电磁屏蔽的三种方法

寂静回声

问

答
电磁屏蔽技术就是防止电子设备或者电子元器件之间产生电磁感应干扰的一种技术。主要有三种方法：
静电屏蔽：为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，这就叫做静电屏蔽。
在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础。
可采用空腔导体（金属壳、金属网）来实现静电屏蔽。若空腔导体不接地，则为外屏蔽，即可以屏蔽外电场对于空腔以内的元器件的影响，但不能屏蔽空腔以内的电场对于外界的影响。因为这时如果空腔以内有带电体，则将在空腔内壁上、以及外表上都感生出等量的异号电荷——感生电荷，这些感生电荷的电场可以对外界产生影响。
若空腔导体接地，则为全屏蔽，即既可以屏蔽外电场对于空腔以内的元器件的影响，也可以屏蔽空腔以内的电场对于外界的影响。因为这时空腔以内的电场强度总是为0 ,则即使有电荷存在，使得空腔的内、外面都有感生电荷，但其面的感生电荷通过地线而与大地中和了，相应地内表面的感生电荷及其影响也就消除了。
把电子仪器的金属外壳接地，在某些连接导线或者通信电缆的外面包覆一层金属网（即成为屏蔽线），在电源变压器的初级绕组和次级绕组之间放置一不闭合的金属薄片，在高压变压器外面加设金属网等，这些方法都是为了达到静电屏蔽的目的。
静磁屏蔽

[color=rgb(34, 34, 34) !important]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2 (b)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，筒闭愈厚，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。
静磁屏蔽是为了排除静磁场干扰的一种电磁屏蔽技术，这可以采磁导率很大的铁磁材料制作而成的空壳（屏蔽罩）来实现。

[color=rgb(34, 34, 34) !important]因为当把铁磁空壳放置在外磁场中时，外磁场的磁感应线将要发生畸变，即磁感应线会聚集在壳层中 (这是由于磁场在壳层中诱导出的磁化电流所产生的附加磁场与外磁场相叠加的结果），而空壳内部的磁场却很弱。从而利用铁磁空壳即可屏蔽外磁场的影响。这种方法对于低频磁场也具有良好的屏蔽作用。
为了提高静磁屏蔽效果，就应该增大磁性材料的磁导率和增大屏蔽罩的厚度，或者采用多层屏蔽罩。

电磁屏蔽

[color=rgb(34, 34, 34) !important]在电磁场（电磁波）中，导体表面将要吸收、损耗电磁场的能量，使得电磁场的传播从导体表面往里面是指数式衰减的（即电场和磁场的振幅是指数式衰减），这种现象就是趋肤效应。利用趋肤效应即可阻止高频电磁波进入导体内部，以实现电磁屏蔽，因此可采用适当厚度的金属来制作电磁屏蔽罩。 由于趋肤电流是一种涡流，所以电磁屏蔽又称为涡流屏蔽。

[color=rgb(34, 34, 34) !important]为了获得有效的电磁屏蔽效果,导体屏蔽层的厚度必须接近电磁场的趋肤深度。电导率越高的材料，趋肤深度就越小。对于500kHz的广播频率，铜和铝的趋肤深度分别约为0.094mm和0.12mm ,因此铜片和铝片就能够实现较好的屏蔽了；对于更高频率的电磁场，还可以使用更薄的材料。
对于高频电磁场，一般不采用铁磁材料，因为铁磁材料有较大的磁滞损耗和涡流损失，会造成谐振回路品质因数（Q值）下降，站较多的是采用高电导率材料的电磁屏蔽。

[color=rgb(34, 34, 34) !important]对于工频(50Hz)的电磁场，因为铜和铝的趋肤深度分别增大为9.45mm和11.67mm，故采用铜和铝的电磁屏蔽就不再合适了。如果采用Fe来制作屏蔽罩的话，由于电磁场在铁中的衰减远快于铜和铝， 所以只需要较薄的铁片即可。实际上，这时已经转化成静电屏蔽。

[color=rgb(34, 34, 34) !important]可见，电磁屏蔽与静电屏蔽有一定的共同点，即都是采用高电导率的金属来制作屏蔽罩。但也有不同点，即静电屏蔽只能消除电容耦合，防止静电感应的影响，而且屏蔽罩必须接地；而电磁屏蔽是利用涡流来阻止电磁场的透入，并消除电磁场的干扰，屏蔽罩可不必接地。不过，因为电磁屏蔽的屏蔽罩增加了静电耦合，所以为了避免这种不良影响，把屏蔽罩还是接地为好，这时实际上在电磁屏蔽的同时也起到了静电屏蔽的作用。
总体而言，静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽的物理内容、物理条件、屏蔽作用均不同，所用材料也需视具体情况而定。