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HSE( dB) = 20logH设 计 策 略UN 0C=CSR0US+ C01US=1 + C / CSR0 RR SR0在 保 证 屏 蔽 体 C金 属 体 良 好 接 地 后 ,C1 和 C2 的 影 响1⋅C2UN1=可 略 去 不 计 , C可 + 得 C : C CUN1( )( + )1 3 2CSR1US=C + C + C2RSR1RCSR1US≈C + C此 时 主 j要 ωMi是 Ci S 和 R 之 间 迂 回 金 属 板 的 电 场 所 形 成 的S=rS+ jωLS分 布 电 容 CSR1 造 成 的 耦 合 。 若 金 属 板 足 够 大 ,CSR1MC趋 于 i零 S≈, 则 ⋅ UN1C也 将 趋C于 零 , 即 金 属 屏 蔽 体 屏 蔽 了 SL i = K ⋅ n ⋅iCnS干 扰 场 源 的 电 场 对 R 的 影 响 。 另 外 , 由 上 式 分 析 易 知 金jωM属 屏 蔽 iS= 体 越 是 接 ⋅ iCr近 R,C2 就 越 大 , 则 UN1 就 越 小 , 故S而 金 属 屏 蔽 体 要 尽 量 靠 近 被 屏 蔽 体 。 所 以 电 路 中 常 用 接地 良 好 的 编 织 线 作 为 屏 蔽 层 将 导 线 包 围 起 来 , 能 保 护 线路 避 免 外 部 电 场 干 扰 , 同 时 防 止 导 线 本 身 产 生 的 电 力 线向 外 泄 漏 。磁 场 屏 蔽磁 场 屏 蔽 可 分 低 频 磁 场 屏 蔽 和 高 频 磁 场 屏 蔽 两 类 。任 何 载 流 导 体 或 线 圈 周 围 都 会 产 生 磁 场 , 磁 场 随 导 体 电流 的 变 化 而 变 化 , 这 种 变 化 的 磁 场 常 对 周 围 的 电 子 线 路或 敏 感 器 件 造 成 干 扰 。 电 子 线 路 中 常 存 在 有 环 形 布 线 线圈 、 信 号 环 路 等 , 强 信 号 环 路 易 形 成 磁 场 发 射 , 而 弱 信号 环 路 则 更 易 受 周 围 交 变 磁 场 的 干 扰 。1. 低 频 磁 场 屏 蔽电 场 有 电 力 线 , 磁 场 有 磁 力 线 , 磁 力 线 通 过 的 路 径称 为 磁 路 。 磁 路 与 电 路 有 类 似 的 特 征 。 磁 路 具 有 磁 阻 ,磁 阻 与 磁 路 的 长 短 、 磁 路 的 截 面 积 及 相 对 磁 导 系 数 相 对磁 导 率 金 属 的 磁 导 率 与 空 气 的 磁 导 率 之 比 有 关 。 磁 导 率越 大 , 磁 阻 就 越 小 , 磁 通 主 要 选 择 通 过 高 磁 导 率 材 料 。如 果 磁 场 中 存 在 高 磁 导 率 的 磁 场 通 路 , 则 磁 通 相 对 通 过周 围 空 气 的 部 分 变 小 , 使 得 周 围 空 间 的 磁 场 干 扰 也 同 时减 少 , 可 以 等 效 为 起 到 了 磁 场 屏 蔽 作 用 。对 于 低 频 磁 场 含 恒 定 磁 场 , 其 屏 蔽 体 的 屏 蔽 效 能 远不 如 电 屏 蔽 和 电 磁 屏 蔽 。 当 磁 场 频 率 低 于 100K HZ 时 ,屏 蔽 措 施 主 要 有 赖 于 高 磁 导 率 材 料 所 起 到 的 磁 分 路 作 用 ,低 频 磁 场 屏 蔽 的 机 理 是 利 用 高 导 磁 材 料 所 具 有 的 低 磁2R阻 特 性 , 使 磁 场 通 过 磁 阻 小 的 通 路 而 不 扩 散 到 周 围 空 间去 , 从 而 起 到 磁 场 屏 蔽 的 作 用 。 如 图 5 所 示 , 磁 屏 蔽 材料 的 磁 阻 与 其 磁 导 率 成 反 比 , 磁 导 率 越 大 , 磁 阻 越 小 ,因 此 , 磁 屏 蔽 通 常 选 用 铁 磁 材 料 , 如 铁 、 硅 钢 片 、 坡 莫合 金 等 。 使 用 磁 屏 蔽 体 时 磁 屏 蔽 材 料 的 磁 导 率 越 高 , 屏蔽 体 越 厚 , 磁 阻 就 越 小 , 屏 蔽 效 果 也 越 好 ; 制 作 磁 屏 蔽体 时 , 开 口 或 缝 隙 不 应 切 割 磁 感 线 , 否 则 会 增 加 磁 阻 ,降 低 屏 蔽 效 果 ; 磁 材 料 不 能 屏 蔽 高 频 磁 场 , 因 为 高 频 时磁 材 料 的 磁 性 损 耗 很 大 , 导 致 磁 导 率 下 降 。值 得 注 意 的 是 , 高 磁 导 材 料 如 铁 镍 合 金 等 磁 导 率 会 随外 加 磁 场 强 度 的 变 化 而 变 。 当 外 加 磁 场 强 度 较 低 时 , 磁导 率 会 随 磁 场 强 度 的 增 加 而 升 高 , 而 当 外 加 的 磁 场 强 度超 过 某 限 值 时 , 磁 导 率 将 会 急 剧 下 降 , 称 此 时 磁 导 材 料发 生 了 磁 导 饱 和 , 也 意 味 着 该 材 料 同 时 失 去 了 磁 屏 蔽 性能 。 磁 导 率 越 高 , 越 容 易 饱 和 , 所 以 选 择 具 有 足 够 磁 导率 和 饱 和 特 性 的 磁 导 材 料 是 低 频 磁 场 屏 蔽 的 关 键 。2. 高 频 磁 场 屏 蔽高 频 磁 场 的 屏 蔽 原 理 是 屏 蔽 体 利 用 电 磁 感 应 现 象 所产 生 的 涡 流 反 磁 场 对 原 干 扰 磁 场 的 排 斥 作 用 来 达 到 屏 蔽目 的 的 。 屏 蔽 体 材 料 采 用 的 是 低 电 阻 率 的 良 好 导 体 , 如铜 、 铜 镀 银 等 。 由 根 据 法 拉 第 电 磁 感 应 定 律 和 楞 次 定律 , 屏 蔽 体 中 的 感 应 电 流 方 向 与 线 圈 中 的 电 流 方 向 相反 , 因 而 在 屏 蔽 体 以 外 空 间 中 , 线 圈 磁 场 和 屏 蔽 体 感 应电 流 产 生 的 磁 场 相 互 抵 消 , 透 过 的 磁 感 线 仅 仅 是 线 圈 所产 生 的 磁 感 线 中 的 极 小 部 分 。 在 屏 蔽 体 与 线 圈 之 间 , 两者 产 生 的 磁 感 线 方 向 是 一 致 的 , 线 圈 所 产 生 的 磁 通 量 很少 泄 漏 到 屏 蔽 体 外 边 , 所 以 起 到 了 磁 屏 蔽 的 作 用 。 另外 , 在 线 圈 内 部 , 由 于 线 圈 磁 感 线 与 感 应 电 流 产 生 的 磁感 线 方 向 相 反 , 导 致 线 圈 内 部 磁 场 有 所 减 少 , 结 果 线 圈的 电 感 量 减 少 。 如 图 6 所 示 , 选 择 产 生 感 生 电 势 的 载 体为 良 导 体 的 金 属 板 , 则 感 应 电 流 阻 抗 近 乎 于 短 路 而 产 生涡 流 , 此 涡 流 产 生 的 反 磁 场 将 抵 消 穿 过 此 金 属 板 的 原 磁场 。 反 磁 场 的 作 用 增 强 了 金 属 板 四 周 的 磁 场 , 看 起 来 就像 原 磁 场 从 金 属 板 四 周 绕 行 而 过 。图 5 低 频 磁 场 屏 蔽 原 理 示 意 图图 6 涡 流 效 应 及 其 反 磁 场 对 原 磁 场 的 排 斥 作 用42 www.InterferenceTechnology.com