屏蔽与接地技术总结
屏蔽罩设计总结范文

屏蔽罩设计总结范文一、引言屏蔽罩是一种用于阻隔电磁辐射的设备,广泛应用于电子设备、通信设备等领域。
在屏蔽罩的设计过程中,需要考虑到多个因素,包括材料选择、结构设计、加工工艺等。
本文将对屏蔽罩设计的要点进行总结。
二、材料选择1.导电性好:屏蔽罩需要能够有效地导电,将电磁辐射引导到地面。
因此,在材料选择时,应优先考虑导电性好的材料,如铜、铝等金属材料。
2.塑料屏蔽罩:当屏蔽要求不高时,塑料屏蔽罩是一种经济实用的选择。
其中,利用抗静电塑料制作屏蔽罩,不但节省成本,还能避免因静电引起的故障。
三、结构设计1.可拆卸结构:屏蔽罩往往需要进行检修和维护,因此,在设计时应考虑到方便拆卸的要求,便于操作人员进行维护。
2.接地设计:屏蔽罩需要与地面建立良好的接地,以便将电磁辐射导入地面。
因此,设计时应注重接地设计,确保屏蔽罩能够起到有效屏蔽的作用。
3.结构紧凑:为了优化空间利用率,屏蔽罩的设计应尽量紧凑,减少占地面积。
此外,结构的紧凑性还能提高屏蔽效果,减少信号的泄漏。
四、加工工艺1.数控加工:屏蔽罩的结构往往较为复杂,因此,采用数控加工工艺能够提高加工精度和效率。
2.冲压工艺:适用于较薄的金属材料制作屏蔽罩,能够实现批量生产和降低成本。
3.表面处理:屏蔽罩的表面处理可以增加其耐腐蚀性和美观性。
常用的表面处理方法包括电镀、喷涂等。
五、应用领域1.电子设备:屏蔽罩广泛应用于各类电子设备,如计算机主机、电视机、手机等。
它们能够有效地抑制电磁辐射,确保电子设备的正常工作。
2.通信设备:在通信设备中,屏蔽罩能够减少干扰,提高通信质量。
例如,手机信号的屏蔽罩能够有效阻隔外界干扰,提供更好的通信体验。
3.医疗设备:医疗设备尤其是敏感的医疗仪器,需要经过屏蔽罩的保护,以防止外界电磁辐射对其造成的干扰。
六、总结屏蔽罩作为一种能够阻隔电磁辐射的设备,在现代社会中得到了广泛的应用。
通过合理的材料选择、结构设计和加工工艺,可以实现高效的屏蔽效果。
控制电缆屏蔽层和铠装接地施工措施

控制电缆屏蔽层和铠装接地施工措施1. 概述控制电缆在电力系统中的使用越来越普遍,而控制电缆作为传递控制信号的重要元件,在工程项目中安装前需要根据实际情况对其屏蔽层和铠装接地的施工措施进行严格的把控,以保证其可靠性、稳定性和安全性。
本文将详细介绍影响控制电缆屏蔽层和铠装接地施工的主要因素以及应对措施。
2. 影响控制电缆屏蔽层和铠装接地施工的主要因素2.1 电磁干扰控制电缆作为传递控制信号的元件,需要保障其不会受到外部电磁环境的干扰。
在施工过程中,要注意减少电缆外皮和接头的皮肤效应和屏蔽泄漏,标准化接口连接方式,减少负载和电感等失控因素。
2.2 接地电阻控制电缆的铠装接地一般通过接头与地网相连。
接地电阻对电缆运行安全稳定起着至关重要的作用。
如果接地电阻过大,将导致控制电缆无法正常工作,严重时可能会造成事故。
2.3 腐蚀在地下架设的控制电缆,会受到地下水埋深的影响,还会受到电化学、化学、生物等因素的腐蚀,对电缆的稳定性和安全性造成威胁。
要从选材、防腐措施入手,尽可能避免这些因素的影响。
2.4 温度控制电缆的安装环境和使用环境一般都需要在一定的温度范围内。
若温度太高,可能会热老化;若温度太低,会导致电缆变脆。
因此,在施工过程中,要统筹考虑温度因素,采取相应的保温措施,以保证控制电缆在恰当的温度下工作。
3. 应对措施为了保证控制电缆的安全稳定运行,我们需要在施工过程中采取一定的措施,以应对上述因素对控制电缆屏蔽层和铠装接地的影响。
以下是一些常见的应对措施:3.1 勘察在控制电缆的施工前,需要进行现场勘察,分析周围环境、温度、水位、电磁干扰等问题,以便针对性地采取相应的措施。
3.2 选材要选择具有良好绝缘性、抗腐蚀性、耐高温性等特点的电缆,以保证其质量和可靠性。
3.3 施工质量把控在进行铠装接地施工时,应遵循国家相关标准,按照电缆产品证明文件的要求,保证了铠装接地的质量;在屏蔽层方面要确保接地端口良好,为电缆和设备建立一个共同的参考电势。
抗干扰的措施主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件

数控车床如何抗干扰数控车床作为cnc机床自然也会像其他的电子仪器仪表一样受到众多的干扰,所以面对有可能发生的干扰我们必须有应对的措施,抗干扰的措施主要包括屏蔽、隔离、滤波、接地和软件处理等。
①屏蔽技术:屏蔽是目前采用最多也是最有效的一种方式。
屏蔽技术切断辐射电磁噪声的传输途径通,常用金属材料或磁性材料把所需屏蔽的区域包围起来,使屏蔽体内外的场相互隔离,切断电磁辐射信号,以保护被屏蔽体免受干扰,屏蔽分为电场屏蔽、磁场屏蔽及电磁屏蔽。
在实际工程应用时,对于电场干扰时,系统中的强电设备金属外壳(伺服驱动器、变频器、驱动器、开关电源、电机等)可靠接地实现主动屏蔽;敏感设备如智能纠错装置等外壳应可靠接地,实现被动屏蔽;强电设备与敏感设备之间距离尽可能远;高电压大电流动力线与信号线应分开走线,选用带屏蔽层的电缆,对于磁场干扰,选用高导磁率的材料,如玻莫合金等,并适当增加屏蔽体的壁厚;用双绞线和屏蔽线,让信号线与接地线或载流回线扭绞在一起,以便使信号与接地或载流回线之间的距离最近;增大线间的距离,使得干扰源与受感应的线路之间的互感尽可能地小;敏感设备应远离干扰源强电设备变压器等。
②隔离技术:隔离就是用隔离元器件将干扰源隔离,以防干扰窜入设备,保证电火花机床的正常运行。
常见的隔离方法有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等方法。
(1)光电隔离:光电隔离能有效地抑制系统噪声,消除接地回路的干扰。
在智能纠错系统的输入和输出端,用光耦作接口,对信号及噪声进行隔离;在电机驱动控制电路中,用光耦来把控制电路和马达高压电路隔离开。
(2)变压器隔离是一种用得相当广泛的电源线抗干扰元件,它最基本的作用是实现电路与电路之间的电气隔离,从而解决地线环路电流带来的设备与设备之间的干扰,同时隔离变压器对于抗共模干扰也有一定作用。
隔离变压器对瞬变脉冲串和雷击浪涌干扰能起到很好的抑制作用,对于交流信号的传输,一般使用变压器隔离干扰信号的办法。
EMC的3大法宝就是:屏蔽,接地和滤波

EMC的3大法宝就是:屏蔽,接地和滤波默认分类2009-03-04 10:31:52 阅读17 评论0 字号:大中小订阅关于电磁兼容抗扰度EMS的设计---题目有些大关于电磁兼容方面的设计的资料太多太多了,老外写成书,国内写成论文(就是贴在报刊上的豆腐块)。
大家应该看出我的观点了吧,国人还要努力呀,书与论文区别在什么地方。
呵呵,对,就是内容多。
批判完之后,来写写一些总结。
今天只讲EMS部分的设计。
EMS是什么,是抗扰度的设计,是抵御外界环境的能力。
真实定义,大家不晓得的,就去翻翻书,查查资料。
EMS项目很多,有端口型的,有整机型的。
什么叫端口型?整机型?没听说过。
那就对了,这是我创的,我没说,你们怎么会知道,呵呵(有点扯蛋)!!端口型的,我是这么定义和理解的,你仔细看看标准,都是这个那个端口,施加什么什么。
对了,有些干扰是专门施加在端口上的(电源端口,信号端口),看看我们产品的工作情况如何,符合不符合所谓的performance Criteria A,CriteriaB,Criteria C,Criteria D.整机型,按照我的思维方式,自然是对个整个产品做测试的啦。
分类:4-2 ESD 静电放电这个既是端口型,也是整机型,当放电点选择的是端口部分的时候,就可以理解为端口型的,当放电点选择是窗口呀,搭接处呀,就是整机型。
4-3 RS 射频电磁场当然是整机型了。
4-4 EFT 瞬变脉冲群好像全是施加在电源端口和信号端口上的,当然是端口型了。
4-5 SURGE 雷击(浪涌),这个不用问,跟EFT是一样的,端口型。
4-6 CS 射频传导,谁要是把他跟RS一样认为,拖出去暴打一顿,然后告诉他,是端口型的。
4-8 PFM 工频磁场,呀呀呀,没仔细研究过。
呵呵,也是整机型的!4-11 DIPS 电压跌落中断,这个要是不知道。
爱因斯坦都会被你气醒,端口型呀!1. 端口型的产品要想顶住这些EMS干扰,靠什么呀,不就是全靠你的端口的保护电路,滤波电路吗?明白了吧,要是EMS没过,不用问,你的保护没到位,滤波不够呀。
桥梁综合接地质量控制总结(4篇)

桥梁综合接地质量控制总结电缆屏蔽层的接地有两种接地方式,即两点接地和一点接地.从防止暂态过电压看,屏蔽层采用两点接地为好.两点接地使电磁感应在屏蔽层上产生一个感应纵向电流,该电流产生一个与主干扰相反的二次场,抵消主干扰场的作用,使干扰电压降低.但是,两点接地存在两个问题:其一,当接地网上出现短路电流或雷击电流时,由于电缆屏蔽层两点的电位不同,使屏蔽层内流过电流,可能烧毁屏蔽层.其二,当屏蔽层内流过电流时,对每个芯线将产生干扰信号.对继电保护和自动装置来说,由于其输入和输出均有一端在开关场的高压或超高压环境中,电磁感应干扰是主要矛盾,且电缆芯所在回路为强电回路因而屏蔽层电流产生的干扰信号影响较小,故继电保护和自动装置规程规定屏蔽层宜在两端接地;对于热工专业电缆,电磁感应干扰比较而言矛盾不突出,而两点接地产生的屏蔽层电流对芯线产生干扰有可能使装置误动,故宜采用一点接地.所以,继电保护和自动装置规定的两点接地与热工规定的一点接地不矛盾.对控制电缆屏蔽层两端接地。
屏蔽层能降低感应过电压的____要是基于屏蔽层电流产生的磁场对干扰电流产生的磁场的抵消作用。
采用屏蔽层两端接地,是因为在短路电流、雷电流通过时,由于大短路电流、雷电流作用时间很短,所以不易烧毁屏蔽层。
若屏蔽层一端接地,没有电流回路,但其防止过电压和抗干扰能力都很低,因而屏蔽层无法取得良好的屏蔽效果。
整改措施:一是,控制电缆带屏蔽层,将屏蔽层在开关场与控制室同时接地,通信电缆的屏蔽层也应正确可靠相连接地;二是,为二次设备和二次电缆敷设专用接地铜排,尽量消除地电位差干扰;三,变电站所有开关量输入输出触点都采用专用的光电隔离。
屏蔽层中流过的感应电流是由外界电磁场感应产生的,其实际作用是抵消外界电磁场的干扰。
因此电缆屏蔽层两端接地,可以有效地抑制电磁感应。
不接地的屏蔽层对电场干扰没有屏蔽作用,而一端接地和两端接地的屏蔽层对电场的屏蔽效果是一样的。
如果屏蔽层接地良好,则电场终止于屏蔽体直接耦合到地。
控制电缆屏蔽层和铠装接地施工措施

控制电缆屏蔽层和铠装接地施工措施随着工业化的发展,控制电缆广泛应用于各种工业控制系统中。
控制电缆的屏蔽层和铠装接地是保证电缆安全性能的重要措施。
本文将从控制电缆的屏蔽层和铠装接地的意义、施工方案和维护管理几个方面进行详细介绍。
屏蔽层和铠装接地的意义控制电缆的屏蔽层是指在电缆内部电线和绝缘体之间加上一个导电层,以减少外部电磁干扰对电线内部的影响。
铠装接地是将控制电缆的金属外壳和地线相连,以减少变动磁场对电缆的感应电动势和功率损失,保证人身安全。
屏蔽层和铠装接地在控制电缆的应用中有着重要的意义。
首先,屏蔽层可以有效地隔离干扰源,保持电缆系统的稳定性;其次,铠装接地也保证了电缆的安全使用,特别是在发生故障、超载等异常情况时,铠装接地可以保证电缆的安全性能。
因此,在控制电缆的应用中,要严格遵循屏蔽层和铠装接地的要求。
屏蔽层和铠装接地的施工方案控制电缆的屏蔽层和铠装接地的施工方案主要包括以下几个方面。
屏蔽层施工方案1.施工前应做好准备工作,包括制定施工计划、清除施工现场的杂物和防护措施等;2.根据设计要求,在电缆的导线和绝缘层之间安装屏蔽层,屏蔽层应与电缆金属套管相连;3.屏蔽层的接地应符合规范要求,进行电阻测试确保接地电阻不大于规范要求;4.施工完成后应进行屏蔽层绝缘测试,确保屏蔽层与电线之间不存在击穿现象。
铠装接地施工方案1.在电缆套管的外表面打开10cm×10cm的孔洞;2.沿电缆的长度将金属套管的一端接地,铠装接地连接器应具备良好的接触性能;3.确保铠装接地牢固可靠,接地电阻不大于规范要求。
以上是控制电缆屏蔽层和铠装接地的施工方案,施工时应按照规范要求进行。
维护管理控制电缆屏蔽层和铠装接地的施工完成后,还需要进行维护和管理。
具体措施如下:1.定期检查电缆屏蔽层和铠装接地的接地电阻是否符合规范要求,对电缆进行必要的维修和更换工作;2.定期测试电缆的绝缘电阻,确保电缆的绝缘性能正常;3.对电缆施工进行严格的监督和管理,确保施工质量符合规范要求;4.对电缆故障进行及时处理,保证电缆可靠运行。
工控系统的屏蔽和接地抗干扰技术

工控系统的屏蔽和接地抗干扰技术工控系统的屏蔽和接地抗干扰技术孟传良(贵州工业大学控制技术研究所)摘要:屏蔽是抑制干扰的重要方法。
而良好的接地则是使工业控制机系统稳定运行、消除干扰的重要措施。
屏蔽和接地两大技术之间的联系密切,如果应用得法,可以明显提高系统的抗干扰能力。
论述了工控系统工程中使用屏蔽和接地技术的诸多要点。
关键词:控制;抗干扰;可靠性;屏蔽;接地一、引言工业现场动力线路密布,设备启停运转繁忙,因此存在严重的电场和磁场干扰。
而工业控制系统又有几十乃至几百个输入输出通道分布在其中,导线之间形成相互耦合是通道干扰的主要原因之一。
它们主要表现为电容性耦合、电感性耦合、电磁场辐射三种形式。
在工业控制系统中,由前两种耦合造成的干扰是主要的,第三种是次要的。
它们对电路主要造成共模形式的干扰。
可以等效为图1中的干扰源Ecm。
众所周知,地球是一个静电容量很大的导体,其电位非常恒定。
如果把一个导体与大地紧密连接,那么该导体的电位也是恒定的。
通常我们把它的电位叫作零电位,它是电位的参考点。
然而,工程上不可能做到这种紧密连接,总是存在一定的接地电阻。
当有电流经该导体入地时,它的电位就有波动。
于是,不同的接地点之间的电位就会有差异。
当我们用一根导线连接不同的接地点时,在导线中就可能有电流流动,这称为地环电流。
接地抗干扰技术就是解决以地环电流为中心的一系列技术问题。
图1 等效示意了信号源地线和放大器地线之间的电位差形成的干扰源EG,它对电路主要造成共模形式的干扰。
图1 地电位差和电磁干扰造成的共模电压的等效图然而,由干扰源Ecm和EG形成的共模电压,其中一部分会转换成差模电压,直接对电路造成干扰。
假设信号源Es=0,即只考虑干扰源Ecm和EG的作用时。
因为i1回路和i2 回路阻抗不相等,因此,回路电流i1和i2也不相等。
于是两个电流的差在放大器的输入电阻上形成了差模电压。
采取合适的屏蔽和正确的接地措施就可以减少和消除这些干扰。
仪表和控制系统的接地、屏蔽

仪表和控制系统接地和屏蔽1 仪表和控制系统接地的作用仪表和控制系统接地的作用有两个:一是安全,即保护人身安全和仪表及控制系统的安全;二是保障仪表和控制系统稳定、准确地运行,也就是保证信号通畅、抗御各种干扰。
2 仪表和控制系统接地的分类根据上述接地目的,仪表和控制系统的接地可作如下分类。
2.1保护接地、静电接地用电仪表的金属外壳及自控设备正常不带电的金属部分,由于各种原因(如绝缘破坏)而有可能带危险电压者,均应作保护接地。
保护接地就是给危险电压提供一条通路,使之不经过人体。
针对危险电压,各国都有安全电压值的规定。
有些国家规定为50V和25V,日本规定为60V,我国习惯采用36V和12V,有些规定采用36V。
绝缘体或高电阻体由于感应或摩擦等原因均可能造成电荷积聚。
积聚的电荷可能对仪表和控制信号造成干扰,静电荷放电可能损坏仪表设备。
为防止静电的危害,一方面采取措施抑制静电的产生,另一方面应采用接地的方法给静电提供宣泄的通路,使之不能积聚。
已作保护接地的地方,即可认为已作了静电接地。
2.2工作接地工作接地又可分为信号回路接地、屏蔽接地和本安接地。
在仪表和控制系统中,信号分为隔离信号和非隔离信号,隔离信号一般可以不接地,非隔离信号需要建立一个公共参考点(一般为直流电源的负极)。
同时,这种电路的共模抑制电压通常很小,为了减少由此引进的共模干扰,也需对此公共点实行接地。
屏蔽接地是用来降低电磁场干扰、电缆的屏蔽层、排扰线、电缆保护管、电缆槽等均应接地才能起到屏蔽作用。
本安接地是指齐纳安全栅的接地(隔离型安全栅采用了隔离保护技术,不必作专门的接地)。
一般齐纳安全栅由直流24~30V供电,因此齐纳安全栅接地必须与直流电源公共端相连接。
另一方面,为了实现对交流短路的保护,安全栅接地又必须与交流供电中线连接。
3 仪表和控制系统的接地方式3.1单独接地早期国内一些规定及某些DCS制造厂要求,仪表和控制系统的保护接地接入电气安全接地网,工作接地则采用独立的、干净的接地装置与大地相接,两种接地网之间距离至少保持5m。
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屏蔽技术1屏蔽的定义屏蔽可通过各种屏蔽体来吸收或反射电磁场骚扰的侵入,达到阻断骚扰传播的目的;或者屏蔽体可将骚扰源的电磁辐射能量限制在其内部,以防止其干扰其它设备。
(对两个空间区域之间进行金属的隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。
)1.一种是主动屏蔽,防止电磁场外泄;2.一种是被动屏蔽,防止某一区域受骚扰的影响。
屏蔽就是具体讲,就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来,防止干扰电磁场向外扩散;用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来,防止它们受到外界电磁场的影响。
因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场,可抵消部分干扰电磁波)的作用,所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。
2.屏蔽的分类屏蔽可分为电场屏蔽、电磁屏蔽和磁屏蔽三类。
电场屏蔽又包括静电场屏蔽和交变电场屏蔽;磁场屏蔽又包括静磁屏蔽和交变磁场屏蔽。
1.静电屏蔽常用于防止静电耦合和骚扰,即电容性骚扰;2.电磁屏蔽主要用于防止高频电磁场的骚扰和影响;3.磁屏蔽主要用于防止低频磁感应,即电感性骚扰。
2.1静电场屏蔽和交变电场屏蔽用来防止静电耦合产生的感应。
屏蔽壳体采用高导电率材料并良好接地,以隔断两个电路之间的分布电容偶合,达到屏蔽作用。
静电屏蔽的屏蔽壳体必须接地。
以屏蔽导线为例,说明静电屏蔽的原理。
静电感应是通过静电电容构成的,因此,静电屏蔽是以隔断两个电路之间的分布电容。
静电感应,既两条线路位于地线之上时,若相对于地线对导体1加有V1的电压,则导体2也将产生与V1成比例的电V2。
由于导体之间必然存在静电电容,若设电容为C10、C12和C20,则电压V1就被C12和C20分为两部分,该被分开的电压就为V2,可用下式加以计算;导体1和2之间加入接地板便可构成静电屏蔽。
这样,在接地板与导体1、导体2之间就产生了静电电容C`10和C`20。
等效电路,增加了对地静电电容,消除了导体1、2之间直接偶合的静电电容。
按示2.1,由于C12=0,故与V 1无关,V2=0。
这就是静电屏蔽的原理。
我们若用金属壳体将干扰源屏蔽起来,C1为干扰源与屏蔽壳体之间的电容,C2为电子设备与屏蔽壳体之间的电容,Zm为屏蔽壳体对地阻抗。
可求得屏蔽后电子设备上的耦合干扰电压:Vsm = ω2 C1 C2 Zm ZsV N / { (ω2 C1 C2 Zm Zs- 1)-jω[ ( C1 + C2) Zm + C2 Zs ]}(2)如果将屏蔽壳体理想接地,即Zm = 0 ,则V sm= 0 ,耦合干扰可完全消除,也就是说,要想完全消除上述干扰的必要条件是要求屏蔽壳体良好接地,在实际工作中,一般要求接地电阻小于2mΩ就可以了。
如果我们使用了屏蔽壳体,但不接地时,此时Zm = ∞,且C1 < C , C2 < C ,则可断定V sm > V s ,可知屏蔽后的耦合干扰,不但不能抑制,反而更加严重。
同样,如果干扰源不屏蔽,而将电子设备屏蔽,结果与上述屏蔽效果类似。
在实际工作中,是屏蔽干扰源还是屏蔽受感器,建议进行综合全盘考虑,应根据简便、经济、操作方便、场地等具体情况而定。
对于平行导线,由于分布电容较大,耦合干扰尤其严重,需采用同轴电缆导线。
有关同轴电缆导线的抗干扰问题,后面将另行分析讨论。
耦合干扰的大小与频率有关,频率升高,干扰增加。
故此,频率越高,采用屏蔽越有必要,屏蔽后的效果越明显。
电磁屏蔽的机理就是电磁感应现象。
在外界交变电磁场作用下,通过电磁感应屏蔽壳体内产生感应电流,而这感应电流在屏蔽空间又产生了与外界电磁场方向相反的电磁场,从而抵消了外界电磁场,产生屏蔽效果。
因此,电磁屏蔽较适用于高频。
低频时感应电流小,屏蔽效果差;应保证屏蔽壳体各部分具有良好的电气连续,使感应电流能在壳体中流畅,以便产生足够大的感应电磁场来抵消外界电磁场,否则将影响屏蔽效果。
所谓电磁感应,即回路与回路之间的电磁偶合。
当电流i1、i2通过导线1和2时,若分别构成回路,则相互之间就产生电磁偶合。
所谓偶合,即在导体2流过i1的成分,在导体1又流过i2成分。
对导体1来说,i2为不需要的电流,因此,它只能是对i1的噪声成分。
回路1与回路2之间的磁通便不相连接,这样即可完成屏蔽。
但是,实际上,在防骚扰措施上很少采用装入磁性材料的方法来进行屏蔽。
这是因为适当的带状高性能磁带比较昂贵的缘故。
真正有效而实用的办法是尽可能避免组成回路。
以上谈到的屏蔽问题,重要的是要分清骚扰究竟是源于电压还是起源于电流。
必须按照不同的情况来决定采用静电屏蔽还是采用电磁屏蔽。
在交变场中,电场和磁场总是同时存在的,这时屏蔽要考虑对电磁场的屏蔽,也就是电磁屏蔽。
电磁屏蔽不是电场屏蔽和磁场屏蔽的简单叠加。
在前面所述的4种情况中,把高频和低频电场或磁场分开讨论本身也是一种简化,因为低频和高频中间的过渡是非常复杂的。
一般情况,在频率较低的范围内,电磁干扰一般出现在近场区(感应场)。
而近场根据干扰源的性质不同,电场和磁场的大小有很大差别。
如高电压小电流的干扰源以电场干扰为主,磁场干扰可忽略不计,只考虑电场屏蔽即可;而低电压高电流干扰源则以磁场干扰为主,电场干扰可以忽略不计,这时只考虑磁场屏蔽即可。
当频率较高时,干扰源的电磁辐射能力增加,会产生辐射电磁场即远场区(辐射场)。
远场干扰中的电场干扰和磁场干扰都不可忽略,需要同时实行电场和磁场屏蔽,一般的做法是采用电阻率和磁导率都低的导体做成屏蔽盒并良好接地。
当干扰源以电流形式出现时,此电流所产生的磁场通过互感耦合对临近信号形成干扰。
抑制这类干扰,有效办法是施行磁场屏蔽。
磁场屏蔽首先应注意到干扰源的频率高低,因为随干扰频率的不同,屏蔽原理也不同,它将涉及到屏蔽材料的选用以及屏蔽壳体设计、制作等诸方面的问题,若不加分析就不可能达到抑制干扰的效果。
2.3.1低频磁场屏蔽这里所指低频一般在100kHz以下。
设相近的两平行导线1和导线2。
导线1对导线2的磁场耦合干扰为:U2=jωMI1式中:M为两导线间的分布互感,M=Φ/I1;I1为导线1流过的电流;Φ为电流;I1产生的对导线2交连的磁通。
为抑制磁场耦合干扰,应尽量减少分布互感M,也就是减少干扰源与被干扰电路之间的交连磁通Φ。
屏蔽对策屏蔽此类干扰,建议选用具有高导磁率的铁磁材料做成屏蔽壳体,将干扰源屏蔽起来,这样能使干扰源产生的磁通被引导至铁磁材料中,从而不与被干扰的电路交连。
同理,也可将被干扰的电路屏蔽起来。
有关屏蔽壳体的制作,应注意下列事项:1.所选用材料磁路的磁阻Rm越小越好Rm=L/μS(L为磁路长度;S为磁路横切面积;μ为导磁率)。
选用μ值高的铁、硅钢片、坡莫合金等;2.在屏蔽壳体设计时,应使壳体有足够的厚度以增大S,达到增加屏蔽效果的目的;在垂直于磁通方向不能开口,以免增大磁阻;3.为了更好地提高屏蔽效果,有时采用多层屏蔽,在安装时要注意将屏蔽壳体拧紧。
2.3.2高频磁场屏蔽频率在100kHz以上高频磁场的屏蔽原理是利用电磁感应现象在屏蔽壳体表面所产生的涡流的反磁场来达到目的。
上述铁磁材料在高频情况下,其磁性损耗太大,不利于在屏蔽壳体上形成尽量大的涡流,达不到有效消除高频磁场干扰的目的。
一个良导体制成的屏蔽壳体对一个电子线路的屏蔽等效电路图。
L为电子电路的电感;M为电子电路与屏蔽壳体的互感;Ls为屏蔽壳体的电感;I为电子电路的电流;Rs为屏蔽壳体的电阻。
从而可得出屏蔽壳体上形成的涡流为:Is=jωMI/(Rs+jωLs)当频率高时,ωLs>>Rs,此时Rs可忽略不计,则可简化为Is≈MI/Ls当频率低时,ωLs<<Rs,此时ωLs可忽略不计,则可简化为Is≈jωMI/Rs屏蔽对策1.涡流随频率升高而增大,这说明高频磁场屏蔽应选用导电材料。
2.在高频段,涡流大小与频率无关,即涡流随频率升高增大到一定程度后,继续升高频率其屏蔽效果就不再增强了。
3.在低频段,ω低,Is小,其屏蔽效果差;Rs小,Is大,屏蔽效果好,而且屏蔽损耗也少,这就要求屏蔽材料选用良导体。
由于高频集肤效应,涡流仅在屏蔽壳体表面薄层流过,因此,在设计高频屏蔽壳体时,与低频屏蔽壳体不同,无需做得很厚,只需保证一定的机械强度即可,一般为0.2~0.8mm。
对于屏蔽导线,通常采用多股线编织网,因其在相同体积下有更大的表面积3.屏蔽常用分析因同轴电缆线在实际中应用非常普遍,对它的屏蔽问题,单独进行讨论是非常必要的。
在电场中采用同轴电缆对抑制容性耦合是十分有效的,但在磁耦合中,同轴电缆线的抗干扰问题就复杂多了。
其复杂所在是同轴电缆线由中心导线与屏蔽层组成,在一定的条件下能形成屏蔽层与中心导线的磁耦合。
现进行分析如下:(1)铜轴电缆的中心导线是受感器时,为分析方便,视中心导线无电流通过,而屏蔽层有均匀轴向电流IS流过。
这时屏蔽层产生的自感为L s =φ/Is ,屏蔽层与中心导线之间产生的互感M=φ/ Is ,由于IS所产生的磁通全部包围着中心导线,故上述两式中的φ相等。
V s是外界因素在屏蔽层上感应的电压, Is是V s所产生的电流,加之屏蔽层自感L s 和电阻Rs的存在,使得Is对中心导线产生了感应电压V n。
反馈可能引起振荡。
对放大器造成极大干扰,屏蔽罩也不起作用,这种接法也不合理。
由上述分析,我们得出在信号源接地、放大器浮地时,要得到期望的屏蔽效果应做到:第一,导线屏蔽层应在信号接地处与零信号参考电位点相连接;第二,必须将屏蔽罩内电路的零信号参考电位点与屏蔽罩相连接。
在信号源浮地、放大器接地时,也可相应得到:导线屏蔽层应连接到放大器的输入参考端。
4.电子仪器的屏蔽根据上述电磁屏蔽的原理,在设计中,应根据设备的具体要求和生产工艺条件对屏蔽进行整体设计。
考虑干扰源的性质、频率,区分是近场区还是远场区,分析仪器本身的辐射发射以及耦合方式,找出敏感组件,确定屏蔽要求,再开始电磁屏蔽的设计,对于电子仪器的屏蔽,主要考虑以下因素:结构形式:仪器结构采取哪种结构形式,应根据屏蔽要求进行选择,对于屏蔽要求较高的仪器,可选用双层屏蔽,仪器的结构应注意整体的电气连续性,在结构设计中,一些结构细节对仪器的力学性能也许没有影响,但对屏蔽效果却很重要。
对中间装置,以前往往采用底板和盖板薄板形式,用螺钉将它们与框架连接起来,为了密封在它们与框架之间垫上橡胶垫,这样,不但底板和盖板与框架之间增加了一道缝,而且其间的电气连续性也只能通过螺钉来联系,大大降低了其屏蔽效果,如果底板与盖板之间采用金属接触,缝隙宽度会降到最小,屏蔽效果得以提高。
材料选择材料的电导率、磁通率越高,屏蔽效果越好,但材料的选用还受到强度、重量、散热性、工艺性等因素的制约。