要做好电磁屏蔽材料真的很难 接地气系列G之廿七

2018-03-20电子设备及电子产品中,电磁干扰通过传导性和辐射性耦合来传输。

为了满足电磁兼容性要求,传导性耦合需采用“滤波”技术,而辐射性耦合则需采用“屏蔽”技术。

电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的关键手段,对电磁干扰有显著抑制效果。

电磁干扰分为自然干扰和人为干扰,自然干扰主要来源于大气和宇宙噪声,人为干扰则由有机电或其他人工装置产生。

电磁干扰的传播途径有辐射、感应和传导。

远场辐射干扰是由干扰源辐射的电磁波传播到被干扰部件区域造成的,近场感应则是干扰源与被干扰部件距离较小时,通过空间的电磁耦合引入被干扰部件,传导则是干扰通过公共阻抗引入被干扰电路。

电磁兼容设计应考虑电磁干扰特性(EMI)和电磁耐受特性(EMS)。

射频干扰、静电干扰、电力干扰和自干扰是主要的干扰源。

屏蔽技术、滤波技术、接地系统等都是提高电磁兼容能力的有效方法。

屏蔽的理论基础是电磁波的反射与吸收。

屏蔽效果一般用屏蔽前后同一点场强的比值来表征,称为“屏蔽效能”。

屏蔽方法分为电屏蔽、磁屏蔽和电磁屏蔽。

电屏蔽和磁屏蔽的关键在于选择合适的材料和设计结构。

影响屏蔽体屏蔽效能的主要因素是屏蔽体表面的导电连续性和是否存在直接穿透屏蔽体的导体。

屏蔽体上的导电不连续点会产生电磁泄漏,可以通过填充导电弹性材料来消除。

屏蔽罩上的孔和缝是降低屏蔽效能的主要原因之一。

孔、缝耦合可以等效为二次辐射天线,可能导致屏蔽不均匀。

因此,必须科学地设计屏蔽罩上的孔或缝。

磁屏蔽和电磁屏蔽的难度较大,尤其是电磁屏蔽设计中的孔缝泄漏抑制。

根据干扰源相对于屏蔽体的位置,可分为主动屏蔽和被动屏蔽。

主动屏蔽用于防止干扰场泄露到外部空间,被动屏蔽用于防止干扰场进入被屏蔽空间。

屏蔽材料的吸收作用由其磁导率、电导率和厚度共同决定。

导电塑料是电磁屏蔽材料的首选,分为结构型导电塑料和复合型导电塑料。

碳系复合型屏蔽材料具有价格低、密度小、不易沉降、耐腐蚀性强等优点。

通常,我们可以从体积电阻率预测屏蔽效果的好坏。

目前,我们正在进行石墨烯电屏蔽项目,掺入石墨烯可以提高电导率,进而提高屏蔽效果。

注:感谢北京许露敏老哥执行本项目,这些试样都是他做的,各位还有借口说自己不行吗?

电磁兼容性基础5:电磁屏蔽应用(2)

深入理解电磁屏蔽:效能与设计策略

在电磁屏蔽的设计实践中,我们常常遇到实际工程中非完整屏蔽带来的效能挑战。

孔隙的存在对电磁场的泄露影响尤为显著,因为磁场的泄露往往比电场更为严重。

孔隙的形状(圆形或矩形)和大小,如缝隙长度与波长的比值超过λ/10,可能形成有效的辐射源,这直接影响屏蔽效能。

频率、孔隙数量、间距以及接缝长度的精确控制至关重要,多孔隙会显著降低屏蔽效果,而线性阵列的屏蔽效能与孔隙数量的平方根成反比。

接缝设计是屏蔽效能的关键环节,电接触的连续性必须保证,以减少接触电阻,理想的接缝应提供低阻值的接触。

金属间的电化学兼容性也需考虑,如黄金因其低电阻、稳定性和良好的延展性(尽管价格较高)在高可靠性设计中备受青睐,镀金连接器可防止氧化。

锡虽便宜,但可能产生金属晶须,而镍因其稳定性,是经济实惠的选择,与多种金属兼容。

铝表面的氧化膜需适当处理以保持导电性,屏蔽转移阻抗则是衡量屏蔽效果的指标,阻抗越低,屏蔽性能越好。

衬垫如电橡胶和金属簧片等导电衬垫是增强屏蔽的重要手段,它们提供连续的导电路径,衬垫材料的选择应考虑电化学兼容性以减少腐蚀风险。

例如,锡与镍、不锈钢相容,铝则与锡或铬酸盐镀层镍配合。

在安装时,确保衬垫紧密贴合且无泄露路径,机械限位设计需关注最大压缩量,确保垫圈安装在凹槽中以保持最佳性能。

金属表面需保持清洁,无漆、氧化物和绝缘膜,导电镀层的结合面尤其重要。

电磁干扰(EMI)衬垫需适当压缩以实现低阻抗连接,避免因过度压缩导致永久变形。

导电涂层如真空沉积的透明导电材料,以及导电塑料通过涂料或填充物制作,都提供独特的屏蔽特性。

然而,材料选择、接缝处理和孔洞控制对屏蔽效果起着决定性作用。

便宜的导电涂料易于获取,但接缝连续性需特别注意。

更高端的处理技术,如火焰/电弧喷涂和真空金属喷涂层,虽然导电性优良,但成本较高。

化学镀尽管性能出色,但价格昂贵,常用于塑料屏蔽的首选。

导电塑料以纤维状或粉末形式存在,电导率在10%到40%之间,常用的填充料包括铝、镍、镀银碳纤维或不锈钢纤维。

在屏蔽接地方面,虽然非接地也可能可行,但通常通过连接电路公共端确保安全,防止交流电源切换时的电位差和静电积聚。

早期在产品设计中充分评估电磁兼容性,能有效减少后期修改的风险。

以上内容部分基于Henry W. Ott与Clayton R. Paul的权威著作,下文将深入探讨噪声产生的原理。

电磁屏蔽室的简介

电磁屏蔽室简介

电磁屏蔽室是一种特殊设计的房间,其主要功能是通过屏蔽电磁辐射,创造一个低电磁干扰的环境。以下是关于电磁屏蔽室的详细介绍:

一、定义及功能

电磁屏蔽室是通过特定材料和结构设计,用于阻止电磁波进出房间的室内空间。

它能够有效地防止外部电磁场对内部设备产生干扰,同时防止内部辐射外泄,确保信息的安全和保密。

这种房间广泛应用于军事、通信、医疗、航空航天等领域。

二、主要特点

1. 屏蔽效能高:电磁屏蔽室采用高导电、高导磁材料制成,具有极高的屏蔽效能,能够屏蔽掉来自外部的大部分电磁干扰。

2. 抗干扰能力强:由于内部电磁环境稳定,电磁屏蔽室为精密仪器和设备提供了一个良好的工作环境,确保设备正常运行和数据准确。

3. 安全性高:对于需要保密的场所,电磁屏蔽室可以防止电磁信号泄露,保护信息安全。

三、应用场合

电磁屏蔽室广泛应用于军事指挥、通信中心、数据中心、电子对抗等领域。

在医疗领域,它用于保护医疗设备免受电磁干扰,提高诊断准确性。

在航空航天领域,电磁屏蔽室用于测试电子设备在极端环境下的性能表现。

此外,它还在科研、教育等领域发挥着重要作用。

四、结构与设计

电磁屏蔽室的结构设计充分考虑了电磁波的传播特性,采用多层屏蔽结构,包括金属外壳、导电窗和特殊的地板设计。

同时,房间内部的布局和设施也要考虑到电磁兼容性和散热性能。

设计时还需考虑使用频率范围、屏蔽效能要求等因素,以确保达到最佳的屏蔽效果。

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