论文部分内容阅读
电磁屏蔽有三种不同的形式，即静电屏蔽、静磁屏蔽与高频电磁场屏蔽。这三种屏蔽的目的都是为了防止外界的电磁场进入到某个需要保护的区域中，原理都是利用屏蔽壳对外场的感应产生的效应来抵消外场的影响。不过，由于所要屏蔽的场的特性不同，所以对壳屏蔽的要求和屏蔽效果也就不同。下面分别向大家作简单的介绍。
一、静电屏蔽
静电屏蔽的目的在于防止外界的静电场进入到某个特定的区域。静电屏蔽所依据的原理是：在外界静电场的作用下，导体表面电荷将会重新分布，直到导体内部总场强处处为零为止。
对于变化很慢（例如50Hz）的交流电的电磁场而言，虽然其电磁场在不断改变，但由于电场中的导体表面仅在10-19s数量级时间内就完成重新分布。因此导体上的电荷有足够长的时间来保证内部场强为零，从而屏蔽低频（例如50Hz）交流电的磁场。正是由于这个缘故。所以变化较慢的低频电场的屏蔽也可以归结到静电屏蔽中。
身穿高压作业服的电工师傅，由于被铜丝编织的衣服所包裹，人体内的场强保持为零，所以没有电流从人体中流过，故工作人员是非常安全的。不过，在作业者刚刚接触高压线的一瞬间，高压工作服上的电荷有一个瞬时分布的过程，在这个极短的时间内，人体上会有短暂的微弱电场作用，一般作业者都是能够经受得住这一考验的。静电屏蔽的特点是一般只考虑对静电场的屏蔽，封闭导体的屏蔽作用是完全的（即内部场强可以达到真正等于零），对屏蔽壳的厚度和电导率也没用什么特别要求，即是厚一点还是薄一点的屏蔽壳，屏蔽效果没有什么差别；电导率高的还是电导率低的，效果也相同。只有在把低频交流电场的屏蔽包括在静电屏蔽中时，总是希望屏蔽壳的电导率越高越好。
二、静磁屏蔽
静磁屏蔽的目的在于防止外界的静磁场和低频电流的磁场进入到某个需要保护的区域，这时必须用磁性介质做外壳。静磁屏蔽依据的原理是：在外界磁场的作用下，磁性介质外壳受到感应发生磁化，使得合成以后的总磁场在磁性介质中明显加强，而在磁性介质所包围（或需要保护）的区域内则明显减弱（或者说磁感线大部分从磁性介质中穿过），尤其是封闭外壳的内部，磁场减弱更明显。例如为了使手表能够防磁，通常会在机芯外装上一个铁质的衬套，就是让衬套起到屏蔽作用。
但是从理论上来说，静磁屏蔽的作用是不完全的，即使是封闭外壳，其内部磁场并不能真正地等于零。外壳的厚度与磁导率对屏蔽的效果有非常明显的影响，外壳越厚、磁导率越高，屏蔽的效果就越好。所以在重量和体积受到限制的情况下，常常采用磁导率高达几万的坡莫合金来制作屏蔽壳，而且壳的各个部分要尽量结合紧密，确保磁路畅通。
三、高频电磁场屏蔽
高频电磁场屏蔽的目的在于防止外界的高频电磁场进入到某个区域。由于电磁场的变化频率很高（例如几百万赫兹甚至更高），场中导体上的感应电荷已不能再看成静止的了（导体不再处于静电平衡状态），因此必须用电磁波在导体中的“透入深度”来说明屏蔽的原理：当高频电磁波射向一导体表面并进入表面后，它会在导体中感应出一个高频交变电流，此电流会激发一个新的电磁波，新激发的电磁波在导体内部与入射的电磁波相位相反，同时导体内电流的产生还导致入射波场能的消耗，结果使得导体内部总的电磁场基本上随深度呈指数衰减，可以用“透入深度”来表示衰减的程度。对于良导体，“透入深度”与入射电磁波的频率、电导率及磁导率都有关系：频率越高、电导率越大、磁导率越大，“透入深度”就越小。像铝、铜、铁这样的金属，1兆赫左右的电磁波在其中的“透入深度”大约为百分之几毫米，所以这些金属只要一张纸那么厚就基本上可以屏蔽l兆赫的电磁波。特别是铁，因为它的磁导率很高，故屏蔽效果特别好。在电子示波器中的示波管外面，总是用一个铁壳把管子包裹起来，它既可以屏蔽外界高频电磁场对电子束的干扰，也可以屏蔽外界电池和低频磁场对电子束的干扰。
不同物种对三种屏蔽的屏蔽效果如下表所示。
表中的铁氧体是一种电阻率和绝缘体一样、磁导率和铁相近的物体。其中“+”号表示能起到屏蔽作用，“-”号表示不能起到屏蔽作用。
一、静电屏蔽
静电屏蔽的目的在于防止外界的静电场进入到某个特定的区域。静电屏蔽所依据的原理是：在外界静电场的作用下，导体表面电荷将会重新分布，直到导体内部总场强处处为零为止。
对于变化很慢（例如50Hz）的交流电的电磁场而言，虽然其电磁场在不断改变，但由于电场中的导体表面仅在10-19s数量级时间内就完成重新分布。因此导体上的电荷有足够长的时间来保证内部场强为零，从而屏蔽低频（例如50Hz）交流电的磁场。正是由于这个缘故。所以变化较慢的低频电场的屏蔽也可以归结到静电屏蔽中。
身穿高压作业服的电工师傅，由于被铜丝编织的衣服所包裹，人体内的场强保持为零，所以没有电流从人体中流过，故工作人员是非常安全的。不过，在作业者刚刚接触高压线的一瞬间，高压工作服上的电荷有一个瞬时分布的过程，在这个极短的时间内，人体上会有短暂的微弱电场作用，一般作业者都是能够经受得住这一考验的。静电屏蔽的特点是一般只考虑对静电场的屏蔽，封闭导体的屏蔽作用是完全的（即内部场强可以达到真正等于零），对屏蔽壳的厚度和电导率也没用什么特别要求，即是厚一点还是薄一点的屏蔽壳，屏蔽效果没有什么差别；电导率高的还是电导率低的，效果也相同。只有在把低频交流电场的屏蔽包括在静电屏蔽中时，总是希望屏蔽壳的电导率越高越好。
二、静磁屏蔽
静磁屏蔽的目的在于防止外界的静磁场和低频电流的磁场进入到某个需要保护的区域，这时必须用磁性介质做外壳。静磁屏蔽依据的原理是：在外界磁场的作用下，磁性介质外壳受到感应发生磁化，使得合成以后的总磁场在磁性介质中明显加强，而在磁性介质所包围（或需要保护）的区域内则明显减弱（或者说磁感线大部分从磁性介质中穿过），尤其是封闭外壳的内部，磁场减弱更明显。例如为了使手表能够防磁，通常会在机芯外装上一个铁质的衬套，就是让衬套起到屏蔽作用。
但是从理论上来说，静磁屏蔽的作用是不完全的，即使是封闭外壳，其内部磁场并不能真正地等于零。外壳的厚度与磁导率对屏蔽的效果有非常明显的影响，外壳越厚、磁导率越高，屏蔽的效果就越好。所以在重量和体积受到限制的情况下，常常采用磁导率高达几万的坡莫合金来制作屏蔽壳，而且壳的各个部分要尽量结合紧密，确保磁路畅通。
三、高频电磁场屏蔽
高频电磁场屏蔽的目的在于防止外界的高频电磁场进入到某个区域。由于电磁场的变化频率很高（例如几百万赫兹甚至更高），场中导体上的感应电荷已不能再看成静止的了（导体不再处于静电平衡状态），因此必须用电磁波在导体中的“透入深度”来说明屏蔽的原理：当高频电磁波射向一导体表面并进入表面后，它会在导体中感应出一个高频交变电流，此电流会激发一个新的电磁波，新激发的电磁波在导体内部与入射的电磁波相位相反，同时导体内电流的产生还导致入射波场能的消耗，结果使得导体内部总的电磁场基本上随深度呈指数衰减，可以用“透入深度”来表示衰减的程度。对于良导体，“透入深度”与入射电磁波的频率、电导率及磁导率都有关系：频率越高、电导率越大、磁导率越大，“透入深度”就越小。像铝、铜、铁这样的金属，1兆赫左右的电磁波在其中的“透入深度”大约为百分之几毫米，所以这些金属只要一张纸那么厚就基本上可以屏蔽l兆赫的电磁波。特别是铁，因为它的磁导率很高，故屏蔽效果特别好。在电子示波器中的示波管外面，总是用一个铁壳把管子包裹起来，它既可以屏蔽外界高频电磁场对电子束的干扰，也可以屏蔽外界电池和低频磁场对电子束的干扰。
不同物种对三种屏蔽的屏蔽效果如下表所示。
表中的铁氧体是一种电阻率和绝缘体一样、磁导率和铁相近的物体。其中“+”号表示能起到屏蔽作用，“-”号表示不能起到屏蔽作用。