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电磁波论文.doc

电磁波论文

樱桃橘
2011-10-26 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《电磁波论文doc》,可适用于工程科技领域

在电场中金属网内的自由电子会受到电场的作用力而定向移动这样会在金属网内形成由自由电子而产生的内电场而这种内电场是由于外电场的作用而产生的这样当内电场达到恒定的时候内电场和外电场是大小相等而方向相反的这样在金属网内部各个点外电场和内电场的矢量和都是这就是静电屏蔽。电磁波的危害与屏蔽原理摘要电磁辐射日益危害人类社会给人们的身体健康以及生存环境带来极大干扰因此电磁波的屏蔽问题显得尤为重要。本文以电磁波的基础理论为前提通过电磁场与电磁波的基本方程、媒质电磁特性、均匀平面波的反射折射以及到行电磁波的理论基础阐述电磁辐射的屏蔽原理。电磁屏蔽原理分别从静电屏蔽、交变电场屏蔽、磁场屏蔽等几个方面研究获得电磁屏蔽的基本原理。关键词电磁波危害屏蔽原理引言随着现代科学技术的发展各种电子、电气设备给人们的日常生活以及社会建设提供了很大帮助与此同时电子、电气设备工作过程中产生的电磁辐射以及干扰问题制约着人类的生产和生活导致人类空间电磁环境日益恶化不但影响到通讯领域而且直接威胁到人类的健康。因此我们要了解电磁波的危害以及对电磁波的屏蔽原理采取有效措施控制电磁辐射污染净化电磁环境。正文电磁波的危害电磁能量以波的形式向远方传播而不返回场源电磁波无序超量辐射造成电磁波污染。电磁波污染分为自然电磁污染和人为电磁污染两类。自然电磁污染由一些自然现象所引起如太空背景噪声、太阳黑子及其它天体运动产生的无线电噪声、雷电放电等对电子设备正常工作造成严重影响人为电磁污染主要由各种生活类电子产品和生产类电气设备工作时产生辐射频率范围广强度要大于自然电磁污染密切关系到人类生存环境。电磁波影响人体机能电磁辐射会引起中枢神经系统的机能障碍和以交感神经疲乏、紧张为主的植物神经紧张失调一般分为热效应和非热效应。热效应在微波波段最为明显以下为主要原理。组成人体细胞和体液的分子大都是取向杂乱无章的极性分子在交变电磁场辐射作用下极性分子沿电场方向排列起来随着电场的快速变化极性分子也快速改变取向在此过程中相邻分子间发生摩擦碰撞使电磁能量转化为人体组织的热能同时人体电解质溶液中的离子也因电磁场作用而振荡产热另外人体近似导体部位会产生局部感应电流而产热。非热效应体现在对人体若电磁场的影响。人体经电磁波辐射后体温没有明显升高但已经干扰到人体的微弱电磁场造成遗传基因发生畸形突变诱发白血病和肿瘤还会引起胚胎染色体改变导致胎儿畸形或孕妇流产长时间还可能破坏脑细胞抑制条件发射引起神经机能紊乱。电磁波影响生存环境随着通信天线、高压输电线路、电视信号发射塔等电气设备的建设以及家用电器的增多日益严重的电磁辐射对环境的造成不同程度的污染。严重的电磁污染会造成植物的基因变异、无法生长甚至死亡也会对家畜、野生动物等造成不良影响。电磁波影响设备工作大功率高频设备输出能量非常强工作期间形成高频辐射异常强大严重干扰周围其他电子仪器、精密仪表工作对通讯信号、参数测试造成严重影响甚至使周围所有设备不能正常工作。电磁屏蔽原理为抑制电磁干扰实现电磁辐射防护主要手段就是对电磁波进行屏蔽。屏蔽是对两个空间区域之间进行金属的隔离以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来防止干扰电磁场向外扩散用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来防止它们受到外界电磁场的影响。屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量(涡流损耗)、反射能量(电磁波在屏蔽体上的界面反射)和抵消能量(电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场可抵消部分干扰电磁波)的作用所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。电磁屏蔽按其屏蔽原理分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽。电场屏蔽分为静电屏蔽和交变电场屏蔽磁场屏蔽分为恒定磁场屏蔽和交变磁场屏蔽静电屏蔽又分为外电场屏蔽和内电场屏蔽两种情况。静电屏蔽在静电场中电力线起始于正电荷终止与负电荷。静电屏蔽就是设法使电力线终止于屏蔽体的表面上抑制静电场的影响。外电场屏蔽如图设A为需要屏蔽物体S为导体屏蔽体在静电力平衡条件下空腔外表面感应出等量异号电荷电力线终止于导体外表面上整个空腔为等位体腔内无电力线实现腔内物体不受电场影响。理论上S没有必要接地但是由于S实际上不可能完全封闭为了防止外部电场入侵内部造成直接或者间接的静电耦合实际应用时最好S接地。内电场屏蔽原理同外电场屏蔽但是屏蔽空腔外的空间存在感应电荷产生静电场达不到屏蔽作用因此S必须接地使得S表面感应出来的电荷全部导入大地外部电场消失实现屏蔽作用。交变电场屏蔽如图干扰场源A接收器B屏蔽体S之间的电场感应效应用耦合电容描述。当S接地后B的电压为由于此时C远远小于A、B之间的直接耦合电容因此A对B的作用VB也大大减弱起到了屏蔽作用。如果S无限大将A包围起来那么C趋于A对B的作用也将为达到完全屏蔽的效果。磁场的屏蔽低频磁场低频磁场的屏蔽机理是利用高导磁材料的低磁阻特性是磁场通过磁阻小的通路而不扩散到周围空间去从而起到屏蔽的作用。如图使用磁屏蔽体时磁屏蔽材料的磁导率越高屏蔽体越厚磁阻越小效果越好。当高频时材料磁性损耗很大磁导率下降因此不能屏蔽高频磁场。高频磁场高频磁场的屏蔽利用良导体的感应电流产生磁场总是抵消磁场变化的原理实现。如图(a)等效电路如图(b)分析的屏蔽体中感应电流为式中ic线圈中电流Ars屏蔽体的电阻ΩLs屏蔽和电感WbAM线圈与屏蔽和导体之间的互感mH。高频情况下分析可得由于于是式中k线圈与屏蔽体的耦合系数nc线圈匝数ns对于屏蔽罩取值为上式表明屏蔽体的感应电流与线圈中的电流以及耦合系数有关与频率无关也就是在高频情况下感应电流产生的磁场足以抵消线圈磁场的干扰起到屏蔽效果。低频情况下则效果很差。电磁场屏蔽通常说的屏蔽大多是指电磁屏蔽()、当干扰电磁场的频率较高时利用低电阻率的金属材料中产生的涡流形成对外来电磁波的抵消作用从而达到屏蔽的效果。()、当干扰电磁波的频率较低时要采用高导磁率的材料从而使磁力线限制在屏蔽体内部防止扩散到屏蔽的空间去。()、在某些场合下如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。电磁波屏蔽材料制法()、在电器外壳上涂镀低熔点金属的金属层或是在表面涂敷混有金属粉的导电性涂料()、用含金属的纤维或含导电成分的树脂配合料制成金属屏蔽壳。所制成的膜或壳的导电率至少应在Scm以上。参考文献http:zhidaobaiducomquestionhtmlhttp:baikebaiducomviewhtm刘顺华刘军民董星龙电磁波屏蔽及吸波材料北京:化学工业出版社杨显清赵家升王园电磁波与电磁场北京:国防工业出版社

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