电磁屏蔽及应用毕业设计

江苏信息职业技术学院毕业设计1毕业设计（论文）题 目： 电磁屏蔽技术及运用 学 院： 机电工程学院 专 业： 机电设备维修与管理 班 级： 机电设备 141 姓 名： 胡强 学 号： 1402373144 指导老师： 邓超 2摘要跟着发展的步伐，人类已经逐渐进入了信息时代，紧跟当代电子工业飞速发展，随着技术的成长和需求的增添，电子传感器的数量也在迅速增加，但随之面临的电磁干扰现象也日渐突出，电磁波辐射产生的电磁干扰（EMI）影响传感器的信号正常运行，造成信号紊乱传感器失灵。对于电磁的滋扰当前有三种常用的抗干扰技巧，划分为:屏蔽技巧、接地技巧和滤波技巧。此中,屏蔽技巧大体是选用了各类屏蔽材料对电磁辐射的产生造成有用阻隔和消耗，单一的说法来讲即是给其做一个“包间”。在电子传感器及电子产物里，其中一些电磁滋扰（Electromagnetic Interference）的能量是经过辐射性耦合来执行干预的，而为了达到电磁兼容性要求，出于这个原因，我们需要使用屏蔽技巧来抑制的辐射性耦合。在当下完善电磁兼容难题的重要措施是电磁的屏蔽，大都是关于电磁的兼容性问题，它们都可以经过电磁屏蔽来处理。因此电磁屏蔽技巧在生活中有很大的重要性，是以大家更应该在全面了解电磁屏蔽技巧的同时使用其效用来开展电磁屏蔽计划，本文将从电磁的基础理论入手，分别介绍电，磁场，电磁波等电磁屏蔽相关知识，从基础出发，初步了解，然后再介绍电磁屏蔽的相关原理以及基理，深入研究，紧接着通过电子设备的电磁屏蔽设计，一步步地深入了解电磁屏蔽技术。最后举出实例，表明电子屏蔽技术的应用广泛。关键词：电磁的原理；电磁的屏蔽；电磁屏蔽的应用3目录第一章 绪论 .11.1 设计背景 .11.2 设计意义 .11.3 设计思路 .1第二章 电磁波 .22.2 基本概念 .23.2 电磁波的认识 .3第三章 电磁屏蔽 .63.1 电磁屏蔽的基本原理 .63.2 电磁屏蔽的作用机理 .63.3 电磁屏蔽的种类 .8第四章 电磁屏蔽材料的分类 .114.1 表面导电型电磁屏蔽材料 .114.2 粉末填充型复合材料 .114.3 导电织物 .114.4 其他 .124.5 总结 .12第五章 生活中电子设备的电磁屏蔽 .145.1 电子设备电磁屏蔽的设计要求 .145.2 屏蔽效能的影响因素 .145.3 电子设备应采用的屏蔽措施 .145.4 电子设备电磁屏蔽设计实例 .155.5 结论 .175.6 生活中的电磁屏蔽实例 .17结论 .19参考文献 .20致谢 .20江苏信息职业技术学院毕业设计1第 1 章 绪论1.1 设计背景电磁屏蔽技术是电磁兼容技术中最重要的研究内容。现在电磁屏蔽技术的发展，已经无孔不入地渗透到各个地方，甚至涉及到安全信息和国防军事等国家核心领域。如何有效地阻止电磁信息泄漏，治理电磁环境污染，大力发展电磁屏蔽技术势在必行。屏蔽材料和屏蔽技术是电磁屏蔽设计中的重要内容。1.2 设计意义随着现在电子产品数量的逐渐增多和广泛的使用，导致其密集度越来越大，电磁环境逐渐恶化，是电子设备处在一个特别恶劣的环电磁环境中，所以电子设备要有良好的抗干扰能力。为了确保这些设备工作时不受外界磁场干扰，同时也不对其他设备造成干扰，所以就要对设备进行电磁屏蔽。通俗的讲，现在我们处在一个布满了磁场的世界，而有些设备的产生的磁场会相互影响。电磁屏蔽，就是通过某些手段，使磁场之间的影响降到最低，从而能让设备正常工作。 1.3 设计思路本文查阅文献，从理论入手，通过对理论的阐述结合电子设备电磁屏蔽的设计实例来向大家展示。 本文的设计思路如下：首先查阅资料，讲清楚电磁波是什么。从电磁波的基础性质入手，了解电磁波是怎么来的。俗话说知己知彼百战不殆，只有当我们了解了这样东西才能针对他的特性做出针对。然后查阅资料，讲清楚电磁屏蔽是什么技术，所谓工欲善其事，必先利其器。如何去屏蔽电磁波，那就需要用到电磁屏蔽技术。本文就详细描述了电磁屏蔽技术。本文从电磁屏蔽技术的原理入手，然后介绍了电磁屏蔽技术的三种机理。那么我们该用什么方式屏蔽电磁波？那就不得不提到电磁屏蔽的三个种类，静电屏蔽，静磁屏蔽，以及高频电磁场屏蔽。在了解完电磁屏蔽技术之后，完成该技术的材料也是十分重要的。所以我们就电磁屏蔽材料的种类进行了列举，完成材料的分类。我们了解了敌人电磁波，掌握了对付敌人的武器电磁屏蔽技术，得到了制造武器的工具电磁屏蔽材料。接下来要做的就是去对付电磁辐射这个敌人。所以列举了某电子设备电磁屏蔽实例，来向大家介绍电磁屏蔽到底该如何实现。2第二章 电磁波2.2 基本概念用来称呼许多种不同的自然现象，一般只需使用“电”这单字就已足以胜任。但是，用于科学领域，这术语的意思显得相当模糊。必须使用更明确的术语来区分各种各样不同的概念。 电荷：某些亚原子粒子的内涵性质。这性质决定了它们彼此之间的电磁作用。带电荷的物质会被外电磁场影响，同时，也会产生电磁场。 电流：带电粒子的定向移动，通常以安培为度量单位。 电场：由电荷产生的一种影响。附近的其它电荷会因这影响而感受到电场力。 电势：单位电荷在静电场的某一位置所拥有的电势能，通常以伏特为度量单位。电磁作用：电磁场与静止或运动中的电荷之间的一种基本相互作用。3.1.2 磁场的产生原理由于经典物理中至今还拒绝使用基本粒子的概念来研究磁场问题，致使电磁学和电动力学都将产生磁场的原因定义为点电荷的定向运动，并将磁铁的成因解释为磁畴。现代物理证明，任何物质的终极结构组成都是电子（带单位负3电荷），质子（带单位正电荷）和中子（对外显示电中性）。点电荷就是含有过剩电子（带单位负电荷）或质子（带单位正电荷）的物质点，因此电流产生磁场的原因只能归结为运动电子产生磁场。一个静止的电子具有静止电子质量和单位负电荷，因此对外产生引力和单位负电场力作用。当外力对静止电子加速并使之运动时，该外力不但要为电子的整体运动提供动能，还要为运动电荷所产生的磁场提供磁能。可见，磁场是外力通过能量转换的方式在运动电子内注入的磁能物质。电流产生磁场或带负电的点电荷产生磁场都是大量运动电子产生磁场的宏观表现。同样道理，由一个运动的带正电的点电荷所产生的磁场，是其中过剩的质子从外力所获取的磁能物质的宏观体现。但其磁能物质又分别依附于其中带有电荷的夸克。传递运动电荷或 电流之间相互作用的物理场，由运动电荷或电 流产生，同时对产生场中其它运动电荷或电 流发生力的作用。磁场是物质的一种形态。磁铁与磁铁之间， 通过各自产生的磁场，互相施加作用力和力 矩于对方。运动中的电荷会产生磁场。磁性 物质产生的磁场可以用电荷运动模型来解释。 如图图 2.1 用铁渣表现磁铁之间的电磁场 图 2.1 用铁渣表现 磁铁之间的电磁场电场是由电荷产 生的。电场与磁场有密切的关系；有时磁场 会生成电场，有时电场会生成磁场。麦克斯 韦方程组可以描述电场、磁场、产生这些矢量 场的电流和电荷，这些物理量之间的详细关 系。根据狭义相对论，电场和磁场是电磁场 的两面。设定两个参考系 A 和 B，相对于参 考系 A，参考系 B 以有限速度移动。从参考 系 A 观察为静止电荷产生的纯电场，在参考系 B 观察则成为移动中的电荷所产生的电场和磁场。 3.2 电磁波的认识43.2.1 电磁波的产生电磁波是电磁场的一种运动形态。电与磁可说是一体两面，变化的电场会产生磁场（即电流会产生磁场），变化的磁场则会产生电场。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。 电磁波首先由詹姆斯麦克斯韦于 1865 年预测出来，而后由德国物理学家海因里希赫兹于 1887 年至 1888 年间在实验中证实存在。麦克斯韦推导出电磁波方程，一种波动方程，这清楚地显示出电场和磁场的波动本质。因为电磁波方程预测的电磁波速度与光速的测量值相等，麦克斯韦推论光波也是电磁波。3.2.2 磁波的概述电磁场包含电场与磁场两个方面，分别用电场强度 E（或电位移 D）及磁通密度 B（或磁场强度 H）表示其特性。按照麦克斯韦的电磁场理论，这两部分是紧密相依的。时变的电场会引起磁场，时变的磁场也会引起电场。电磁场的场源随时间变化时，其电场与磁场互相激励导致电磁场的运动而形成电磁波。电磁波的传播速度与光速相等，在自由空间中，为 c=3108m/s。电磁波的行进还伴随着功率的输送。 电磁场是物质的特殊形式，它具有一般物质的主要属性，如质量、能量、动量等。客观上永远存在着与观察条件无关的统一的电磁场，把它分成电场与磁场两部分是相对的，是与试验条件有关的。 球面波、柱面波与平面波 对于随时间作正弦变化的电磁波，按照其电场强度 E 与磁场强度 H 的等相面（即波前面）为球面、柱面或平面的不同情况，电磁波又有球面波、柱面波与平面波之分。 横电磁波、横电波与横磁波 其电场与磁场都在垂直于传播方向的平面上的电磁波，称为横电磁波，简称 TEM 波。在垂直于波的传播方向平面上其含电场的电磁波称为横电波，简称 TE 波。在垂直于波的传播方向的平面上只台磁场的电磁波称为横磁波，简称 TM 波。 电磁波谱 按正弦电磁波在自由空间中的波长 或频率f（f=c=3108m/s）的顺序排列而成的表称为电磁波频谱。为了方便，常把波谱分成频段或波段，如表所示。300GHz 以上，便依次进入远红外、可见光、x 射线和 射线了表 2.2 为电磁波频谱表，图 2.3 为电磁波频谱。表 2.1 电磁波频谱表5频段（波段）名称及范围波段名称 频段名称 波段范围 频率范围超长波 甚低频（VLF） 105104m