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靜磁屏蔽

靜磁場是穩恒電流或永久磁體產生的磁場。靜磁屏蔽是利用高磁導率μ的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場。它與靜電屏蔽作用類似而又有不同。 \n\n靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明。如將鐵磁材料做成截面如圖1的回路,則在外磁場中,絕大部份磁場集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯磁路來分析。因為鐵磁材料的磁導率比空氣的磁導率要大幾千倍,所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多,外磁場的磁感應線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內通過,而進入空腔的磁通量極少。這樣,被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場,從而達到靜磁屏蔽的目的。材料的磁導率愈高,筒壁愈厚,屏蔽效果就愈顯著。因常用磁導率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做屏蔽層,故靜磁屏蔽又叫鐵磁屏蔽。

靜磁屏蔽基本信息

中文名 靜磁屏蔽 外文名 magnetostatic shielding
概????念 抑制或排除靜磁干擾的措施 屏蔽系數 K=H1/H0
學????科 物理

抑制或排除靜磁干擾(包括恒定磁場干擾)的措施。如使用高磁導率鐵磁材料制成的空腔殼把需要屏蔽的區域包圍或隔開。這樣的殼稱為磁屏。它可以是全封閉的或近于封閉的。根據磁場分界面條件,外界干擾磁場的磁力線在磁屏的外表面處發生畸變,使磁屏的內表面處及腔內的磁力線密度大為減少,磁場強度顯著減弱,達到抑制磁干擾的目的。

屏蔽的效果可用屏蔽系數K 表示。它可以定義為腔內磁場強度H1與外部所加均勻磁場強度H0的比值,即 K=H1/H0

K值愈小,表示屏蔽效果愈大。對于二維磁場,應用解析計算法,可以獲得長圓鐵管的屏蔽系數

式中 r1和 r2分別為圓管的內徑和外徑(圖1);

μr為鐵管的相對磁導率。上式成立的條件是μr>>1。顯然, μr越大、磁屏的厚度越大,則K值越小,即屏蔽效果越大。為了獲得更好的屏蔽效果,電工中常采用多層磁屏的方法。2100433B

靜磁屏蔽造價信息

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靜磁屏蔽文獻

電磁屏蔽玻璃屏蔽效能與表面電阻的研究 電磁屏蔽玻璃屏蔽效能與表面電阻的研究

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評分: 4.6

1前言 隨著科學技術的發展和計算機的普及以及全球信息化的到來,信息泄露越來越為人們所關注,電磁屏蔽玻璃正是應這一要求而產生的。通常人們通過在玻璃表面鍍制一定表面電阻值的膜層來實現玻璃的電磁屏蔽效能,表面電阻的大小與電磁屏蔽效能密切相關。本文分別通過理論計算的方法及制作樣品檢測的方法來闡明這兩者之間的關系,

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電子設備電磁屏蔽 電子設備電磁屏蔽

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評分: 4.8

電子設備的電磁屏蔽 [摘 要 ] 消除電子設備電磁干擾最好的防護措施就是對電子 設備進行電磁屏蔽,本文論述了電子設備的幾種常見電磁屏蔽原理 并提出了電子通信設備具體的電磁屏蔽措施。 [關鍵詞 ] 電子通信設備 電磁干擾防護 屏蔽技術 電子通信設備在加電工作的時候,在其外部和內部存在著各種 電磁干擾信號,干擾信號會影響電子設備的正常工作。這些外部干 擾信號是指除電子通信設備所要接收的信號以外的外部電磁波信 號。有自然產生的信號,如宇宙干擾、大氣放電等干擾信號,也有 人為所產生的干擾信號。內部干擾是由于電子通信設備在加電時存 在著內部寄生耦合。寄生耦合有電容耦合、電感耦合,這不是人為 設計的。為了保證電子設備正常地工作,就需要防止來自產品外部 和內部的各種電磁干擾信號,而對于這些干擾信號最好的防護措施 就是電磁屏蔽。 一、電子設備電磁屏蔽的原理 在電子設備進行電磁兼容性設計過程中,屏蔽是最常用

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磁屏蔽應用

靜磁

靜磁場是穩恒電流或永久磁體產生的磁場。靜磁屏蔽是利用高磁導率μ的鐵磁材料做成屏蔽罩以屏蔽外磁場。它與靜電屏蔽作用類似而又有不同。

靜磁屏蔽的原理可以用磁路的概念來說明。如將鐵磁材料做成截面如上圖的回路,則在外磁場中,絕大部份磁場集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯磁路來分析。因為鐵磁材料的磁導率比空氣的磁導率要大幾千倍,所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多,外磁場的磁感應線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內通過,而進入空腔的磁通量極少。這樣,被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒有外磁場,從而達到靜磁屏蔽的目的。材料的磁導率愈高,筒壁愈厚,屏蔽效果就愈顯著。因常用磁導率高的鐵磁材料如軟鐵、硅鋼、坡莫合金做屏蔽層,故靜磁屏蔽又叫鐵磁屏蔽。

靜磁屏蔽在電子器件中有著廣泛的應用。例如變壓器或其他線圈產生的漏磁通會對電子的運動產生作用,影響示波管或顯像管中電子束的聚焦。為了提高儀器或產品的質量,必須將產生漏磁通的部件實行靜磁屏蔽。在手表中,在機芯外罩以軟鐵薄殼就可以起防磁作用。

前面指出,靜電屏蔽的效果是非常好的。這是因為金屬導體的電導率要比空氣的電導率大十幾個數量級,而鐵磁物質與空氣的磁導率的差別只有幾個數量級,通常約大幾千倍。所以靜磁屏蔽總有些漏磁。為了達到更好的屏蔽效果,可采用多層屏蔽,把漏進空腔里的殘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較笨重。但是,如果要制造絕對的"靜磁真空",則可以利用超導體的邁斯納效應。即將一塊超導體放在外磁場中,其體內的磁感應強度B永遠為零。超導體是完全抗磁體,具有最理想的靜磁屏蔽效果,但到2013年還不能普遍應用。

電磁

電磁屏蔽是抑制干擾,增強設備的可靠性及提高產品質量的有效手段。合理地使用電磁屏蔽,可以抑制外來高頻電磁波的干擾,也可以避免作為干擾源去影響其他設備。如在收音機中,用空芯鋁殼罩在線圈外面,使它不受外界時變場的干擾從而避免雜音。音頻饋線用屏蔽線也是這個道理。示波管用鐵皮包著,也是為了使雜散電磁場不影響電子射線的掃描。在金屬屏蔽殼內部的元件或設備所產生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設備。

用什么材料作電磁屏蔽呢?因電磁波在良導體中衰減很快,把由導體表面衰減到表面值的1/e(約36.8%)處的厚度稱為趨膚厚度(又稱透入深度),用d表示,有

d=5030*sqr(σ/(μ*f))

其中μ和σ分別為屏蔽材料的磁導率和電導率。若電視頻率f=100 MHz,對銅導體(σ=5.8×107/ ·m,μ≈μo=4π×10-7H/m)可求出d=0.00667mm。可見良導體的電磁屏蔽效果顯著。如果是鐵(σ=107/ ·m)則d=0.016mm。如果是鋁(σ=3.54×107/ ·m)則d=0.0085mm。

為了得到有效的屏蔽作用,屏蔽層的厚度必須接近于屏蔽物質內部的電磁波波長(λ=2πd)。如在收音機中,若f=500kHz,則在銅中d=0.094mm(λ=0.59mm)。在鋁中d=0.12mm(λ=0.75mm )。所以在收音機中用較薄的銅或鋁材料已能得到良好的屏蔽效果。因為電視頻率更高,透入深度更小些,所需屏蔽層厚度可更薄些,如果考慮機械強度,要有必要的厚度。在高頻時,由于鐵磁材料的磁滯損耗和渦流損失較大,從而造成諧振電路品質因素Q值的下降,故一般不采用高磁導率的磁屏蔽,而采用高電導率的材料做電磁屏蔽。在電磁材料中,因趨膚電流是渦電流,故電磁屏蔽又叫渦流屏蔽。

手表

機械手表里的機芯都是鋼制的。如果手表放在磁鐵附近,鋼制機芯就會磁化。特別是當游絲磁化后,

表馬上就會停止不走。因此,手表需要外罩一種能防御磁力,使磁場透不過的物質。 有意思的是,能夠遮住外磁場的物質,原來就是容易磁化的鐵本身。為了證明這一點,你可把一個小指南針放在一個鐵環里,可以看到小磁針就不會被環外的磁鐵吸引了。所以,如果你有一塊用鐵或鋼做外殼的手表,就可以保護表內的鋼制機件不受磁力影響。即使將表放在強磁場附近,它的精確度一點也不會降低。至于用金或銀做外殼的金表和銀表,雖然很貴重,但是千萬不能放到磁鐵附近,因為它不能防磁。 可見,用鐵制包皮就能把外面的磁場遮住,使內部不受外磁場的影響,放在其中的鐵制品也就不會被磁化。這種現象在物理學中稱為磁屏蔽。

例如右圖,是磁屏蔽示意圖。圖中A為一磁導率很大的軟磁材料(如坡莫合金或鐵鋁合金)做成的罩,放在外磁場中。由于罩殼磁導率μ比空氣導磁率μ大得多,所以絕大部分磁場線從罩殼的壁內通過,而罩殼內的空腔中,磁感線是很少的。這就達到了磁屏蔽的目的。為了防止外界磁場的干擾,常在示波管、顯像管中電子束聚焦部分的外部加上磁屏蔽罩,就可以起到磁屏蔽的作用。

電子設備中,有些部件需要防止外界磁場的干擾。為解決這種問題,就要用鐵磁性材料制成一個罩子,把需防干擾的部件罩在里面,使它和外界磁場隔離,也可以把那些輻射干擾磁場的部件罩起來,使它不能干擾別的部件。這種方法稱為磁屏蔽,如右圖所示。由于用鐵制的屏蔽外殼磁阻很小,它就為外界干擾磁場提供了通暢的磁路,使磁力線都通過鐵殼短路而不再影響被屏蔽在里面的部件。

這種現象也可以用下例說明,如圖所示,把一塊軟鐵放入磁場中,這塊軟鐵由于被磁化而產生了磁場,其方向如右下圖所示,在這塊軟鐵的內部,外磁場和被磁化的軟鐵所產生新磁場方向一致,而在鐵塊外部,兩個磁場方向相反,相互抵消,結果就使磁力線的分布變成如圖(b)的樣子。屏蔽鐵殼就是利用這種現象,把磁力線都吸引到鐵殼中來,保護了罩內設備不受外界磁場的干擾,或者是防止了罩內的輻射磁場的部件去干擾罩外部件。

在實踐中,要達到完全的屏蔽是極不容易的。總有一些磁場要漏進屏蔽罩內或者跑出屏蔽罩外。要達到好的屏蔽效果,必須選用導磁系數高的材料,如坡莫合金,硅鋼片等,而且不要太薄,屏蔽罩的結構設計,接縫要盡量少,在制作時接縫處要緊密,盡量減少氣隙。總之屏蔽罩的磁阻越小屏蔽效果越好。如果在低頻交變磁場中,需要進行屏蔽時,例如電源變壓器需要屏蔽時,都是按以上磁屏蔽的原則處理的。屏蔽要求較高時,還可以采用多層屏蔽。

但在高頻交變磁場中,屏蔽原理就完全是另一種概念。這時是利用渦流現象,以導電材料制成屏蔽罩。在高頻干擾磁場中,屏蔽罩中會產生渦流。由于渦流產生的磁場有抵消外磁場的作用,當外磁場的交變頻率越高,產生的渦流現象越嚴重,從而抵消外界磁場的作用越大。所以在進行高頻屏蔽時,不必用很厚的鐵磁性材料去作屏蔽罩,而是用導電性好的銅片或鋁片來作屏蔽罩,對要求高的屏蔽罩,常是在銅殼上再鍍一層銀,提高屏蔽罩導電性能,則屏蔽效果就更好。

優缺點比較

靜多態是以犧牲靈活性而獲得運行速度的一種做法;而動多態則恰恰相反,它是以犧牲運行速度而獲取靈活性的做法。當然這么說是不全面的,看看下面這個特殊的應用:

使用靜多態來實現動多態

這是一種在模板元編程(Template Metaprogramming)中常見的標準編程技巧。在C 中,可以借助模板來實現面向對象語言所支持動多態相似的功能特性(C 中指的就是的virtual 函數)。

下面是C 本身所支持多態形式:(virtual版)

#include

class Base {

public:

virtual void method() = 0;

virtual ~Base() { }

};

class Derived : public Base {

public:

virtual void method()

{

std::cout << "Derived" << std::endl;

}

};

class Derived2 : public Base {

public:

virtual void method()

{

std::cout << "Derived2" << std::endl;

}

};

int main()

{ Base *pBase = new Derived;

pBase->method(); // 輸出:"Derived"

delete pBase;

Base *pBase2 = new Derived2;

pBase2->method(); // 輸出:"Derived2"

delete pBase2;

return 0;

}

注:C 本身是借助virtual關鍵字來實現多態的(dynamic polymorphism),而通常編譯器是借助virtual look-up tables(虛函數表)來決定該調用那個版本的函數,當然這一過程發生在運行期。

下面是使用CRTP(Curiously Recurring Template Pattern)來實現多與上面對應功能的靜多態代碼:

#include

template

class Base {

public:

void method()

{

// ...

static_cast(this)->implementation();

// ...

}

};

class Derived : private Base {

public:

void implementation()

{

std::cout << "Derived" << std::endl;

}

};

class Derived2 : private Base {

public:

void implementation()

{

std::cout << "Derived2" << std::endl;

}

};

int main()

{

Base *pBase = new Base();

pBase->method(); // 輸出:"Derived"

delete pBase;

Base *pBase2 = new Base();

pBase2->method(); // 輸出:"Derived2"

delete pBase2;

return 0;

}

雖然使用這種方式實現的多態和面向對象中的多態從功能上說差不多相同,但是前者沒有后者易用、易懂、和能力強大。雖然如此,CRTP作為一種模板設計模式還是很有用的,例如,Boost iterator library就是用了這種方法來實現。

其實在別的語言中也存在CRTP這種模式,如Java,Enum類被定義為Enum>,當然由于Java在模板方面的不足,作為Java語言的使用者,你是沒法自己體驗這樣的用法(Java雖然支持模板特性,但是用戶不能自己定義模板,只能使用庫里邊的模板類)。2100433B

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