環(huán)保工程師專業(yè)知識(shí)四電磁污染防治基本方法(11)

　　3、完整屏蔽體屏蔽效能的計(jì)算

　　(1)屏蔽效能的計(jì)算

　　屏蔽效能有時(shí)也稱為屏蔽損耗(衰減)，特別在單獨(dú)考慮吸收或反射屏蔽效能時(shí)常用吸收損耗A和反射損耗R來表示。屏蔽效能SE或屏蔽損耗愈大，表示屏蔽效果愈好。屏蔽效能SE與傳輸系數(shù)T的關(guān)系為： (dB)

　　由于屏蔽效能是由吸收損耗和反射損耗及多次反射損耗三部分組成，故傳輸系數(shù)為：

　　(dB)

　　式中： 、 、 分別代表由于屏蔽體的吸收、反射和多次反射引起的傳輸系數(shù)，故： (dB)

　　或： (dB)

　　式中： ―總的屏蔽效能; ―吸收損耗; ―反射損耗; ―多次反射損耗，單位為dB。

　　(2)吸收損耗

　　屏蔽體中電磁能損耗系由感生的渦流產(chǎn)生。由于高頻渦流有趨膚效應(yīng)，電磁場(chǎng)在金屬屏蔽體中將以衰減常數(shù) 按指數(shù)規(guī)律衰減。衰減常數(shù) 即為渦流系數(shù)： 式中： ――趨膚深度。

　　當(dāng)電磁波在介質(zhì)中傳播時(shí)，無論電場(chǎng)還是磁場(chǎng)，它們的幅度都是按照指數(shù)規(guī)律衰減;

　　式中： ――屏蔽體厚度，mm。

　　電磁波在介質(zhì)中傳播，衰減為原始強(qiáng)度的 或37%時(shí)所傳播的距離稱為該材料的趨膚深度。趨膚深度的計(jì)算公式為： 的單位為MHz。

　　若屏蔽體的厚度為 ，則吸收傳輸系數(shù)為： 若以dB為單位，則吸收損耗A為： (dB)

　　若將 代入上式，則A 可表示為：

　　(dB)

　　式中： ―金屬屏蔽體的厚度，cm; ―電磁波頻率，MHz; ―相對(duì)于銅的磁導(dǎo)率; ―銅的磁導(dǎo)率， ; ―相對(duì)于銅的電導(dǎo)率; ―銅的電導(dǎo)率， 。

　　可以看出，吸收損耗A與 成正比關(guān)系，即屏蔽體的厚度越大，吸收損耗A越大。高頻情況，一般 >10，則A可以達(dá)到80dB以上。厚度每增加一個(gè)趨膚深度，吸收損耗增加約9dB，另外吸收損耗隨屏蔽材料的磁導(dǎo)率和電導(dǎo)率，或被屏蔽電磁波的頻率增加而增加。同時(shí)，趨膚深度 與頻率、材料的磁導(dǎo)率 及電導(dǎo)率 的平方根均成反比，即同樣頻率的電磁場(chǎng)， 及 愈大的材料，趨膚深度 愈小;而對(duì)于同樣的材料，頻率越高，趨膚深度越小。

　　當(dāng) 時(shí)，銅的趨膚深度為0.067mm，則厚度為 的屏蔽體的吸收屏蔽損耗A達(dá)87dB。因此，對(duì)于高頻，要達(dá)到一定屏蔽效果所需的屏蔽體厚度很小，一般只要能滿足工藝結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能的厚度都能滿足屏蔽的要求。

　　表5-4-21列出了幾種常用金屬屏蔽材料的相對(duì)電導(dǎo)率和相對(duì)磁導(dǎo)率。根據(jù)吸收損耗的要求，就可以求得屏蔽體材料需要的最小厚度。

　　(3)反射損耗

　　電磁波從空氣傳播到金屬屏蔽體表面時(shí)產(chǎn)生反射，反射損耗是金屬屏蔽體對(duì)高頻電磁波的另一個(gè)重要屏蔽機(jī)理。產(chǎn)生反射的原因是電磁波在空氣中和在金屬導(dǎo)體中的阻抗不一樣。

　　在近場(chǎng)的電場(chǎng)波和磁場(chǎng)波的波阻抗是不同的，因此做近場(chǎng)屏蔽時(shí)，要分別考慮電場(chǎng)波和磁場(chǎng)波。由于電場(chǎng)波的波阻抗較高，因此反射損耗較大。磁場(chǎng)波的波阻抗較低，反射損耗較小。對(duì)于電場(chǎng)波，屏蔽體距離輻射源越近，反射損耗越大。對(duì)于磁場(chǎng)波，屏蔽體距離輻射源越遠(yuǎn)，反射損耗越大。

　　反射損耗最大的特點(diǎn)是與電磁波的波阻抗有關(guān)。對(duì)于特定的屏蔽材料，波阻抗越高，反射損耗越大。對(duì)于銅屏蔽材料(其他材料的趨勢(shì)也大致相同)，根據(jù)電場(chǎng)源和磁場(chǎng)源的波阻抗變化規(guī)律，可以繪出圖5-4-11所示反射損耗與頻率之間的關(guān)系曲線。

　　屏蔽材料的反射損耗并不是將電磁通量消耗掉，而是將其反射到空間，傳播到其他地方。因此反射損耗很大并不一定是好事情，反射的電磁波可能對(duì)其他對(duì)象造成影響。

　　(4)多次反射損耗

　　電磁波每當(dāng)入射到不同介質(zhì)的界面時(shí)，都會(huì)發(fā)生反射。因此當(dāng)入射波到達(dá)金屬屏蔽體時(shí)，除了一部分能量被屏蔽體吸收并一次反射后穿透出屏蔽體外，在屏蔽體內(nèi)的兩個(gè)表面上還會(huì)產(chǎn)生多次反射。電磁波每一次反射都會(huì)有一部分能量穿透出屏蔽體，這就造成了額外的泄漏。

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