磁屏蔽体分缝特性与修补技术的研究

发布时间：2020-07-05 05:48

【摘要】：基于电磁辐射对人类健康、经济建设和国防建设产生的严重危害,电磁兼容问题成为研究的热点。电磁屏蔽离不开屏蔽体,屏蔽体的有效性常常受到自身完整性的影响。而电气设备等装置的引线、通风和散热,需要在屏蔽体的表面开孔缝,同时,以高温超导体、陶瓷为代表的新型屏蔽材料多为脆性材料,因此体积较大的屏蔽体制造困难,需要分块拼接而成,因此在接口处也存在缝隙,都将导致电磁波泄漏影响屏蔽体的屏蔽效果。本文综述了几类典型的屏蔽材料及其发展现状,分析了电磁屏蔽的基本原理和Maxwell有限元法的基本思想。利用Ansoft Maxwell 3D仿真软件,建立了含分缝的圆柱形三维有限元屏蔽体模型,激励线圈产生沿屏蔽体轴向方向的电流,屏蔽类型为被动屏蔽。首先建立上底面含一条分缝的YBCO、Fe和Cu三种不同材料的屏蔽体模型,改变激励源频率,仿真研究其对屏蔽效果的影响,发现随着频率的增加,参考点的磁场强度减少;其次建立上底面含两条分缝的三种不同材料的屏蔽体模型,并改变分缝之间的夹角,比较分析其屏蔽性能,发现对称分缝的屏蔽效果比不对称分缝好;再次建立上下底面含两条分缝的三种不同材料的屏蔽体模型,并改变分缝的角度,比较分析其屏蔽性能,发现非贯穿分缝的屏蔽效果比贯穿分缝好;然后建立侧面含两条轴向分缝和横截面含一条圆周形分缝的三种不同材料的屏蔽体模型,比较分析发现侧面分缝高频时YBCO和Cu材料的屏蔽效果变差,横切圆周形分缝时Fe材料的低频屏蔽效果变差,得出分缝的位置对不同材料的屏蔽体的屏蔽效果影响不同;接着使用不同材料在不同激励源频率下对分缝进行修补,发现修补用的屏蔽体材料类型和激励源频率均影响磁屏蔽修补效果,发现在低频时用Fe材料修补和在高频时用Cu材料修补能得到最佳的效果;最后,通过一项电能表的电磁屏蔽实验对仿真进行了初步的验证,发现工频时Fe材料的屏蔽效果比Cu材料屏蔽效果好,与理论结果一致。通过研究分缝特性对磁屏蔽效能的影响,得到优化分缝方法和分缝修补最佳方案,减少分缝对电磁屏蔽特性的影响,抑制电磁波泄漏,为电磁屏蔽分缝磁屏蔽设计提供理论与实验依据,对电磁辐射问题的解决具有重要的理论价值和应用意义。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN03
【图文】：

电磁屏蔽材料,下几类,屏蔽材料,发泡金属

图 1.1 电磁屏蔽材料的分类的屏蔽材料有以下几类[6]。第一类：金属板材。包括高电导率此类良导体材料一般用在中高频磁场或静电场的屏蔽中，对于果不佳；而高磁导率材料，如铁、镍等常用在恒定磁场和低频以外，还可以将一些具有优良性质的合金元素添加至电磁屏蔽蔽体的性能[6]。第二类：发泡金属。它是由金属骨架和空气复，如发泡金属镍、发泡金属铜等等。这一类材料具有质量轻、泛应用于仪器设备的散热结构，主要形式有金属网、波导窗，屏蔽效能比金属板材差[7]。第三类：金属导电涂料。它是采用金后固化成膜的材料，成本低、实用性广，能涂抹在各种复杂形用 Ni 系、Cu 系导电涂料，而 Ag 系涂料价格昂贵因此应用较少非晶材料。由于非晶态合金强度高、硬度大、有优异的电磁屏用广泛的新型电磁屏蔽材料的代表之一，近年来在高精密仪器器等方面取得了很大成果[9]。第五类：导电复合叠加材料。填

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1 ( )j ss gj g sj C ZV Vj C Z Z 图 2.1 静电屏蔽示意图低频交变电场屏蔽电场的屏蔽原理是通过抑制分布电容的耦合。如图阻抗、g 为干扰源、S 为受感器，用分布电容 Cj来低频交变电场的屏蔽就是通过在 g 与 S 之间加入一把电容 Cj短接到地，通过对 Cj耦合的抑制来实现[4用耦合电容来表示 g 与 S 之间的电场感应，因此可类屏蔽原理。在 Vg、Zg、Cj和 Zs构成的回路中，受式为：干扰电压的大小和耦合电容成正比，所以低频交变电容来实现，增加 g 与 S 之间的距离也是抑制干扰的示，当在 g 与 S 之间加入一块金属板，并将其接地，

【参考文献】