Количественная оценка эффекта экранирования

Основной количественной характеристикой экранирующего экрана является параметр: эффективность экранирования (Э), характеризующий степень ослабления электромагнитного поля по сравнению с исходным полем.

Эффективность экранирования Э выражается отношением какого либо известного параметра поля Х ₀, создаваемого источником поля без экрана, к аналогичному параметру поля Х _Э после экранирования в той же точке пространства:

Э = Х ₀/ Х _Э. (8.66)

В данном случае параметр Э является безразмерным.

Иногда для удобства анализа параметр эффективность экранирования оценивают величиной А, выражаемой в децибелах (дБ), используя соотношение

А = 20·lgЭ, дБ. (8.67)

Экспериментальное значение эффективности экранирования Э_эксп может быть рассчитано посредством измерения:

– напряженности электрического поля:

Э_эксп = Е ₀/ Е _Э; (8.68)

– напряженности магнитного поля:

Э_эксп = Н ₀/ Н _Э; (8.69)

– индукции магнитного поля:

Э_эксп = В ₀/ В _Э, (8.70)

где индексы ″0″ и ″Э″ – характеризуют испытания полей без экрана и с экраном, соответственно.

Теоретически, когда магнитные свойства экрана известны, параметр эффективности экранирования Э_теор магнитостатическим экраном рассчитывается по эмпирическому соотношению:

Э_теор = 1 + m d / D, (8.71)

где m - известное значение относительной магнитной проницаемости материала экрана; d – толщина стенок экрана; D - диаметр так называемого эквивалентного сферического экрана, причем значение D близко к длине стенки условного кубического экрана (рис. 8.10, б).

Например, для магнитостатического экранирования (постоянное магнитное поле) рассмотрим объем пространства размерами 1х1х2 м³. Тогда приближенно диаметр D эквивалентного сферического экрана можно принять как D ≈ 1 м.

В том случае, когда величина m = 100 (сталь), d = 2 мм = 2×10^–3 м, имеем:

Э_теор = 1+ 100×2×10^–3/1 = 1,2; A _теор = 20lg1,2 = 1,6 дБ.

Если величина m = 10000 (легированная сталь) при d = 2 мм, то имеем:

Э_теор = 1+ 10000×2×10^–3/1 = 21; A _теор = 20×lg21 = 26 дБ.

Другими словами, замена защитной оболочки из обычной стали экраном из специальной легированной магнитной стали приводит к возрастанию параметра эффективности экранирования А _теор в более чем 16 раз.

На низких частотах теоретическое значение эффективности экранирования Э определяется по приближенной формуле

Э_теор = , (8.72)

где ω = 2π f – угловая частота поля, с^-1; γ – удельная проводимость материала экрана, См×мм^-1; D – ширина коробки прямоугольного экрана или диаметр цилиндрического (сферического) экрана, см; d – толщина стенок экрана, мм; m – коэффициент формы экрана (m = 1 для прямоугольного, 2 – для цилиндрического; 3 – для сферического экрана); μ₀ = 1,25×10^–8 Гн/см.

Например, при частоте 50 Гц для цилиндрического экрана из обычной стали диаметром 100 cм и толщиной 0,2 cм имеем

Э_теор = {1 + [2×3,14×50×1,25×10^-810⁸×100×0,2/(2×2)]²}^1/2 = 133,

A _теор = 42 дб.

Другими словами, экранирование на частоте 50 Гц (А _теор = 42 дБ) более эффективное по сравнению с защитой от постоянного магнитного поля
(А _теор = 1,6 дБ).

В частности, на низких частотах глубина проникновения поля в раз-личные материалы составляет от 1 до 3 мм; для стали (m =100-500) на низких частотах толщина экрана должна быть примерно 1 мм.

Эффективность экрана на разных частотах существенно зависит от его толщины: при увеличении частоты толщина экрана уменьшается.

Дата добавления: 2015-07-17