環(huán)保工程師專業(yè)知識(shí)四電磁污染防治基本方法(10)

　　2、屏蔽的基本原理

　　(1)電場(chǎng)屏蔽的基本原理

　　電場(chǎng)屏蔽是為了消除或抑制由于電場(chǎng)耦合引起的干擾。

　　靜電場(chǎng)的屏蔽問題。設(shè)一導(dǎo)體A帶正電，則鄰近的導(dǎo)體B將感應(yīng)帶負(fù)電，即靜電感應(yīng)現(xiàn)象。利用金屬屏蔽體對(duì)電場(chǎng)可以起屏蔽作用，即可使導(dǎo)體A發(fā)出的電力線不能到達(dá)導(dǎo)體B。屏蔽體的屏蔽必須完善并良好接地，否則不起屏蔽作用。

　　交變電場(chǎng)情況，若導(dǎo)體A有一交變電壓，此時(shí)電場(chǎng)將被金屬體屏蔽，使電場(chǎng)局限在導(dǎo)體A與屏蔽體之間。如屏蔽體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)磁場(chǎng)屏蔽的基本原理

　　磁場(chǎng)屏蔽是為了消除或抑制由于磁場(chǎng)耦合引起的干擾。

　　靜磁場(chǎng)的情況。電磁鐵或直流線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)均在空間分布磁力線或磁通。磁力線所通過的路徑稱為磁路。磁力線主要集中在低磁阻(高磁導(dǎo)率)的磁路通過。對(duì)磁場(chǎng)的屏蔽主要利用高磁導(dǎo)率的材料，如鐵、鎳鋼等，磁力線將“封閉”在屏蔽體內(nèi)，起到磁屏蔽作用。

　　低頻交變磁場(chǎng)，磁屏蔽的原理同靜磁屏蔽一樣，利用高磁導(dǎo)材料作屏蔽體，將磁場(chǎng)約束在屏蔽體材料內(nèi);另外，也可以在垂直磁場(chǎng) 的方向上設(shè)置金屬導(dǎo)體環(huán)，環(huán)中的感應(yīng)電流 將產(chǎn)生方向相反的磁場(chǎng) ，抵消部分外加磁場(chǎng)，達(dá)到磁場(chǎng)屏蔽的作用。

　　磁場(chǎng)的屏蔽不同于電場(chǎng)的屏蔽，屏蔽體接地與否不影響磁屏蔽的效果;但磁屏蔽體對(duì)電場(chǎng)也起一定的屏蔽作用，因此一般也接地。

　　高頻磁場(chǎng)，磁屏蔽原理：高頻磁場(chǎng)在屏蔽殼體表面感生渦流，從而產(chǎn)生反磁場(chǎng)來抵消穿過屏蔽體的原來的磁場(chǎng)，同時(shí)增強(qiáng)屏蔽體旁邊的磁場(chǎng)，使磁力線繞行而過，起了磁屏蔽作用。

　　高頻磁場(chǎng)主要靠屏蔽殼體上感生的渦流所產(chǎn)生的反磁場(chǎng)起排斥原磁場(chǎng)的作用。渦流越大，屏蔽效果越好。應(yīng)選用良導(dǎo)體材料，頻率越大，渦流也越大，磁屏蔽效過就越好。

　　(3)電磁場(chǎng)屏蔽的基本原理

　　對(duì)于電磁場(chǎng)，電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量總是同時(shí)存在，只是當(dāng)頻率較低而且在離騷擾源不遠(yuǎn)的地方(即近場(chǎng)條件)，不同特性的騷擾源，其電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量有很大差別。對(duì)于高電壓、小電流的干擾源，近場(chǎng)以電場(chǎng)為主，其磁場(chǎng)分量可以忽略;而對(duì)于低電壓、大電流的干擾源，近場(chǎng)以磁場(chǎng)為主，其電場(chǎng)分量可以忽略。對(duì)上述兩種特殊情況，可分別按電場(chǎng)屏蔽和磁場(chǎng)屏蔽來考慮。當(dāng)頻率較高或在離干擾源較遠(yuǎn)的地方(即遠(yuǎn)場(chǎng)條件)，不論干擾源本身特性如何，均可看作平面波電磁場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)都不可忽略，需要將電場(chǎng)與磁場(chǎng)同時(shí)屏蔽，即電磁屏蔽。

　　高頻電磁屏蔽的原理主要依據(jù)電磁波到達(dá)金屬屏蔽體時(shí)產(chǎn)生的反射及吸收作用。相差愈大，由反射引起的損耗也愈大;而反射和頻率有關(guān)，頻率愈低，反射愈嚴(yán)重。

　　當(dāng)電磁波入射到不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，就會(huì)發(fā)生反射，使穿過界面的電磁能量減弱。由于反射現(xiàn)象而造成的電磁能量損失稱為反射損耗。當(dāng)電磁波穿過一層屏蔽體時(shí)要經(jīng)過兩個(gè)界面，要發(fā)生兩次反射。因此，電磁波穿過屏蔽體時(shí)的反射損耗等于兩個(gè)界面上的反射損耗的總和。

　　對(duì)于電場(chǎng)波而言，第一個(gè)界面的反射損耗較大，第二個(gè)界面的反射損耗較小。對(duì)于磁場(chǎng)波而言，情況正好相反，第一個(gè)界面的反射損耗較小，第二個(gè)界面的反射損耗較大。

　　電磁波在屏蔽材料中傳播時(shí)，會(huì)有一部分能量轉(zhuǎn)換成熱量，導(dǎo)致電磁能量損失，損失的這部分能量稱為屏蔽材料的吸收損耗。電磁波在穿透屏蔽體時(shí)的能量吸收損耗主要是由渦流引起的。渦流一方面產(chǎn)生反磁場(chǎng)來抵消原干擾磁場(chǎng)，同時(shí)產(chǎn)生熱損耗，因此，頻率越高，屏蔽體越厚，渦流損耗也越大。

　　如果輻射源在屏蔽機(jī)箱的外部，則反射損耗和吸收損耗都對(duì)屏蔽效能有貢獻(xiàn)。如果輻射源在屏蔽機(jī)箱內(nèi)部，則主要是吸收損耗對(duì)屏蔽效能有貢獻(xiàn)，因?yàn)榉瓷涞哪芰靠偸窃跈C(jī)箱內(nèi)。

　　在近場(chǎng)區(qū)內(nèi)，特定電磁波的波阻抗隨距離而變化。如果是電場(chǎng)波，隨著距離的增加，波阻抗降低;如果是磁場(chǎng)波，隨著距離的增加，波阻抗升高。在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，波阻抗保持不變。

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