电磁兼容大作业

1、电磁干扰与兼容作业题 目： 磁场的屏蔽效能计算 指导老师： 姓 名： 学 号： 磁场的屏蔽效能计算 电磁屏蔽是用来保护电子设备的一项重要的手段，因此它在研究电磁兼容中占有重要的地位。电磁屏蔽是指以某种材料（导电或导磁材料）制成的屏蔽壳体（实体或非实体）将需要屏蔽的区域封闭起来，形成电磁隔离，即其内部的电磁场不能泄露出去，外来的辐射电磁场不能不能进入这个区域（或进出该区域的电磁能量将受到很大的衰减）电磁屏蔽不仅对辐射干扰由良好的抑制效果，而且对静电干扰和传导耦合干扰的电容性耦合、电感性耦合均由明显的抑制作用。电磁屏蔽可以分为电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽三类。1. 屏蔽效能的基本概念屏蔽的目的和分

2、类在高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰。另一方面，空间的各种电磁波也会感应到电路中，对电路造成干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播路径，从而消除干扰。在解决电磁干扰问题的诸多手段中，电磁屏蔽式最基本和有效的。用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路做任何修改。屏蔽由两个目的，一是限制内部辐射的电磁能量泄露出内部区域，二是防止外来的辐射干扰进入某一区域。屏蔽作用是通过一个将上述区域封闭起来的壳体实现的。根据屏蔽的对象不同，可以把屏蔽分为主动屏蔽和被动屏蔽。主动屏蔽的对象是干扰源，限制由干扰源产生的有害电磁能量向外扩散。被动屏

3、蔽的对象是敏感体，以防止外部电磁干扰对它产生有害影响。根据屏蔽的作用原理，可以分为静电屏蔽、磁屏蔽电磁屏蔽三种类型。静电屏蔽的屏蔽体用良导体制作，并有良好的接地。这样就把电场终止于导体表面，并通过地线中和导体表面上感应电荷，从而防止有静电耦合产生的相互干扰。磁屏蔽主要用于低频下，屏蔽体用于高导磁率材料构成低磁阻通路，把磁力线封闭在屏蔽体内，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入，有效防止低频磁场的干扰。电磁屏蔽主要用于高频下，利用电磁波在导体表面上的反射和导体中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的相互耦合，从而防止高频电磁场的干扰。1.2屏蔽效能的表示和计算各种屏蔽体的性能，均用该屏蔽体的屏蔽

4、效能来定量评价。屏蔽效能表示屏蔽体对电磁骚扰的屏蔽能力和效果，它与屏蔽材料的性能、骚扰源的频率、屏蔽体至骚扰源的距离、以及屏蔽体上可能存在的各种不连续的形状和数量有关。传输系数T是指存在屏蔽体时某处的电场强度与不存在屏蔽体时同一处的电场强度之比，屏蔽效能shield effectiveness（SE）定义为在电磁场中同一地点无屏蔽存在时的电磁场强度与加屏蔽体后的电磁场强度之比，常用分贝（dB）表示， 传输系数与屏蔽效能互为倒数由于屏蔽效能是内吸收损耗和反射损耗及多次反射损耗三部分组成，故传输系数为：式中，分别代表由于屏蔽体的吸收、反射及多次反射所引起的传输系数，故2. 屏蔽效能的计算在载有电流

5、的导线、线圈或变压器周围空间都存在磁场。若电流是时变的，则磁场也是时变的，处在时变磁场中的其它导线或线圈就会受到干扰。另外，电子设备中的各种连接线往往会形成环路。这种环路会因外磁场的影响而产生感应电压，即受到外磁场干扰，若环路中有强电流，则会产生磁场发射，干扰其他设备。 减小磁场干扰的方法，除在结构上合理布续，安置元部件外，就是采取磁屏蔽。2.1 静磁屏蔽的基本原理无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能分析。如下图所示，内外半径分别为的无限长圆柱腔导体横截面。采用分离变量法分析无限长磁性材料圆柱腔的静磁屏蔽效能，推导出在一定条件下此屏蔽效能的近似计算表达式。图1.无限长圆柱导体横截面磁标位满足拉普

6、拉斯方程边界条件：依据假定静磁场沿z轴不变化，从而磁标位沿z轴不变化，简化成一般解是均为待定常数。如果原点包含在场域中，为使在该点保持有限值远离圆柱腔处，不计磁化电荷的影响，磁场仍是，磁标位则是所以边界条件， 磁标位解可简化为整理后得解得，式中，。将已经确定的常数F代入式，考虑到，得圆柱腔内的磁标位和静磁场2.2静磁屏蔽的效能分析令如果相对磁导率，如果圆柱腔壁厚度，平均半径，且满足大半径、薄壁的条件（）时，上式可近似为圆柱腔的静磁屏蔽效能可表示为dB满足约束条件屏蔽体相对磁导率，且大半径、薄壁时的近似2.3 数值计算分析 对于同一种材料，当磁屏蔽体的厚度发生变化时，屏蔽效能的变化曲线。图中，内

7、半径为。（a） (b)图2.屏蔽的传输系数随相对尺寸参数的变化曲线。 从曲线（a）可以看出，对同一种材料，传输系数随着屏蔽体的相对尺寸增加剧烈震荡，但是，其最大和最小值限定在一定的范围之内。由两种不同材料的对比可知，磁导率的大小影响相比尺寸不是很明显。对于曲线（b）得知，磁导率越高，屏蔽效能越大；屏蔽效能随厚度从零开始增加。但是当厚度增加到某一值时，继续增加屏蔽体厚度屏蔽效能增加的非常缓慢，几乎达到饱和的状态。图(3)为采用近似表达式计算的屏蔽效能随材料厚度t的变化曲线，钢（steel）、坡莫合金（78 Permalloy）及铁氧体(Maganese_Zinc ferrite),它们的相对磁导率分别依次为500，3000及5000. （a）(b)图3.屏蔽效能随厚度的变化曲线图3（a）和(b) 为内半径为时，磁屏蔽随薄壁厚度变化的传输系数和相应的屏蔽效能的曲线图。由结果图可以看出，磁导率越高，屏蔽效能越大；屏蔽效能随厚度从零开始增加。但是当厚度增加到某一值时，继续增加屏蔽体厚度屏蔽效能增加的非常缓慢，几乎达到饱和的状态。其近似计算结果与公式计算的结果差异很小，可见采用近似表达式的实用性。 （a）(b)图4.屏蔽效能随腔体内半径的变化曲线。在上图中相对磁导率取