Pentru a preveni scurgerea informațiilor prin intermediul canalelor electronice electronice electronice de scurgere cauzate de dispozitivele PEMIN și radio-locator, scuturile electromagnetice sunt utilizate în zone periculoase. Procesele fizice în timpul screeningului diferă în funcție de tipul de câmp și de frecvența schimbării acestuia.
Există ecrane electrice pentru ecranarea câmpului electric, ecranare magnetică pentru câmpuri magnetice și scuturi electromagnetice pentru ecranarea câmpului electromagnetic. Capacitatea ecranului de a slăbi energia câmpurilor este estimată de eficiența de verificare (coeficientul de atenuare). Dacă intensitatea câmpului pe ecran este E0 și H0. și în spatele ecranului - Ee și Ne. apoi Se = EQ / ee și sh = H0 / Ne. În practică, efectiv unicitatii screening-se măsoară în decibeli (dB) și nepers (H): sc (h) = 201g [E0 (H0) / Ez (H $ [dB] sau Se (H) = ln [E0 (H0) / Ee (H)] [Hn].
Analitic ecranare efectivă în funcție determinată pentru idealizate (ipotetice) modele eq conduce la nesfârșit într-o suprafață conductoare plană a unei suprafețe omogene, uniformă sferică conductoare și un cilindric uniform extins la infinit suprafețe conductoare. Pentru alte opțiuni, eficiența de screening este determinată de o eroare care depinde de gradul de similitudine al acestora.
1. Atunci când câmp electric electroni ecran de ecranare sub influența unui câmp electric extern redistribui Xia, astfel încât suprafața ecranului cu care se confruntă sursa nick-câmp taxa de focalizare opus, în semn pentru acuzațiile de sursă, și pe exterior (altele) ale concentrației de suprafață a ecranului centrat identic cu încărcăturile sursei câmpului (Figura 12.1).
Taxele pozitive din Fig. 12.1 a crea un câmp electric secundar, închis în tensiune față de cel primar. Cu scopul de a elimina câmpul secundar creat de sarcini pe suprafața exterioară a ecranului, ecranul este legat la pământ și încărcăturile sale sunt compensate de încărcăturile de la sol. Ecranul captează un potențial apropiat de potențialul pământului, iar câmpul electric din spatele ecranului scade substanțial. Elimină câmpul din spatele ecranului nu poate fi din cauza compensarea incompletă a taxelor pe exterior laterale vsleds-tvie valorile sale de rezistență nenule în ecran și circuite împământat-TION, precum și din cauza proliferării liniilor de forță în afara limitelor ech-rana.
Fig. 12.1. Ecranarea câmpului electric
Eficacitatea ecranării depinde de conductivitatea electrică a ecranului și de rezistența la împământare. Cu cât conductivitatea circuitelor scutului și a solului este mai mare, cu atât este mai mare eficiența ecranării electrice. Grosimea ecranului și proprietățile sale magnetice asupra eficienței ecranării practic nu afectează.
2. Screening-ul câmpului magnetic este obținut ca urmare a acțiunii a două fenomene fizice:
• "trage" (manevra) liniile câmpului magnetic într-un ecran realizat din materiale feromagnetice (cu jj, »1), datorită unei rezistențe magnetice mult mai mici a materialului ecranului decât aerul ambiant;
* apariția sub acțiunea unui câmp alternativ de ecranare în mediul curent conducător al ecranului de curenți induși de inducție, creând un câmp magnetic secundar, liniile de alimentare ale cărora sunt opuse forței magnetice a câmpului primar.
Rezistența magnetică este proporțională cu lungimea liniilor magnetice de forță și invers proporțională cu aria secțiunii transversale a secțiunii în cauză și cu magnitudinea permeabilității magnetice a mediului în care se propagă liniile câmpului magnetic. Atunci când liniile magnetice de forță sunt atrase în ecran, tensiunea lor din spatele ecranului scade. Ca rezultat, factorul de screening este mărit.
Când un câmp magnetic alternativ este aplicat ecranului, EMF apare și în materialul ecranului, creând curenți turbionari în materialul ecranului ca un set de inele închise. Curenții turbionari circulari creează câmpuri magnetice secundare, pe care le apăsați pe principală și preveniți pătrunderea lor în adâncimea ecranului metalic. Efectul de screening al curenților turbionari este mai mare, cu cât este mai mare frecvența câmpului și cu atât este mai mare rezistența curenților turbionari.
Coeficientul de screening al componentei câmpului magnetic este suma coeficienților de screening datorită fenomenelor fizice considerate. Dar fracțiunea termenilor depinde de frecvența oscilațiilor câmpului. La f = 0, ecranarea este asigurată numai prin deplasarea câmpului magnetic cu mediul ecranului. Dar, cu frecvența crescândă a câmpului, efectul asupra eficienței de screening a câmpului secundar datorat curenților turbionari de pe suprafața ecranului devine din ce în ce mai pronunțat. Cu cât frecvența este mai mare, cu atât este mai mare efectul asupra eficienței ecranării curenților turbionari.
Datorită diferitelor efecte ale fenomenelor fizice de ecranare magnetică, cerințele pentru ecrane la frecvențe joase și înalte diferă. La frecvențe joase (până la aproximativ 1 kHz), atunci când influența primului fenomen predomină, eficiența de screening depinde în principal de permeabilitatea magnetică a materialului ecranat și de grosimea sa. Cu cât sunt mai mari aceste caracteristici, cu atât este mai mare eficiența ecranării magnetice. Pentru un ecran, de exemplu, sub forma unui cub, eficiența unui scut magnetic poate fi estimată din formula:
unde d este grosimea zidurilor ecranului; D este dimensiunea laturii ecranului formei cubice.
Eficiența ecranării datorată curenților turbionari depinde de puterea lor, a cărei magnitudine este afectată de conductivitatea electrică a ecranului. La rândul său, această rezistență este direct proporțională cu rezistența electrică a materialului ecranului și invers proporțională cu grosimea acestuia. Cu toate acestea, pe măsură ce crește frecvența câmpului, grosimea materialului de ecranare în care fluxul de curenți turbionari este redus din cauza așa-numitului efect de suprafață sau de piele. Esența sa se datorează faptului că câmpul magnetic extern (primar) slăbește cu o penetrare mai profundă în materialul ecranului, deoarece este opusă de câmpul magnetic secundar în creștere al curenților turbionari. Intensitatea câmpului magnetic alternativ scade pe măsură ce pătrunde ecranul metalic la o adâncime x de la suprafața sa, în conformitate cu o lege exponențială:
unde o este adâncimea echivalentă de penetrare corespunzătoare slabirii intensității câmpului magnetic de 2,72 ori și calculată prin formula:
unde p este rezistența electrică specifică a materialului ecranat în Ohm • mm 2 / m; f este frecvența câmpului magnetic în Hz; n este permeabilitatea magnetică relativă a materialului de ecranare.
Reducerea adâncimea echivalentă penetrare la Uwe lichenie-n datorită faptului că feromagnetice materiale „tras-vtya“ liniile de câmp magnetic ale câmpului primar în rezultate, acelea care măresc concentrația liniilor magnetice de forță și, prin urmare, intensitatea câmpului magnetic în interiorul mamei la ecran. Ca rezultat, nivelurile de încărcări induse în el cresc, rezultând o creștere a valorilor curenților turbionari și a intensității câmpului magnetic secundar. Astfel, adâncimea penetrării este mai mică, cu atât este mai mare frecvența câmpului, permeabilitatea magnetică specifică și conductivitatea electrică a ecranului metalic.
La frecvențe înalte, eficiența ecranării magnetice într-un dB cu ecran cu grosimea d în mm poate fi determinată prin înlocuirea expresiei pentru Hx în Sn = 20 Ig (Hx / H0). Ca urmare a acestei substituții și a transformării, este ușor de obținut acest lucru
Cu toate acestea, această expresie poate fi utilizată pentru a aproxima eficiența de screening cu condiția ca valoarea d să fie comensurabilă cu a. Dacă d »a, atunci datorită efectului de suprafață, creșterea d are un efect redus asupra eficienței de ecranare, deoarece câmpul magnetic secundar este creat de curenți turbionari în stratul de suprafață al ecranului.
Prin urmare, pentru a asigura ecranarea magnetică eficace la frecvențe mai mari pentru ecranele trebuie ispol'uet-apel materiale cu cel mai mare raport q / p, ținând cont de faptul că, odată cu creșterea rezistenței f datorită suprafeței crește-ef fect exponențial. La frecvențe înalte adâncimea de penetrare poate fi atât de mică, iar rezistența este atât de mare încât utilizarea materialelor cu permeabilitate magnetică ridicată, de exemplu permalloy, devine nepractică. Pentru f> 10 MHz, un efect de screening semnificativ este furnizat de un ecran de cupru cu o grosime de doar 0,1 mm. Pentru a proteja câmpurile magnetice ale circuitelor de înaltă frecvență ale amplificatoarelor de frecvență intermediară de activitate TV de radio interne și ecrane de aluminiu onnyh-receptoare sunt utilizate pe scară largă, co-torye ușor inferior de cupru a rezistivității, dar considerabil mai ușoară. Pentru frecvențele înalte, grosimea ecranului este determinată în principal de cerințele pentru rezistența structurii.
În plus, eficiența ecranelor magnetice este afectată de proiectarea ecranului în sine. Nu trebuie să conțină zone cu deschideri, fante, cusături pe calea liniilor magnetice de forță și a curenților turbionari, care creează o rezistență suplimentară la acestea.
Deoarece ecranarea magnetică este asigurată de curenți, nu de încărcături, scuturile magnetice nu au nevoie de împământare.
3. Procesele fizice în ecranarea electromagnetică sunt considerate în modelul prezentat în Fig. 12.2.
Fig. 12.2. Ecranare electromagnetică
Ecranarea electromagnetică este asigurată prin reflectarea unei părți a ecranului și prin absorbția unei părți care pătrunde în ecranul câmpului electromagnetic. În consecință, eficiența ecranării este 8e = 8% ou + 8emon. unde 8eotp = Ј S este eficiența
ecranarea prin reflectarea undelor electromagnetice de pe suprafața ecranului; 8enogl = ^ 8enogl. - eficacitatea ecranului-
Datorită absorbției undelor electromagnetice în ecran.
Eficiența ecranării în dB datorată reflexiei câmpului electromagnetic se calculează prin formula:
Amploarea ecranării efective în dB datorată absorbției într-un ecran cu grosimea d mm este estimată din formula:
Ultima expresie coincide cu formula aproximată, care determină eficacitatea ecranării magnetice din cauza câmpului secundar. Aceasta confirmă afirmația că absorbția câmpului electromagnetic se datorează, în primul rând, pierderii de energie a curenților turbionari din materialul ecranului. După cum rezultă din formulele de mai sus, în funcție de frecvența proprietăților magnetice și electrice ale materialului ecranului, efectul de reflexie și absorbție la diferite frecvențe este semnificativ diferit. La frecvențe joase, cea mai mare contribuție la eficiența ecranării se face prin reflectarea ecranului undei electromagnetice, la frecvențe înalte se reflectă în ecran. Proporția acestor componente în valoarea totală a eficienței ecranării electromagnetice este aceeași pentru cele nonmagnetice (μ,
1) ecrane la frecvențe de sute de kHz (pentru cupru - 500 kHz), pentru magneți (μ "1) - la frecvențe în fracțiuni și unități de kHz, de exemplu pentru per-malloy - 200 Hz. Materialele magnetice oferă o protecție mai bună a undei electromagnetice din cauza absorbției și nemagnetice, dar cu o valoare redusă a rezistivității - datorită reflexiei.
În plus, având în vedere că undele electromagnetice conțin componente electrice și magnetice, atunci, în cazul ecranării electromagnetice, apar fenomene caracteristice ecranării electrice și magnetice.
În consecință, la frecvențe joase, materialul ecranului trebuie să fie gros, să aibă valori ridicate ale permeabilității magnetice și conductivității electrice. La frecvențe înalte, ecranul trebuie să aibă valori mici de rezistență electrică, iar cerințele pentru grosimea și permeabilitatea magnetică a materialului sunt substanțial reduse. Pentru a asigura ecranarea componentei electrice, ecranul electromagnetic trebuie să fie legat la pământ.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: