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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2025-07-29 18:17
導(dǎo)讀:在電磁兼容領(lǐng)域,屏蔽體是抑制電磁干擾的重要手段,其屏蔽效能直接決定了對(duì)電磁信號(hào)的阻隔能力。屏蔽效能指的是屏蔽體對(duì)電磁波的衰減程度,數(shù)值越高,屏蔽效果越好。而屏蔽體的屏蔽效能并非固定不變,它受到多種因素的綜合影響,深入理解這些關(guān)鍵因素,對(duì)優(yōu)化屏蔽設(shè)計(jì)、提升電磁防護(hù)能力具有重要意義。
一、材料特性是屏蔽效能的基礎(chǔ)保障
屏蔽體的材料選擇是影響其屏蔽效能的首要因素,不同材料對(duì)電磁波的阻隔能力存在顯著差異。
導(dǎo)電性能是材料的核心指標(biāo)之一。通常來(lái)說(shuō),導(dǎo)電性能越好的材料,如銅、鋁、銀等金屬,對(duì)電磁波的反射損耗越大。這是因?yàn)楫?dāng)電磁波遇到高導(dǎo)電材料時(shí),會(huì)在材料表面產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射,大部分電磁能量被反彈回去,從而減少了電磁波的穿透量。例如,銅具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能,常被用作高精度屏蔽體的材料,能有效阻擋高頻電磁波的入侵。

圖片來(lái)自筆者編著《電磁兼容EMC技術(shù)之產(chǎn)品研發(fā)及認(rèn)證》
材料的磁導(dǎo)率也不容忽視,尤其是對(duì)于低頻磁場(chǎng)的屏蔽。鐵、鎳等鐵磁性材料具有較高的磁導(dǎo)率,它們能夠引導(dǎo)低頻磁場(chǎng)穿過(guò)材料內(nèi)部,通過(guò)磁滯損耗和渦流損耗將電磁能量轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉,從而起到屏蔽低頻磁場(chǎng)的作用。在一些需要屏蔽低頻電磁干擾的場(chǎng)景,如電力設(shè)備附近,采用高磁導(dǎo)率材料制作的屏蔽體效果更為顯著。
此外,材料的厚度也會(huì)影響屏蔽效能。在一定范圍內(nèi),增加材料厚度可以提高屏蔽效果。這是因?yàn)檩^厚的材料能為電磁波的反射和吸收提供更多的機(jī)會(huì),進(jìn)一步衰減電磁能量。但當(dāng)材料厚度超過(guò)一定值后,屏蔽效能的提升會(huì)逐漸趨于平緩,此時(shí)再增加厚度對(duì)屏蔽效果的改善有限,還會(huì)增加屏蔽體的重量和成本。
二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定屏蔽效能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)
屏蔽體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理,直接關(guān)系到其屏蔽效能的發(fā)揮。
屏蔽體的密封性是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要考量因素。任何縫隙、孔洞都會(huì)成為電磁波泄漏或侵入的通道,嚴(yán)重影響屏蔽效果。電磁波的波長(zhǎng)越短(頻率越高),對(duì)縫隙的敏感性越強(qiáng)。即使是微小的縫隙,對(duì)于高頻電磁波來(lái)說(shuō)也可能成為一個(gè)有效的輻射天線。因此,在設(shè)計(jì)屏蔽體時(shí),應(yīng)盡量減少縫隙和孔洞的數(shù)量與尺寸。對(duì)于必須存在的孔洞,如通風(fēng)孔、電纜接口等,需要采取相應(yīng)的密封措施,如安裝屏蔽網(wǎng)、密封圈等,以降低電磁波的泄漏。

直播講義內(nèi)容屏蔽體的形狀也會(huì)對(duì)屏蔽效能產(chǎn)生影響。規(guī)則的幾何形狀,如長(zhǎng)方體、圓柱體等,有利于電磁波在屏蔽體內(nèi)的反射和吸收,屏蔽效果相對(duì)較好。而不規(guī)則的形狀可能會(huì)導(dǎo)致電磁波在屏蔽體內(nèi)產(chǎn)生多次反射和散射,形成駐波,從而降低屏蔽效能。此外,屏蔽體的拐角處如果處理不當(dāng),容易產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)的集中,導(dǎo)致局部屏蔽效能下降,因此需要對(duì)拐角進(jìn)行圓滑處理。
屏蔽體的搭接方式同樣重要。當(dāng)屏蔽體由多個(gè)部件拼接而成時(shí),部件之間的搭接質(zhì)量直接影響整體屏蔽效能。如果搭接處接觸不良,會(huì)形成較大的接觸電阻,導(dǎo)致電磁波在搭接處產(chǎn)生泄漏。為了保證良好的搭接,通常需要采用導(dǎo)電膠、彈簧片等連接方式,確保搭接處的導(dǎo)電連續(xù)性,減少電磁泄漏。
三、電磁波頻率影響屏蔽機(jī)制的重要參數(shù)
電磁波的頻率不同,其與屏蔽體的相互作用機(jī)制也不同,從而導(dǎo)致屏蔽效能存在差異。
對(duì)于低頻電磁波,其穿透能力較強(qiáng),屏蔽主要依靠材料的吸收作用。此時(shí),高磁導(dǎo)率材料的屏蔽效果更為突出,因?yàn)樗鼈兡芡ㄟ^(guò)磁滯損耗和渦流損耗有效吸收低頻電磁能量。而對(duì)于高頻電磁波,屏蔽則主要依靠材料表面的反射作用,高導(dǎo)電材料能發(fā)揮更好的屏蔽效果,將大部分高頻電磁能量反射回去。
當(dāng)電磁波的頻率處于中間范圍時(shí),反射和吸收兩種機(jī)制共同起作用,屏蔽效能是兩者的綜合結(jié)果。因此,在設(shè)計(jì)屏蔽體時(shí),需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中電磁波的頻率范圍,選擇合適的材料和結(jié)構(gòu),以達(dá)到最佳的屏蔽效果。
四、外部環(huán)境:不可忽視的干擾因素
屏蔽體所處的外部環(huán)境也會(huì)對(duì)其屏蔽效能產(chǎn)生一定的影響。
環(huán)境中的濕度會(huì)影響屏蔽體材料的性能。高濕度環(huán)境可能導(dǎo)致金屬材料發(fā)生腐蝕,降低材料的導(dǎo)電性能和磁導(dǎo)率,從而削弱屏蔽效能。因此,在潮濕環(huán)境中使用的屏蔽體,需要采取防腐措施,如電鍍、涂覆防腐涂層等,以保護(hù)材料性能。

直播講義內(nèi)容
溫度也是一個(gè)重要的環(huán)境因素。溫度過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響材料的物理性能,進(jìn)而影響屏蔽效能。例如,在高溫環(huán)境下,材料的導(dǎo)電性能可能會(huì)下降,磁導(dǎo)率也會(huì)發(fā)生變化,導(dǎo)致屏蔽效果降低。因此,對(duì)于在極端溫度環(huán)境中使用的屏蔽體,需要選擇耐高溫或耐低溫的材料,并進(jìn)行相應(yīng)的溫度適應(yīng)性設(shè)計(jì)。
此外,環(huán)境中的電磁干擾強(qiáng)度也會(huì)對(duì)屏蔽體的表現(xiàn)產(chǎn)生影響。當(dāng)外部電磁干擾強(qiáng)度過(guò)大時(shí),
即使屏蔽體具有較高的屏蔽效能,也可能有部分電磁能量穿透屏蔽體,對(duì)內(nèi)部設(shè)備造成干擾。因此,在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境中,需要結(jié)合其他電磁兼容措施,如濾波、接地等,與屏蔽體配合使用,以提高整體的電磁防護(hù)能力。
綜上所述,影響屏蔽體屏蔽效能的關(guān)鍵因素包括材料特性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電磁波頻率和外部環(huán)境等。在實(shí)際應(yīng)用中,需要綜合考慮這些因素,根據(jù)具體的使用場(chǎng)景和需求,優(yōu)化屏蔽體的設(shè)計(jì)與選材,以獲得理想的屏蔽效果,保障電子設(shè)備和系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

來(lái)源:深講電磁兼容