论电磁辐射的屏蔽技术

论电磁辐射的屏蔽技术

摘要：磁辐射由于其作用具有广泛性，潜在性，隐蔽性，已成为人类生存环境的一大潜在威胁.现代的屏蔽技术在抑制和消除电磁辐射的潜在危害中发挥着重要的作用，研究和推广新的屏蔽技术对于改善人类的生存环境，提高生活质量有着重要的意义.

关键词：电磁辐射，屏蔽技术，屏蔽室

一、前言

无线电技术、电子技术的不断发展，使电磁能的应用领域进一步扩大，它们在通信、经济、医疗、军事领域都发挥着重要的作用。但家用电器、电子设备在带给人们享用的同时，也产生了一定的负面影响，家用电器和电子设备在使用的同时，都会产生各种不同波长和强度的电磁辐射。这些辐射能量充斥于空间之中，对于人类的生存环境构成了潜在的威胁，同时也干扰了仪器设备的正常工作，现在，电磁辐射的防护已经越来越引起人们的重视，新的防护技术不断运用于生产，生活之中。电磁辐射源主要有自然辐射源和人工辐射源，自然辐射源有雷电以及宇宙射线等，人工辐射源有来自广播，通信，电力等方面的电磁辐射，而主要的辐射源是人工辐射源。

二、屏蔽效能的分析

电磁波同时存在电场分量和磁场分量，电磁波在空间中广泛存在，讨论其电磁屏蔽效能就具有重要意义。

1、电磁屏蔽效能

电磁屏蔽是利用比空气磁导率大得很多的介质吸收磁力线，从而达到改善电磁环境的目的。因而，电磁屏蔽的效能受介质磁导率的影响很大，使用高磁导率的介质制造的屏蔽室有较好的电磁屏蔽效能。

2、吸收衰减效能和反射衰减效能

（1）吸收衰减

吸收衰减，它实质上使电磁辐射在金属导体的热损耗，当大块导体处于变化的电磁场中时，在导体内部会产生涡流，由于金属导体并非理想导体，因而存在一定的电阻，这样必然在金属屏蔽层内，产生一定的损耗，吸收衰减便是利用涡流效应来达到削弱电磁辐射的目的。

由于吸收衰减是金属导体自身产生的损耗，因而吸收衰减的效能与导体材料的磁导率和电导率有关，并且也与电磁波的频率有关。一般的说：材料的磁导率

和电导率越好，电磁辐射频率越高，吸收衰减的效能越好。铁和铜在不同频率下的吸收效能的比较可以看出，在相同的频率下，铁的吸收衰减效能优于铜，因而使用磁导率好的材料，可以获得好的吸收衰减效能。

（2）反射衰减

在电磁场射入金属导体时，由电磁感应电流，在这个感应电流动作用下，必然建立一个新的电磁场，当该电磁场的方向与入射电磁场场方向相反时，将发生感应电磁场抵消部分辐射电磁场的作用。（楞次定理）

反射衰减的大小取决与屏蔽层周围介质之间的阻抗匹配情况，一般而言，屏蔽层与周围介质的阻抗相差越大，反射衰减则越大，在屏蔽室的设计和制造中，采用铁、铜等材料可使屏蔽层与周围空气介质有较大的阻抗差，从而可以得到较好的反射衰减效能。由于铜较铁有更好的电导率，在反射衰减中，其衰减效能优于铁。

对于一个屏蔽室的设计，要综合考虑吸收衰减和反射衰减两方面的因素，选择合适的材料，实施综合性防护。

三、电磁屏蔽室的效能与设计

1、屏蔽材料的选择

一是选用铜、铝作为屏蔽材料;二是选用钢作为屏蔽材料。

（1）选用铜或铝作为屏蔽材料，由于铜、铝对能量的损耗小，抗腐性强，对电磁场反射作用强，并且对于低频波段，比钢有较好的屏蔽效能，因而，对于处在环境恶劣，发射或接受微弱信号大仪器设备的屏蔽措施中，可选用铜或铝作为屏蔽材料。

（2）选用钢作为屏蔽材料，当厚度大，频率高时，钢的屏蔽效能优于铜、铝。并且钢还具有价格低廉的优点，因而钢适用于作为高频设备防护措施的屏蔽材料。

2、屏蔽规格

（1）板材和网材

采用金属板作为屏壁，可以最大限度地减少缝隙，提高屏蔽性能，可保证屏蔽性能在100dB及100dB以上，用金属网作为屏蔽材料，不可避免地造成电磁泄露，其屏蔽效能只有80～90dB左右

金属板适用于建造高效能屏蔽室，金属网作为屏蔽材料，由于成本低廉，则多用于一般性的屏蔽室。

（2）板材厚度与网材层数

板材厚度：理论上来说：板材越厚，屏蔽效能越好，但根据实际需要，钢板厚度可以选择在0.3～1mm，而铜材以0.3～0.5mm即可。（厚度大于1mm，对屏蔽效能的提高并不显著）。

网材层数：采用金属网作为屏蔽室，要得到好的屏蔽效能，必须选用双层屏蔽。

（3）网材目数：

一般而言，网孔越小，网目数越多，屏蔽衰减就越大，通常细密的金属网有较好的屏蔽效能。在其它条件相同的情况下，为提高对低频波的屏蔽效能，可采用导电率高的金属网丝，为了提高对高频波的屏蔽效能，可采用较粗的金属网丝。

图一各种屏蔽金属材料不同厚度的屏蔽效能

图二铜板的屏蔽效能

在屏蔽室的设计中，对于高频设备的电磁防护，要求较高的屏蔽效能，即衰减效能要求在100dB以上，并且环境良好的情况下，应选用钢为材料，设计板型屏蔽室。

对于中，低频设备的电磁防护，不要求很高的屏蔽效能，并且要求有较好的抗腐蚀能力时，应采用铜或铝为材料，设计双层网型屏蔽室。

四、结论：

板型屏蔽室：

板型屏蔽室所存在的缝隙较少，可有效防止电磁泄露，因而板型电磁屏蔽室有较高的屏蔽效能。同时，选用屏效优良的钢板，铜板，并适当增加板材的厚度，可进一步提升屏蔽效能。板型屏蔽室多用于需要高效屏蔽效能的场所。

参考文献：

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