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关于屏蔽及如何屏蔽电磁之二

 冲动变冲刺 2014-04-04
静磁屏蔽   静磁场是稳恒电流或永久磁体产生的磁场。静磁屏蔽是利用高磁导率μ的铁磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁场。它与静电屏蔽作用类似而又有不同。   静磁屏蔽的原理可以用磁路的概念来说明。如将铁磁材料做成截面如图7的回路,则在外磁场中,绝大部份磁场集中在铁磁回路中。这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析。因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍,所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多,外磁场的磁感应线的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过,而进入空腔的磁通量极少。这样,被铁磁材料屏蔽的空腔就基本上没有外磁场,从而达到静磁屏蔽的目的。材料的磁导率愈高,筒壁愈厚,屏蔽效果就愈显著。因常用磁导率高的铁磁材料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层,故静磁屏蔽又叫铁磁屏蔽。   静磁屏蔽在电子器件中有着广泛的应用。例如变压器或其他线圈产生的漏磁通会对电子的运动产生作用,影响示波管或显像管中电子束的聚焦。为了提高仪器或产品的质量,必须将产生漏磁通的部件实行静磁屏蔽。在手表中,在机芯外罩以软铁薄壳就可以起防磁作用。   前面指出,静电屏蔽的效果是非常好的。这是因为金属导体的电导率要比空气的电导率大十几个数量级,而铁磁物质与空气的磁导率的差别只有几个数量级,通常约大几千倍。所以静磁屏蔽总有些漏磁。为了达到更好的屏蔽效果,可采用多层屏蔽,把漏进空腔里的残余磁通量一次次地屏蔽掉。所以效果良好的磁屏蔽一般都比较笨重。但是,如果要制造绝对的“静磁真空”,则可以利用超导体的迈斯纳效应。即将一块超导体放在外磁场中,其体内的磁感应强度B永远为零。超导体是完全抗磁体,具有最理想的静磁屏蔽效果,但目前还不能普遍应用。

意义

  电磁屏蔽   电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减。从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小。导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小。这种现象也称为趋肤效应。利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置。它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义。   电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段。合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备。如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音。音频馈线用屏蔽线也是这个道理。示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描。在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备。

材料

  用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有电磁屏蔽 ,电磁场在导电介质中传播时,其场量(E和H)的振幅随距离的增加而按指数规律衰减。从能量的观点看,电磁波在导电介质中传播时有能量损耗,因此,表现为场量振幅的减小。导体表面的场量最大,愈深入导体内部,场量愈小。这种现象也称为趋肤效应。利用趋肤效应可以阻止高频电磁波透入良导体而作成电磁屏蔽装置。它比静电、静磁屏蔽更具有普遍意义。   电磁屏蔽是抑制干扰,增强设备的可靠性及提高产品质量的有效手段。合理地使用电磁屏蔽,可以抑制外来高频电磁波的干扰,也可以避免作为干扰源去影响其他设备。如在收音机中,用空芯铝壳罩在线圈外面,使它不受外界时变场的干扰从而避免杂音。音频馈线用屏蔽线也是这个道理。示波管用铁皮包着,也是为了使杂散电磁场不影响电子射线的扫描。在金属屏蔽壳内部的元件或设备所产生的高频电磁波也透不出金属壳而不致影响外部设备。   用什么材料作电磁屏蔽呢?因电磁波在良导体中衰减很快,把由导体表面衰减到表面值的1/e(约36.8%)处的厚度称为趋肤厚度(又称透入深度),用d表示,有   其中μ和σ分别为屏蔽材料的磁导率和电导率。若电视频率f=100 MHz,对铜导体(σ=5.8×107/ ·m,μ≈μo=4π×10-7H/m)可求出d=0.00667mm。可见良导体的电磁屏蔽效果显著。如果是(σ=107/ ·m)则d=0.016mm。如果是铝(σ=3.54×107/ ·m)则d=0.0085mm。

作用

  为了得到有效的屏蔽作用,屏蔽层的厚度必须接近于屏蔽物质内部的电磁波波长(λ=2πd)。如在收音机中,若f=500kHz,则在铜中d=0.094mm(λ=0.59mm)。在铝中d=0.12mm(λ=0.75mm )。所以在收音机中用较薄的铜或铝材料已能得到良好的屏蔽效果。因为电视频率更高,透入深度更小些,所需屏蔽层厚度可更薄些,如果考虑机械强度,要有必要的厚度。在高频时,由于铁磁材料的磁滞损耗和涡流损失较大,从而造成谐振电路品质因素Q值的下降,故一般不采用高磁导率的磁屏蔽,而采用高电导率的材料做电磁屏蔽。在电磁材料中,因趋肤电流是涡电流,故电磁屏蔽又叫涡流屏蔽。   在工频(50Hz)时,铜中的d=9.45mm,铝中的d=11.67mm。显然,采用铜、铝已很不适宜了,如用铁,则d=0.172mm,这时应采用铁磁材料。因为在铁磁材料中电磁场衰减比铜、铝中大得多。又因是低频,无需考虑Q值问题。可见,在低频情况下,电磁屏蔽就转化为静磁屏蔽。电磁屏蔽和静电屏蔽有相同点也有不同点。相同点是都应用高电导率的金属材料来制作;不同点是静电屏蔽只能消除电容耦合,防止静电感应,屏蔽必须接地。而电磁屏蔽是使电磁场只能透入屏蔽体一薄层,借涡流消除电磁场的干扰,这种屏蔽体可不接地。但因用作电磁屏蔽的导体增加了静电耦合,因此即使只进行电磁屏蔽,也还是接地为好,这样电磁屏蔽也同时起静电屏蔽作用。


请问什么金属材没有磁性?最好能屏蔽电磁场。请指点一下,最好列举材料牌号和特性

我记得好像0Cr20Ni18不锈钢,钟表工具钢等。
铁钴镍之外的材料不会被磁性化,但是要屏蔽磁性,必须用到铁钴镍材料,不会被磁化的材料是不可用来做磁屏蔽材料的。
奥氏体型不锈钢应该是无磁性或弱磁性,完全消除磁性可通过高温固溶处理恢复稳定奥氏体组织,从而消去磁性
不局限在钢铁范围,当然铜铝等这些金属材是没有磁性的
常用的不锈钢或多或少都会有些磁性,其磁性主要其中的镍和锰含量有关,通常镍除有耐腐蚀效用外,也可降磁,因此,镍含量高的材料通常磁性小。比如316材质的材料比304的要好,但现在镍价高企,用316的较少;提高锰含量也可降磁,但锰多的材料有个弊端就是比较脆,不利加工,比如现在市场200系列的材料一般磁性较低,但耐腐蚀性也低(镍含量低),加工时一般还需要加热器。
总体上说如果对材料要求高,又要兼顾价格成本,一般多选用302HQ/304HC,这种材料耐腐蚀性高、磁性相对小;若不考虑耐腐蚀性能,那200系列的材料也可使用,价格也相对便宜很多。
不锈钢在加工中,也会产生加工磁,若对磁性要求严格,则可增加一道消磁工艺处理。
电磁场的屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况,这三种情况既具有质的区别,又具有内在的联系,不能混淆
高频电磁场用金属层或金属编织网,利用高频电磁场中的金属会产生涡流,来消耗空透金属的电磁场能量。
低频电磁场得用高导磁率的铁、玻莫合金或铁氧体材料来进行屏蔽。高导磁率材料将低频电磁场短路。
常用铜包覆隔磁的
奥氏体不锈钢基本没有磁性,高锰高铬的奥氏体也没有磁性。建议用含Ni高的钢铁。
奥氏体铸铁或奥氏体铸钢,无磁性。
镍含量高的材料通常磁性小,我们目前用的很多螺栓要求为316材质,最简单的方法就是用吸铁石检测其磁性
1、反磁性物质:H
2、Au、Ag、Cu、Bi  (μr小于1的物质);
2、顺磁性物质:0
2、Al、W  (分子的磁矩沿外磁场方向取向,产生的附加磁场加强了外加磁场。这种物质的μr略大于1);
3、铁磁性物质:Fe、Co、Ni  (μr=350~4000,甚至更大。
除了铁,大多数金属都没有磁性。
两个问题
第一、金属材料中的无磁材料
一般来讲铝、铜及其合金制品,奥氏体不锈钢工业中普遍采用的无磁材料,如果使用条件更为严格就采用钛合金无磁材料;
第二、可用于屏蔽电磁场材料

1、静磁屏蔽在技术领域,叫做“零高斯腔”设计和制作技术。假若你欲想在网上搜索静磁屏蔽的原理,按你的语言很难搜索到你所需要的资料和文章。我的理论物理学研究,就使用了“零高斯腔”。是自己做的。
2、现在很难找到详细解答静磁屏蔽的原理的书,原因是,在物理学或磁应用领域,是一个“微不足道”的小问题,只要有高中或以上理科水平就够了,任何相关计算都能自己完成。
3、在大学的《电磁学》课本里,有详细的设计计算方法,你可以买一套看看。各学校的内容相差“十万八千里”,购书时应挑选名牌大学的出版物。
4、静磁屏蔽就是用高导磁材料(铁氧体3000高斯、硅钢片18000高斯、坡莫合金可达40000高斯、Q235碳钢可达1900高斯、电工纯铁可达20000高斯)做个外壳,任何方向的磁场都顺材料“走过”,腔内为零高斯。
5、建议你到废铁收购站,买回一个报废的汽车、拖拉机启动马达外壳,两头用Q235钢板焊接封堵,就是一个良好的“零高斯腔”。它的材料是电工纯铁,磁导率是20000高斯(2T)。
6、我过去的回答,有好多这类问题,你可以搜搜看。另外硅钢片、电磁铁、无线电等设计计算,可以参考我的文

在钢材市场买百铁皮就可以了。
0.5mm的护着1mm的最合适,便于剪裁。
包一层如果效果不明显,可以包两层甚至很多层,直至表面检测不到磁通就可以了。


用铁皮将钕铁硼磁铁包住即可,可根据磁力大小选用铁皮厚度,一般1mm-2mm足够了。

什么金属的屏蔽效果最好?

目前可用于加工的材料有不锈钢、薄铁板、铝板,不知哪种材料的屏蔽效果好些呢?
铜板最好。
镀镍的钢板!电磁双屏蔽啊
都能差不多~~都能屏蔽住
从方便取材出发,顺序如下:铜——铝——不锈钢—— 最好不用导磁率高的钢材、铁材;如果一定要用,可以里边贴上铜皮或者铝皮等非导磁材料。
是金属板就行,铜板上佳。
三層 : 銅,镍鐵(可以用矽鋼代替),銅
钢板镀铜,很多高档机都采用
屏蔽效果最好的,毋庸质疑是铅板啦, 当心小命,别中毒
矽钢片是比较好的,接下来就用铁。不锈钢和铝屏蔽效果是不好的。用铜皮焊短路环效果也很好。
做屏蔽个人认为还是要用导磁导电材料才好。
屏蔽不同东西用不同材料,没有什么最好了。静电场,静磁场,电磁场。。。

高中物理书告诉我们,一个曲面,甚至不一定闭合,在电场中都可能形成静电屏蔽。具体原因是金属内的运动电荷会在所处电场的电场力的作用下移动,直至平衡。平衡时这些电荷会产生一个和原电场相抵消的电场,从而使曲面内部场强为零。所谓手机信号的本质就是电磁波,和收音机、光的本质相同。传播原理为正弦变化的电场产生余弦变化的磁场,而磁场又产生电场。传播速度为30w千米每秒。大家可以把手机放在一个金属碗里,并用金属盖盖上,再用别的手机打,肯定打不通。

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