂料，常用的导电涂料有导电胶、导电脂等； 5）调整紧固钉间距，使其小于λ /20（λ为电磁场的波长）； 孔眼屏蔽 当有通风、照明、加水、测量等需要时，为提高设备的电磁屏蔽效果，应采用孔眼屏蔽。 孔眼屏蔽的效果与电磁波的频率、孔眼的尺寸和数量等参数有关。 编织屏蔽 因电缆需要活动和弯曲，其屏蔽采用编织带的形式。 编织带的屏蔽效果随编织密度的增大而增加，随电磁波的频率的增大而降低。 一般电缆的屏蔽层是用不导磁的金属丝编织的，可以实现电场屏蔽。 如需实现磁场屏蔽，电缆的屏蔽层应采用导磁的金属丝编织。 蜂房板屏蔽 当设备的通风和屏蔽要求较高时，采用蜂房板屏蔽有较好的效果。 蜂房板屏蔽是利用许多并列的六角形金属管焊在一起构成 ?。 其中每一个金属管都起波导衰减器的作用，而通风的风压降不大。 蜂房板的电磁屏蔽效果取决于波导管的衰减特性，即与波导管的几何尺寸有关。 面板孔屏蔽 当设备需要安装表头、数据或图形显示器时，应对面板孔加以屏蔽，以保证屏蔽的完整性。 面板孔屏蔽的较好方法为在表头或显示器的后方设置屏蔽罩。 屏蔽罩通过导电衬垫与金属面板连接，通过屏蔽罩的进出线设置穿心电容。 电连接器屏蔽 选择的屏蔽式电连接器应有足够的插针，供电缆内各个屏蔽层在电连接器头端接。 为保证屏蔽的完整性，要沿着电缆一周，将电缆的外屏蔽层和电连接器整个地连接，最好是焊接；电连接器座通过导电衬垫与设备的金属外壳保持良好的电气连接；电连接器头也应与电连接器座保持良好的电气 连接。 多层屏蔽 当单层屏蔽的效果达不到要求时，可以采用多层屏蔽。 特别是对频带较宽的屏蔽，分别采用电导率和磁导率高的几种材料组成多层屏蔽，可以达到对高频电场和低频磁场均有较好效果的屏蔽。 印刷电路板的屏蔽 1）在电磁干扰源和对电磁干扰敏感的接收电路之间设置导线屏蔽，并接到电路板的基准电位上。 2）将导电线条之间的涂覆层尽量多地保留，并接到电路板的基准电位上。 3）在印刷电路板的三个周边（电连接器边除外）设置地线。 4）对电磁干扰源和对电磁干扰敏感的接收电路分别设置屏蔽罩，并接到电路板 的基准电位上。 5）在印刷电路板之间设置屏蔽板，并接到电路板的基准电位上。 4 屏蔽效能检测 屏蔽体做好之后需要进行屏蔽效能的检测。 屏蔽效能的检测设备 屏蔽效能的检测设备有变频信号源、射频放大器、发射天线、电磁场接收天线、衰减器、测量接收机、数据记录仪。 屏蔽效能的检测方法 1）定位测量点； 2）校准检测设备； 3）测量无发射时的环境电平 H； 4）测量无屏蔽时在测量点接收到发射机的电磁场强度 W； 5）测量有屏蔽时在测量点接收到发射机的电磁场强度 Y。 屏蔽效能 SE 的检测分析 屏蔽效能 SE 计算式为 SE=20log10[（ W－ H） /（ Y－ H） ] （ 7） 计算后，将屏蔽效能 SE与设计要求相比较，看是否达到设计要求，安全余量是否满足要求，是否有过设计。 如果达不到要求，就要具体分析原因并加以改进，直到满足要求为止。 如果有过设计，也要具体分析原因并在以后的设计中加以改进。 (综合电子论坛 ) 用金属屏蔽电磁辐射的原理是什么 金属碰到变化的电磁场，就会产生涡流，根据停耳 楞次定律，涡流总是阻止电 磁场的变化，即消耗了电磁场的能量。 电磁场变化的频率越高，金属的导电性越好，屏蔽效果就越好。 对于频率很低的电磁场变化 (如工频 50Hz)，就得用铁磁性物质来屏蔽，象电源变压器的屏蔽，就得用导磁率好的铁来屏蔽。 为什么电线电缆，有一层金属网就能屏蔽磁场，是什么原理 控制屏蔽电缆 20200128 12:52 在电子设备及电子产品中，电磁干扰（ Electromagic Interference）能量通过传导性耦合和辐射性耦合来进行传输。 为满足电磁兼容性要求，对传导性耦合需采用滤波技术，即采用EMI 滤 波器件加以抑制；对辐射性耦合则需采用屏蔽技术加以抑制。 在当前电磁频谱日趋密集、单位体积内电磁功率密度急剧增加、高低电平器件或设备大量混合使用等因素而导致设备及系统电磁环境日益恶化的情况下，其重要性就显得更为突出。 屏蔽是通过由金属制成的壳、盒、板等屏蔽体，将电磁波局限于某一区域内的一种方法。 由于辐射源分为近区的电场源、磁场源和远区的平面波，因此屏蔽体的屏蔽性能依据辐射源的不同，在材料选择、结构形状和对孔缝泄漏控制等方面都有所不同。 在设计中要达到所需的屏蔽性能，则需首先确定辐射源，明确频率范围，再根据各个频段 的典型泄漏结构，确定控制要素，进而选择恰当的屏蔽材料，设计屏蔽壳体。 电磁屏蔽技术及材料应用研究新动向 来源： | 作者：王晓辉 ，唐露新 | 发布时间： 20200114 11:23:59 | 浏览： 1684 次【 字体： 大 中 小 】 摘要：从材料角度剖析屏蔽理论，介绍了从电场屏蔽、磁场屏蔽到电磁场屏蔽的原理以及新型屏蔽材料的研究进展，总结了一些常用屏蔽材料和新型屏蔽材料的特性。 关键词：电场屏蔽；磁场屏蔽；交变磁场；屏蔽体 目前高频、高压、大电流、大功率治疗设备在医学临床实践中屡见不鲜，众所周知，医学临床环境中不允许存在不符合国家 EMI标准的辐射源，这不仅 仅考虑到可能存在的 电磁辐射 干扰，而且长时间的暴露于高功率的辐射源中亦会对人身体造成损伤。 因此，增强抗干扰能力，抑制可能存在的 电磁辐射 已 是对工作环境敏感的各种现代自动化设备应用时所应考虑的最基本问题。 本文试从屏蔽的原理出发，对电场、磁场及电磁场的屏蔽技术进行介绍。 1 屏蔽原理 屏蔽是利用屏蔽体 (具有特定性能的材料 )阻止或衰减电磁干扰能量的 传输通道，从而抑制电磁干扰。 屏蔽有两个目的：限制内部辐射的电磁能量泄漏；防止外来的辐射干扰进入。 因屏蔽体对来自外部的电磁干扰波及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场，可以抵消部分干扰电磁波 )的作用，因此它具有减弱干扰的功能。 根据屏蔽的工作原理可将屏蔽分为以下 3大类：电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁场屏蔽。 1． 1 电场屏蔽 当干扰源产生的干扰是以电压形式出现时，干扰源与电子设备之间就存在容性电场耦合，可将其视为分布电容问的耦合。 为消除或抑制这种干扰，要进行电场屏蔽。 其设计应遵从的原则是： 1)屏蔽体要尽量靠近受保护物，而且屏蔽体的 接地 必须良好； 2)屏蔽效果的好坏与屏蔽体的形状有着最直接的关系。 屏蔽体如果能够做成全封闭的金属盒最好，但在工程实践中还需要根据实际情况而定； 3)屏蔽体的材料要以良导体为好，对厚度没有严格的要求，只要有足够的强度即可。 在实际应用中，又把电场按静电场和交变电场分开处理。 静电场现实中并不多见，其 屏蔽手段多采取金属屏蔽体 接地 的做法，而交变电场屏蔽可在干扰源和敏感电路之间设置导电性能好的金属屏蔽体，并将金属屏蔽体 接地 ，目的就是为了降低交变电场对敏感电路的耦合干扰电压。 通常交变电场对敏感电路的耦合干扰电压大小取决于交变电场电压、耦合电容和金属屏蔽体 接地 电阻之积。 只要设法使金属屏蔽体良好 接地 ，就能使交变电场对敏感电路的耦合干扰电压变得很小。 1． 2 磁场屏蔽 当干扰源以电流的形式出现时，此电流所产生的磁场通过互感耦合对邻近信号形成干扰。 此时，为了抑制干扰，要施行磁场屏蔽。 磁场屏蔽机理主要是依靠高导磁材料所具有的低磁阻，对磁通起着分路的作用，从而使得屏蔽体内部的磁场大为减弱。 磁场屏蔽 比电场屏蔽难做得多，但也不是不可能实现的。 早期研究发现，超导体具有 “ 完全抗磁性 ” ，即超导体内部理论上不会有磁力线，但利用超导体实现磁屏蔽成本太高。 实际上目前常用的屏蔽材料还是铁磁性介质。 理论依据是，磁场在从磁导率低的介质向磁导率高的介质传播时，磁力线会像光线一样 “ 折射 ” ，磁导率越高，磁力线越偏向介质边界面。 我们能找到磁导率比空气或真空高上万倍的铁磁性材料，这样空气中的磁力线绝大部分在进入此介质以后，沿介质内表面传播，合理地设计介质形状，就能让磁力线很少能穿过介质到达另一面。 抗磁性介质之所以不能用作磁屏蔽，是 因为所有这类介质 (除超导体 )，其抗磁 性都非常弱，远不足以抵消外部磁场。 磁场屏蔽体的设计还必须要考虑到干扰源的频率高低。 对于低频磁场 (磁场频率低于 100kHz)干扰源，通常采用铁、硅钢片、坡莫合金材料进行屏蔽 [1 ]。 如图 1 所示，设相近的两平行导线 1和导线 2。 导线 1对导线 2的磁场耦合干扰为： 对于高频磁场 (磁场频率高于 100 kHz)干扰源，因铁磁材料的磁导率随频率的升高而下降，从而使屏蔽效能下降，所以低频磁场屏蔽的方法不能用于高频磁场的屏蔽。 目前高频磁场干扰源屏蔽材料广泛使用铜、铝等金属良导体。 若用金属壳将高频磁场干扰源包裹起来，则其会在金属壳内壁产生涡流，将磁场干扰源限制金属壳内，起到了主动屏蔽的作用；而金属壳体外的高频磁场同样由于涡流的作用只能绕过金属壳体，不能进入金属壳体内，又起到了被动屏蔽的作用。 总之，对于磁场屏蔽来讲： 1)当电磁场干扰源的频率较高时 ，利用高电导率、低电阻率的金属材料中产生的涡流反向磁场，形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。 2)当电磁场干扰源的频率较低时，要采用高磁导率的材料，构成低磁阻通路，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去，使大部分磁场被集中在屏蔽体内。 屏蔽体的磁导率越高，厚度越大，磁阻越小，磁场屏蔽的效果越好。 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。 1． 3 电磁场屏蔽 单纯的电场或磁场干扰源是很少见的，通常所说的电磁干扰是指电 场和磁场同时存在的高频电磁场干扰。 电磁场屏蔽用于抑制干扰源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰，它必须同时屏蔽电场和磁场，通常采用电阻率小的良导体材料，空间干扰电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收，电磁能量被衰减，从而起到屏蔽作用。 静电屏蔽与静磁屏蔽很容易采取良导体材料实现，但在交变电磁场中，电场和磁场总是同时存在于同一空间的，因此必须同时考虑电场和磁场的屏蔽。 然而，由于频率的不同，交变电磁场的干扰 [5 ]效应区也不同，实际中应区别对待。 当频率较低时，电磁干扰主要表现在近场区，适用基 于电偶极子和磁偶极子的近场屏蔽理论。 在近场中，随着干扰源的性质不同，电场和磁场的大小也有很大区别。 高电压小电流干扰源以电场为主，可以只考虑电场屏蔽而忽略磁场干扰；低电压大电流干扰以磁场为主，可以只考虑磁场屏蔽而忽略电场干扰。 随着频率的提高， 电磁辐射 能力增强，电磁干扰趋向于远场区，适用基于平面电磁波的屏蔽理论。 在远场中，电场干扰和磁场干扰都不能忽略，需要同时对电场和磁场实施屏蔽。 可以采用导电材料制 作的且 接地 良好的屏蔽体，就可同时起到电场和和磁场屏蔽的双重作用。 电磁屏蔽与屏蔽体是否 接地 并没有联系。 真正影响屏蔽体屏蔽效能的只有两个因素：一个是整个屏蔽体的表面必须是导电连续的，另一个是 不能有直接穿透屏蔽体的导体。 2 屏蔽材料 对于屏蔽体来说，所选择的材料对。