[工学]隐身材料 第三章1.pptVIP

电磁屏蔽(Electromagnetic Shielding)是抑制电磁干扰、实现电磁防护的主要手段之一。 所谓电磁屏蔽就是利用导电或导磁材料将电磁辐射限制在某一规定的空间范围内。 电磁屏蔽按照其屏蔽原理可以分为三类：电场屏蔽、磁场屏蔽、电磁屏蔽。 静电屏蔽即将电场强度终止于屏蔽体的表面上，抑制静电场的影响。在静电平衡条件下，所有金属良导体内部的电场强度始终为零。 (1) 外电场屏蔽 设A为需要屏蔽的物体，S为导体屏蔽空腔。如果S是完全封闭的，在静电平衡条件下，空腔外表面感应出等量异号电荷，腔内无电力线，空腔内物体A不受外电场影响。 (2) 内电场屏蔽 当需要对带电物体进行屏蔽时，除了要用导体空腔将带电体屏蔽以外，还必须将屏蔽空腔进行接地处理。 (1) 磁屏蔽材料 由于磁力线自行封闭，它不会中断。 必须用高磁导率的材料将磁力线限制在磁阻很小的磁屏蔽体内，防止磁力线扩散到所限定的空间之外去。 (2) 磁屏蔽原理 利用高磁导率的材料置于磁场之中，当磁力线遇到磁性材料时，因为磁阻突然减小，磁力线会发生屈折，磁场会发生畸变。 当磁力线由空气进入到磁性材料时，磁力线将在磁性材料内部发生收缩，磁通便会在磁性材料内被高度集中起来，而使得磁性材料内部空间磁通量很小，从而达到屏蔽的目的。 (3) 磁屏蔽效能计算 磁屏蔽后的感应强度为： 定义下列参数： 引入等效半径的概念，可以得到任意形状磁屏蔽体的屏蔽效能计算公式。 电磁屏蔽是利用金属导体对电磁辐射的反射效应和吸收效应来达到抑制电磁辐射的目的。 屏蔽效能的大小取决于反射衰减与吸收衰减数值的大小。 (1) 反射衰减 当电磁辐射从空气介质入射至金属屏蔽体表面时，由于两种介质的波阻抗发生突变，电磁波会在表面上发生反射现象，这就是反射衰减。 将电场和磁场的关系式代入： §3.4—1 网材的屏蔽效能计算 (3) 实验值与计算值比较 1. 计算值较实验值偏大； 2. 随频率的增加屏蔽效能在降低； 3. 随频率增加，实验值与计算值逐渐接近。 §3.4—2 孔隙对屏蔽效能的影响 尽管金属板具有很好的屏蔽效能，但实际应用中，被屏蔽的设备不可能是全封闭的，必定存在孔隙，包括缝隙和孔洞。 (1) 缝隙的影响 当屏蔽体有缝隙时，往往磁场的影响要更大一些，在大多数情况下，减少磁场泄漏的方法也更适用于减少电场的泄漏。 通过金属板缝隙泄漏的磁场为： 其中，缝隙的长度假设为无限长。 表示金属板厚度，cm； 表示缝隙的宽度，cm。 通过缝隙的传输系数为 通过缝隙的电磁衰减为 化简后，可得： (dB) 结论： 在缝隙尺寸一定的情况下，频率越高，则缝隙泄漏的影响越严重； (2) 为了降低缝隙的影响，缝隙的直线尺寸要小于十分之一工作波长。 §3.4—2 孔隙对屏蔽效能的影响 * 《隐身材料与技术》选修课程 隐身材料与技术 Stealth Materials and Technology 管洪涛 云南大学物理学院材料系 Department of Materials Science and Engineering Yunnan University 第三章 电磁波屏蔽材料 §3.1 电磁屏蔽原理 什么叫电磁屏蔽？有哪几种屏蔽类型？ §3.2 屏蔽效能计算 反射和吸收如何计算？屏蔽效能如何计算？ §3.3 屏蔽材料设计 屏蔽体如何设计？材料如何选取？屏蔽体材料尺寸如何设计？ §3.4 屏蔽体缺陷影响 屏蔽体缺陷对材料的屏蔽效能有何影响？ §3.1—1 电磁屏蔽类型 电 磁 屏 蔽 电磁场屏蔽 电 场 屏 蔽 静电场 交变电场 磁 场 屏 蔽 恒定磁场 交变磁场 §3.1—2 静电屏蔽 A S +Q -Q E 现实中，屏蔽空腔S不可能完全封闭，由此外部电场就会入侵其内部，造成直接或间接的静电耦合。 因此，实际应用中最好将屏蔽空腔做接地处理。 － 如果屏蔽体不接地，空腔内部会感应出与带电体等量的负电荷，而屏蔽体外部会感应出等量正电荷。 屏蔽体不接地起不到屏蔽的作用。 将屏蔽体接地后，外部感应电荷通过接地线流入大地，外部电场消失。 电力线被限制在屏蔽体内部，起到了屏蔽作用。 不接地处理 接地处理后 §3.1—2 静电屏蔽 §3.1—3 磁场屏蔽 磁屏蔽材料的磁阻与磁导率成反比，磁导率越大，磁阻越小。 材料的磁导率越大，屏蔽体越厚，磁阻就越小，屏蔽效能也越高。 磁屏蔽材料通常选用铁磁材料（磁导率非常大）。 高频时，磁性材料的磁损耗很大，导致磁导率下降。 因此磁性材料不能屏蔽高频磁场。 §3.1—3 磁场屏蔽 导磁性材料 其中, 表示屏蔽体的内半径（m） 表示屏蔽体