静电屏蔽

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静电屏蔽范文第1篇

关键词：静电；屏蔽；静磁；电磁

中图分类号：TL351文献标识码： A

电磁场的屏蔽，是一个既具有实际意义又具有理论意义的问题。

一、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。

因为封闭导体壳内的电场具有典型意义和实际意义，我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨论。

（一）封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响。

如壳内无带电体而壳外有电荷q，则静电感应使壳外壁带电。静电平衡时壳内无电场。这不是说壳外电荷不在壳内产生电场，根据电场迭加原理，任何点电荷要按点电荷场强在空间任何点激发电场。由于壳外壁感应出异号电荷，它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零。因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。

如果把上述空腔导体外壳接地，则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下。静电平衡后空腔导体与大地等势，空腔内场强仍然为零。

如果空腔内有电荷，则空腔导体仍与地等势，导体内无电场。这时因空腔内壁有异号感应电荷，因此空腔内有电场。此电场由壳内电荷产生，壳外电荷对壳内电场仍无影响。

由以上讨论可知，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷影响。

（二）接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响

如果壳内空腔有电荷q，因为静电感应，壳内壁带有等量异号电荷，壳外壁带有等量同号电荷，壳外空间有电场存在，此电场可以说是由壳内电荷q间接产生。也可以说是由壳外感应电荷直接产生的。

但如果将外壳接地，则壳外电荷将消失，壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零。可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响，必须将外壳接地。这与第一种情况不同。

这里还须注意：①我们说接地将消除壳外电荷，但并不是说在任何情况壳外壁都一定不带电。假如壳外有带电体，则壳外壁仍可能带电，而不论壳内是否有电荷。②实际应用中金属外壳不必严格完全封闭，用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果，虽然这种屏蔽并不是完全、彻底的。③在静电平衡时，接地线中是无电荷流动的，但是如果被屏蔽的壳内的电荷随时间变化，或者是壳外附近带电体的电荷随时间而变化，就会使接地线中有电流。屏蔽罩也可能出现剩余电荷，这时屏蔽作用又将是不完全和不彻底的。

总之，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷与电场影响；接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响。这种现象，叫静电屏蔽。

静电屏蔽有两方面的意义，一是实际意义：屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响，也不对外部电场产生影响。有些电子器件或测量设备为了免除干扰，都要实行静电屏蔽，在高压带电作业中，工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服，可以对人体起屏蔽保护作用。在静电实验中，因地球附近存在着大约100V／m的竖直电场。要排除这个电场对电子的作用，研究电子只在重力作用下的运动，则必须有eE＜meg，可算出E＜10-10V／m，这是一个几乎没有静电场的“静电真空”，这只有对抽成真空的空腔进行静电屏蔽才能实现。事实上，由一个封闭导体空腔实现的静电屏蔽是非常有效的。

二是理论意义：间接验证库仑定律。高斯定理可以从库仑定律推导出来的，如果库仑定律中的平方反比指数不等于2就得不出高斯定理。反之，如果证明了高斯定理，就证明库仑定律的正确性。根据高斯定理，绝缘金属球壳内部的场强应为零，这也是静电屏蔽的结论。若用仪器对屏蔽壳内带电与否进行检测，根据测量结果进行分析就可判定高斯定理的正确性，也就验证了库仑定律的正确性。

二、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。

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。

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。

三、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做成电磁屏蔽装置。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。

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。

四、结语

综上所述，静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽的物理内容、物理条件、屏蔽作用是不同的，所用材料也要从具体情况出发。但它们都是屏蔽电磁场，是有本质联系的。

参考文献：

静电屏蔽范文第2篇

电磁场的屏蔽问题，是一个既具有实际意义又具有理论意义的问题。根据条件的不同，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。

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。

因为封闭导体壳内的电场具有典型意义和实际意义，我们以封闭导体壳内的电场为例对静电屏蔽作一些讨论。

（来源：文章屋网 ）

静电屏蔽范文第3篇

关键词：传感器；抗干扰；措施

中图分类号：TP273 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2010）029(C)-0087-01

国家标准GB7665―87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。随着现代科学技术的发展，自动化水平的不断提高，在工业、农业生产、交通运输、航天、航空等各领域丈量使用了各种类型的传感器和自动检测技术来监控生产过程、控制生产过程中的各个环节。除了传感器本身的性能指标外，生产现场中存在的各种干扰问题也会使自动检测系统发生一些故障、误动作，甚至造成计算机的死机和系统的严重故障。这些干扰如有些生产现场大能耗设备多，特别是大功率感性负载的启、停往往会使电网产生几百伏甚至几千伏的尖脉冲干扰，供电电压的波动，各种信号线绑扎在一起或走同一根多芯电缆，信号线间的干扰，空间各种电磁、气象条件、雷电其至地磁场的变化也会干扰传感器的正常工作。为了保证自动检测系统的正常工作，必须采用相应的措施，将各种干扰消除或抑制干扰，使系统正常工作。

一、传感器的分类

可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理（传感器工作的基本物理或化学效应）；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。

二、传感器的抗干扰措施

1、静电屏蔽

静电屏蔽就是用铜或铝等导电性能良好的金属为材料制作成封闭的金属容器，并与地线连接，把需要屏蔽的电路置于其中，使外部干扰电场的电力场不影响其内部的电路，反过来，内部电路产生的电力线也无法外逸去影响外电路。静电屏蔽不但能够防止静电干扰，也一样能防止交变电场的干扰，所以许多仪器的外壳用导电材料制作并且接地。现在虽然有越来越多的仪器用工程塑料制作外壳，但当你打开外壳时，仍然会看到在机壳的内壁上粘贴有一层接地的金属薄膜，它起到与金属外壳一样的静电屏蔽作用。

2、低频磁屏蔽

低频磁屏蔽就是用来隔离低频磁场和固定磁场耦合干扰的有效措施。任何通过电流的导线或线圈周围都存在磁场，客观存在磁场，它们可能对检测仪器的信号线或者仪器造成磁场耦合干扰。为了防止磁场耦合干扰，必须采用高导磁材科作屏蔽层，以便让低频干扰磁力线从磁阻很小的磁屏蔽层上通过，使低频磁屏蔽层内部的电路免受低频磁场耦合干扰的影响。例如，仪器的铁皮外壳就起到低频磁屏蔽的作用。若进一步将外壳接地，以同时起静电屏蔽的作用。

3、电磁屏蔽

电磁屏蔽也是采用导电良好的金属材料做成屏蔽罩、屏蔽盒等不同的外形，将被保护的电路包围在其中。它屏蔽的干扰对象不是电场，而是高频磁场。干扰源产生的高频磁场遇到导电良好的电磁屏蔽层时，就在其外表面感应出同频率的电涡流。从而消耗了高频干扰的能量。其次，电涡流也将产生一个新的磁场，根据楞次定律，其方向恰好与干扰源的方向相反，以抵消了一部分干扰磁场的能量，从而使电磁屏蔽层内部的电路免受高频干扰磁场的影响。由于无线电广播的本质是电磁波。所以电磁屏蔽也能吸收掉它们的能量，这就是我们在汽车里收不到电台，而必须将收音机的天线拉出车外的原因。若将电磁屏蔽层接地，它可同时兼有静电屏蔽作用，对电磁波的屏蔽效果就更好。通常作为传输线使用的铜质网状屏蔽电缆接地时就能同时起到电磁屏蔽和静电屏蔽的作用。

4、光电隔离

光电耦合器是一种电光电耦合器件，它的输入量是电流，输出量也是电流，但是输入、输出之间从电气上看却是绝缘的。保证了输入回路和输出回路的电气隔离。光电耦合器的主要特点是：输入、输出同路绝缘电阻高、耐压超过1KV；因为光的传输是单向的，所以输出信号不会反馈和影响输入端；输入、输出回路在电气上是完全隔离的。能很好的解决不同电位、不同逻辑电路之间的隔离和传输矛盾。

结束语：干扰是一个比较复杂的技术问题，要针对不同的技术要求，不同的工作环境，干扰源的种类。干扰的途径等具体情况，在设计过程中充分考虑，采用与之相适应的各种抗干扰措施，使系统可靠正常的工作。

作者单位：重庆市南川区大兴煤炭有限责任公司

作者简介：刘进波，男，专科，技术员，就职于重庆市南川区大兴煤炭有限责任公司。

参考文献：

静电屏蔽范文第4篇

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静电屏蔽范文第5篇

关键词：电磁波；电磁屏蔽；屏蔽材料

中图分类号：TMl5 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2015）024-000-01

Abstract： this paper mainly introduces the producing principle of electromagnetic wave and its influence on people，the principle of electromagnetic shielding and shielding type，shielding materials and the precautions of people.

Key words： electromagnetic waves；Electromagnetic shielding；Shielding materials

随着科学技术的发展，各种各样的电器产品丰富着人们的生活。如电脑、手机提高了工作效率，方便了沟通；再如电磁炉，微波炉等方便了人们的烹饪。在使用这些电器产品的时候，它们随时都在发出电磁波，也时刻会伤害到我们。电磁波向空中发射或泄漏的现象叫“电磁辐射”，其无形、无味，让人们难以察觉。只要各类家用电器、办公设备处于工作状态，都会或多或少的产生电磁辐射。

一、电磁波的产生原理及对人的健康影响

电磁波是通过电磁振荡产生的，在空间以变化的磁场激发电场，变化的电场再去激发磁场交替进行，以波的方式将电磁能量从发射端传递出去。电磁波在真空中的传播速度为光速3×108m/s。振荡频率越大波长越短，其能量越强。按频率由小到大排列的电磁波谱为：无线电波、红外光、可见光、紫外光、x射线、γ射线。电磁波辐射与人们的健康是密切相关。x射线、γ射线能量达到及超过124ev，可对人体产生电离辐射效应，而能量稍弱的如红外线、微波、无线电波会对人体产生非电离辐射效应，紫外线能量上限达到124ev，有微弱的电离辐射作用。虽然非电离辐射对人体没有明显的伤害作用，但长时间作用产生的累积效应也不容忽视。因此在利用各类电气电子产品的同时需运用电磁屏蔽技术减轻电磁辐射对仪器仪表工作以及对人体的影响。

二、电磁屏蔽技术及类型

1.电磁屏蔽技术

利用铜、铝、不锈钢等导电性能好的金属材料制成较密的网状容器，将需防护的电路置于其中，就可以防止电场或磁场所形成的干扰，这一方法就是电磁屏蔽技术。

2.电磁屏蔽类型

（1）静电屏蔽

在静电场中，用金属材料制成的网状容器或封闭容器，并将其外壳与地线相连，把需要屏蔽保护的电路放入其中，这样外部的干扰电场就不会影响到内部电路工作；反过来，将容器内部放置干扰源，其产生的干扰电场也会不会影响到外部电路的工作。可见，接地的金属封闭容器起到了内不影响外，外不影响内的屏蔽静电场的作用。这样的接地容器对交变电场的干扰也可防止。

（2）交变磁场屏蔽

交变磁场屏蔽有高频和低频之分。低频磁屏蔽是用来隔离主要是50赫兹磁场及静磁场的干扰的，静电屏蔽容器对低频磁场不起屏蔽作用。这时需采用高磁导率的材料如铁皮做外壳，将被保护的电路置于壳内，就不会受到外部磁场的干扰了。利用高导磁率的材料构成低蔽的效果磁阻通路，使大部分磁场被集中在屏蔽体内，屏蔽体的磁阻越小，磁场屏蔽越好。高频磁屏蔽是利用高电导率的材料如铜、铝等做成屏蔽罩，将工作电路置于其中就可屏蔽掉外部磁场干扰。其原理是利用屏蔽层在高频磁场作用下在其表面产生的涡流，削弱干扰源磁场能量，同时涡流产生的反向磁场抵消干扰磁场而实现的。

综上所述，将高电导率的材料制作成屏蔽体并接地，对电磁波就起到了很好的屏蔽效果，同时还起到了静电屏蔽的作用。仪器仪表处于其内部工作时就基本不受外部电磁干扰的影响。

三、增强电磁辐射的防范意识

生活中要养成良好的习惯。在看电视、使用电脑及手机时，要控制时间，多喝茶水，适当食用水果补充维生素A。使用完毕后要洗脸，保持清洁。手机充电时不要放在枕边，待电话接通后再放到耳边接听。电脑屏幕不宜太亮，屏前可安装防辐射屏，着由电磁屏蔽材料织成的防辐射衣。电磁污染时刻存在于我们周围，可以说是防不胜防，所以一定要树立防范意识，做好防范工作，保证我们肌体的健康。

参考文献：

[1]贾起民.电磁学.高等教育出版社，2010.

[2]庞小增.生物电磁学.国防大学出版社，2008.

[3]王路.电磁屏蔽导电复合材料.材料开发与应用，2009.