低频电磁场的屏蔽剖析 1 关于许多人而言，低频磁场搅扰是一种最难抵挡的搅扰，这种搅扰是由直流 电流或沟通电流产生的。例如，因为炼钢的感应炉中有数万安培的电流，会在周 围产生很强的磁场， 这个强磁场会使控制系统中的磁灵敏器材失灵，最常见的磁 灵敏设备是五颜六色 CRT 显现器。在磁场的作用下，显现器屏幕上的图象会产生抖 动、图象色彩会失真，导致显现质量严峻下降，乃至无法运用。低频磁场往往随 间隔的衰减很快， 因而在许多场合，将磁灵敏器材远离磁场源是一个减小磁场干 扰的非常有用的办法。 但当空间的约束而无法采纳这个办法时，屏蔽是一个非常 有用的办法。但要留意的是，低频磁场屏蔽与与射频屏蔽是彻底不同的，射频屏 蔽可以用铍铜复合资料、银、锡或铝等资料，但这些资料对磁场没有任何屏蔽作 用。只需高导磁率的铁磁合金能屏蔽磁场。 1.基本原理 依据电磁屏蔽的基本原理，低频磁场因为其频率低，趋肤效应很小，吸收损 耗很小，而且因为其波阻抗很低，反射损耗也很小，因而单纯靠吸收和反射很难 取得需求的屏蔽效能。 对这种低频磁场，要通过运用高导磁率资料供给磁旁路来 完成屏蔽，如图 1 所示。因为屏蔽资料的导磁率很高，因而为磁场供给了一条 磁阻很低的通路， 因而空间的磁场会会集在屏蔽资猜中，从而使灵敏器材免受磁 场搅扰。 图 1 高导磁率资料供给了磁旁路，起到屏蔽作用 从这个机理上看，明显屏蔽体分流的磁场重量越多，则屏蔽效能越高。依据 这个原理， 咱们可以用电路的的核算办法来核算磁屏蔽作用。用两个并联的电阻 别离标明屏蔽资料的磁阻和空间的磁阻，用电路剖析的办法来核算磁场的分流， 由此可以核算屏蔽作用。 从公式中可以看出，屏蔽资料的导磁率越高、越厚，则屏蔽效能越高。别的， b 越小， 屏蔽效能越高， 这意味着，屏蔽体间隔所维护的空间越近，则作用越好。 低频电磁场的屏蔽剖析 2 2.基本概念 3.屏蔽资料 如前所述，磁屏蔽需求高导磁率资料，满意这种要求的资料是铁镍合金，这 种资料具有很高的磁导率。一种常用的合金的化学成分如表 1 所示。这种资料 在正确热处理的条件下，开始磁导率（直流，磁通密度为 40 高斯）可到达 60， 000，最高磁导率可到达 400，000。 磁导率并不是固定不变的，它会随外加磁场、频率等改变。磁导率随频率的 改变如图 2 所示。从图中可以看出，不同厚度的资料的频率特性也不一样，较 厚的资料磁导率随频率下降更快一些。 图 2 磁导率与频率联系 磁导率还与外加磁场强度有关，当外加磁场强度较低时，磁导率随外加磁场 的添加而升高，当外加磁场强度超越必定值时，磁导率急剧下降，这时称资料发 生了饱满，典型高导磁率资料的磁导率随外加磁场的改变如图 3 所示。资料一 旦产生饱满，就失去了磁屏蔽作用。资料的磁导率越高，越简单饱满。因而，在 很强的磁场中，磁导率很高的资料或许并没有杰出的屏蔽效能。在选资料时，关 键一点是挑选一起具有恰当饱满特性和满足磁导率的资料。表 2 给出了一些常 用合金的的磁特性。 图 3 常用高磁导率的磁导率与外加磁场的联系 低频电磁场的屏蔽剖析 3 4.留意事项 高导磁率资料在机械冲击的条件下会极大地丢失磁性，导致屏蔽效能下降。因而，屏蔽体在 通过机械加工后，如敲击、焊接、折弯、钻孔等，有必要通过热处理以康复磁性。热处理要在特定 条件下进行，一般要在枯燥氢气炉中以必定的速率加热到 1177° C，坚持 4 个小时，然后以一 定的速率降温到室温。 因为热处理的条件极端严厉， 因而最好是托付资料厂家进行屏蔽体的加工， 在工件完成后，进行热处理。假如，用户必定要自己加工，记住要依照资料厂家提出的条件对屏 蔽体进行热处理，以取得最佳屏蔽效能，最理想的办法是将工件寄到厂家进行热处理。 在对拼接处进行焊接时， 要运用屏蔽资料母料做焊接填充料， 这样可以确保焊缝处的高导磁 率。假如屏蔽效能要求较低，也可以选用点焊或铆接的办法固定，但要留意拼接处的屏蔽资料要 有必定的堆叠，以确保磁通路上较小磁阻。 当需求屏蔽的磁场很强时，仅用单层屏蔽资料，不是达不到屏蔽要求，便是会产生饱满。这 时，一种办法是添加资料的厚度。但更有用的办法是运用组合屏蔽，将一个屏蔽体放在另一个屏 蔽体内，它们之间留有气隙。气隙内可以填充任何非导磁率资料做支撑，如铝。组合屏蔽的屏蔽 效能比单个屏蔽体高得多，因而组合屏蔽可以将磁场衰减到很低的程度。 5.实践运用 核算机的 CRT 显现器遭到磁场搅扰而产生图象歪曲、失真、翻滚等现象是 最常见的磁搅扰现象。对这种搅扰，最有用的办法是将显现器屏蔽起来。屏蔽有 两种办法，一种是仅对显象管屏蔽，如图 4 所示，另一种是对整个显现器屏蔽， 如图 5 所示。 图 4 显象管屏蔽罩 图 5 显现器屏蔽罩 依据前面所述的磁屏蔽理论，屏蔽体即将维护器材包的越紧，则屏蔽作用越 好。因而，仅将显象管屏蔽起来办法屏蔽作用更好。但这需求将显现器拆开，重 新装置屏蔽，不是一般条件下可以做的。而且，这种办法中运用的屏蔽罩往往需 要依照显象管的实践尺度订做，本钱很高。在实践中，将显现器全体屏蔽起来是 愈加有用的办法。 当显现器产生了磁场搅扰时，用户只需收购一台规范的显现器 屏蔽罩就可以处理问题了。 当磁场不是很强时， 仅用一块高导磁率资料遮挡一下也可以处理问题。 例如， 在一个工作区域中， 运用着大约 20 多台工作站， 其中有几台的屏幕产生了颤动。 查询标明，搅扰源是在显现器正下方的电力电缆。电缆中的电流每相仅有 30 安 培，结果是，在显现器处丈量的磁场强度超越了 70 毫高斯。处理的办法是在地 板，显现器与电缆之间，放置一块高导磁率屏蔽资料，然后在屏蔽资料上盖一块 地毯，如图 6 所示。 图 6 高导磁率资料能遮挡磁场 在工作室的另一方位，因为接近配电盘，两台工作站的显现器有必要进行屏蔽。