Какво покритие не пропуска магнитни вълни. Магнитно екраниране

Принципи на екраниране на магнитното поле

Използват се два метода за екраниране на магнитното поле:

метод на маневриране;

Метод на екранно магнитно поле.

Нека разгледаме по-подробно всеки от тези методи.

Методът за шунтиране на магнитното поле с екран.

Методът на шунтиране на магнитното поле с екран се използва за защита срещу постоянно и бавно променящо се променливо магнитно поле. Екраните са изработени от феромагнитни материали с висока относителна магнитна проницаемост (стомана, пермалой). При наличие на екран, линиите на магнитна индукция преминават главно по стените му (Фигура 8.15), които имат ниско магнитно съпротивление в сравнение с въздушното пространство вътре в екрана. Качеството на екрана зависи от магнитната проницаемост на екрана и съпротивлението на магнитната верига, т.е. колкото по-дебел е екранът и колкото по-малко са шевовете, фугите, минаващи напречно на посоката на линиите на магнитната индукция, ефективността на екрана ще бъде по-висока.

Метод на изместване на екрана.

Методът на изместване на екрана се използва за екраниране на променливи високочестотни магнитни полета. В този случай се използват екрани от немагнитни метали. Екранирането се основава на явлението индукция. Тук е полезен феноменът на индукцията.

Нека поставим меден цилиндър на пътя на равномерно променливо магнитно поле (Фигура 8.16, а). В него ще се възбуди променлив ED, който от своя страна ще създаде променливи индукционни вихрови токове (токове на Фуко). Магнитното поле на тези токове (Фигура 8.16, b) ще бъде затворено; вътре в цилиндъра той ще бъде насочен към възбуждащото поле, а извън него в същата посока като възбуждащото поле. Полученото поле (Фигура 8.16, c) се отслабва близо до цилиндъра и се укрепва извън него, т.е. има изместване на полето от пространството, заемано от цилиндъра, което е екраниращият му ефект, който ще бъде толкова по-ефективен, колкото по-ниско е електрическото съпротивление на цилиндъра, т.е. толкова повече вихрови течения протичат през него.

Поради повърхностния ефект („кожен ефект“), плътността на вихровите токове и интензитетът на променливото магнитно поле, когато навлизат по-дълбоко в метала, спадат експоненциално

, (8.5)

където (8.6)

- индикатор за намаляване на полето и тока, който се нарича еквивалентна дълбочина на проникване.

Тук е относителната магнитна пропускливост на материала;

– вакуумна магнитна проницаемост, равна на 1,25*10 8 gn*cm -1 ;

– съпротивление на материала, Ohm*cm;

- честота Hz.

Удобно е да се характеризира екраниращият ефект на вихровите токове чрез стойността на еквивалентната дълбочина на проникване. Колкото по-малък е x 0, толкова по-голямо е магнитното поле, което създават, което измества външното поле на източника на приемане от пространството, заемано от екрана.

За немагнитен материал във формула (8.6) =1 екраниращият ефект се определя само от и . И ако екранът е направен от феромагнитен материал?

Ако е равен, ефектът ще бъде по-добър, тъй като >1 (50..100) и x 0 ще бъде по-малко.

И така, x 0 е критерий за екраниращия ефект на вихровите токове. Интересно е да се оцени колко пъти плътността на тока и силата на магнитното поле стават по-малки на дълбочина x 0 в сравнение с тези на повърхността. За да направим това, заместваме x \u003d x 0 във формула (8.5), след това

откъдето се вижда, че на дълбочина x 0 плътността на тока и силата на магнитното поле намаляват с коефициент e, т.е. до стойност от 1/2,72, което е 0,37 от плътността и напрежението на повърхността. Тъй като отслабването на полето е само 2,72 пътина дълбочина х 0 недостатъчно за характеризиране на екраниращия материал, тогава се използват още две стойности на дълбочината на проникване x 0.1 и x 0.01, характеризиращи спада на плътността на тока и напрежението на полето с 10 и 100 пъти от техните стойности на повърхността.

Изразяваме стойностите x 0.1 и x 0.01 чрез стойността x 0, за това, въз основа на израза (8.5), съставяме уравнението

И ,

решавайки кое получаваме

x 0,1 \u003d x 0 ln10 \u003d 2,3x 0; (8,7)

x 0,01 = x 0 ln100=4,6x 0

Въз основа на формули (8.6) и (8.7) за различни екраниращи материали, стойностите на дълбочините на проникване са дадени в литературата. За по-голяма яснота представяме същите данни под формата на таблица 8.1.

Таблицата показва, че за всички високи честоти, като се започне от средния вълнов диапазон, много ефективно действа екран, изработен от всякакъв метал с дебелина 0,5..1,5 mm. Когато избирате дебелината и материала на екрана, не трябва да изхождате от електрическите свойства на материала, а да се ръководите от съображения за механична якост, твърдост, устойчивост на корозия, лекота на свързване на отделни части и осъществяване на преходни контакти между тях с ниско съпротивление, лекота на запояване, заваряване и др.

От данните в таблицата следва, че за честоти, по-големи от 10 MHz, филм от мед и още повече от сребро с дебелина по-малка от 0,1 mm дава значителен екраниращ ефект. Следователно, при честоти над 10 MHz е напълно приемливо да се използват щитове, изработени от гетинакс с покритие от фолио или друг изолационен материал, покрит с мед или сребро.

Стоманата може да се използва като екрани, но трябва да запомните, че поради високото съпротивление и явлението хистерезис, стоманеният екран може да доведе до значителни загуби в екраниращите вериги.

Филтриране

Филтрирането е основното средство за намаляване на конструктивните смущения, създадени в захранващите и комутационните вериги на постоянен и променлив ток на ES. Проектирани за тази цел, филтрите за потискане на шума ви позволяват да намалите провежданите смущения, както от външни, така и от вътрешни източници. Ефективността на филтриране се определя от загубата при вмъкване на филтъра:

db,

Филтърът има следните основни изисквания:

Осигуряване на зададена ефективност S в необходимия честотен диапазон (като се вземат предвид вътрешното съпротивление и натоварването на електрическата верига);

Ограничение на допустимия спад на постоянно или променливо напрежение върху филтъра при максимален ток на натоварване;

Осигуряване на допустимо нелинейно изкривяване на захранващото напрежение, което определя изискванията за линейност на филтъра;

Изисквания към проекта - ефективност на екраниране, минимални габаритни размери и тегло, осигуряване на нормален топлинен режим, устойчивост на механични и климатични въздействия, технологичност на конструкцията и др.;

Филтърните елементи трябва да бъдат избрани, като се вземат предвид номиналните токове и напрежения на електрическата верига, както и предизвиканите в тях пренапрежения на напрежението и тока, причинени от нестабилността на електрическия режим и преходните процеси.

Кондензатори.Използват се като независими шумопотискащи елементи и като паралелни филтърни възли. Структурно кондензаторите за потискане на шума се разделят на:

Биполярен тип K50-6, K52-1B, IT, K53-1A;

Опора тип KO, KO-E, KDO;

Проходен некоаксиален тип K73-21;

Проходен коаксиален тип KTP-44, K10-44, K73-18, K53-17;

Кондензаторни блокове;

Основната характеристика на кондензатора за потискане на смущенията е зависимостта на неговия импеданс от честотата. За намаляване на смущенията в честотния диапазон до около 10 MHz могат да се използват двуполюсни кондензатори, предвид малката дължина на техните проводници. Референтните кондензатори за потискане на шума се използват до честоти от 30-50 MHz. Симетричните пропускащи кондензатори се използват в двупроводна верига до честоти от порядъка на 100 MHz. Проходните кондензатори работят в широк честотен диапазон до около 1000 MHz.

Индуктивни елементи. Те се използват като независими елементи за потискане на шума и като последователни връзки на филтри за потискане на шума. Структурно най-често срещаните видове дросели са:

Навита върху феромагнитна сърцевина;

Размотан.

Основната характеристика на дросела за потискане на смущенията е зависимостта на неговия импеданс от честотата. При ниски честоти се препоръчва използването на магнитодиелектрични сърцевини от марки PP90 и PP250, направени на базата на m-пермалой. За потискане на смущения във веригите на оборудването с токове до 3A се препоръчва използването на дросели тип HF тип DM, за високи номинални токове - дросели от серия D200.

Филтри.Керамичните пропускащи филтри B7, B14, B23 са предназначени за потискане на смущения в DC, пулсиращи и AC вериги в честотния диапазон от 10 MHz до 10 GHz. Дизайнът на такива филтри е показан на фигура 8.17

Затихването, въведено от филтри B7, B14, B23 в честотния диапазон от 10..100 MHz нараства приблизително от 20..30 до 50..60 dB и в честотния диапазон над 100 MHz надвишава 50 dB.

Керамичните линейни филтри тип B23B са изградени на базата на дискови керамични кондензатори и безвъртежни феромагнитни дросели (Фигура 8.18).

Дроселите без завъртане са тръбна феромагнитна сърцевина, изработена от ферит клас 50 VCh-2, облечена върху проходен проводник. Индуктивността на дросела е 0,08…0,13 µH. Корпусът на филтъра е изработен от UV-61 керамичен материал, който има висока механична якост. Корпусът е метализиран със слой сребро за осигуряване на ниско преходно съпротивление между външната обвивка на кондензатора и заземителната резбована втулка, с която е захванат филтъра. Кондензаторът е запоен към корпуса на филтъра по външния периметър и към проходния извод по вътрешния периметър. Уплътняването на филтъра се осигурява чрез запълване на краищата на корпуса със смес.

За филтри B23B:

номинален капацитет на филтъра - от 0,01 до 6,8 μF,

номинално напрежение 50 и 250V,

номинален ток до 20А,

Размери на филтъра:

L=25mm, D= 12mm

Затихването, въведено от филтрите B23B в честотния диапазон от 10 kHz до 10 MHz, нараства приблизително от 30..50 до 60..70 dB и в честотния диапазон над 10 MHz надвишава 70 dB.

За бордови ES е обещаващо да се използват специални шумопотискащи проводници с железни пълнители с висока магнитна пропускливост и високи специфични загуби. Така че за PPE проводниците затихването на вмъкване в честотния диапазон от 1 ... 1000 MHz се увеличава от 6 до 128 dB / m.

Добре познат дизайн на многощифтови конектори, в които на всеки контакт е инсталиран един U-образен филтър за шум.

Габаритни размери на вградения филтър:

дължина 9,5 мм,

диаметър 3,2 мм.

Затихването, въведено от филтъра във верига от 50 ома, е 20 dB при 10 MHz и до 80 dB при 100 MHz.

Филтриращи захранващи схеми на цифрови ВЕИ.

Импулсният шум в захранващите шини, възникващ по време на превключване на цифрови интегрални схеми (DIC), както и проникващ отвън, може да доведе до неизправности в работата на устройствата за цифрова обработка на информация.

За да се намали нивото на шума в захранващите шини, се използват методи за проектиране на схеми:

Намаляване на индуктивността на "силовите" шини, като се вземе предвид взаимното магнитно свързване на предния и обратния проводник;

Намаляване на дължините на секциите на "силовите" шини, които са общи за токове за различни ISC;

Забавяне на фронтовете на импулсните токове в "мощните" шини с помощта на шумопотискащи кондензатори;

Рационална топология на силови вериги на печатна платка.

Увеличаването на размера на напречното сечение на проводниците води до намаляване на вътрешната индуктивност на гумите и също така намалява тяхното активно съпротивление. Последното е особено важно в случая на заземителната шина, която е обратният проводник за сигналните вериги. Следователно, в многослойните печатни платки е желателно да се направят "мощни" автобуси под формата на проводими равнини, разположени в съседни слоеве (Фигура 8.19).

Шарнирните захранващи шини, използвани в сглобките на печатни схеми на цифрови интегрални схеми, имат големи напречни размери в сравнение с шините, направени под формата на печатни проводници, и следователно по-ниска индуктивност и съпротивление. Допълнителни предимства на монтираните електрически шини са:

Опростено проследяване на сигнални вериги;

Увеличаване на твърдостта на печатната платка чрез създаване на допълнителни ребра, които действат като ограничители, които предпазват ИС с монтирани ERE от механични повреди по време на инсталиране и конфигуриране на продукта (Фигура 8.20).

Високата производителност се отличава с „мощни“ гуми, направени чрез печат и монтирани вертикално върху печатната платка (Фигура 6.12c).

Известни са конструкции на монтирани гуми, монтирани под кутията на IC, които са разположени на дъската в редове (Фигура 8.22).

Разгледаните конструкции на "мощните" шини също осигуряват голям линеен капацитет, което води до намаляване на вълновото съпротивление на "силовата" линия и следователно до намаляване на нивото на импулсния шум.

Захранващото окабеляване на IC на PCB не трябва да се извършва последователно (Фигура 8.23a), а паралелно (Фигура 8.23b)

Необходимо е да се използва захранващо окабеляване под формата на затворени вериги (фиг. 8.23c). Такава конструкция се доближава по своите електрически параметри до равнините с непрекъсната мощност. За защита от влиянието на външно магнитно поле, носещо смущения, трябва да се предвиди външен затворен контур по периметъра на контролния панел.

заземяване

Заземителната система е електрическа верига, която има свойството да поддържа минимален потенциал, което е референтното ниво в конкретен продукт. Системата за заземяване в ES трябва да осигурява вериги за връщане на сигнала и мощност, да предпазва хората и оборудването от повреди в захранващите вериги и да премахва статични заряди.

Основните изисквания към заземителните системи са:

1) минимизиране на общия импеданс на заземителната шина;

2) липсата на затворени земни контури, които са чувствителни към магнитни полета.

ES изисква поне три отделни заземителни вериги:

За сигнални вериги с ниски нива на токове и напрежения;

За силови вериги с високо ниво на консумация на енергия (захранвания, ES изходни етапи и др.)

За вериги на тялото (шаси, панели, екрани и покритие).

Електрическите вериги в ES са заземени по следните начини: в една точка и в няколко точки, най-близки до референтната точка на земята (Фигура 8.24)

Съответно заземителните системи могат да се нарекат едноточкови и многоточкови.

Най-високото ниво на смущение възниква в едноточкова заземителна система с обща последователно свързана заземителна шина (Фигура 8.24 a).

Колкото по-далеч е земната точка, толкова по-висок е нейният потенциал. Не трябва да се използва за вериги с големи вариации на потреблението на енергия, тъй като DV с висока мощност създават големи обратни земни токове, които могат да повлияят на DV с малък сигнал. Ако е необходимо, най-критичният FU трябва да бъде свързан възможно най-близо до земната референтна точка.

Многоточкова заземителна система (Фигура 8.24 c) трябва да се използва за високочестотни вериги (f ≥ 10 MHz), свързвайки FU RES в точки, които са най-близо до референтната точка на земята.

За чувствителни вериги се използва плаваща земна верига (Фигура 8.25). Такава система за заземяване изисква пълна изолация на веригата от кутията (високо съпротивление и нисък капацитет), в противен случай тя е неефективна. Веригите могат да се захранват от слънчеви клетки или батерии, а сигналите трябва да влизат и излизат от веригата чрез трансформатори или оптрони.

Пример за прилагане на разгледаните принципи на заземяване за деветпистово цифрово лентово устройство е показано на Фигура 8.26.

Има следните наземни шини: три сигнални, една захранваща и една корпусна. Аналоговите FU, които са най-податливи на смущения (девет сензорни усилвателя), са заземени с помощта на две отделни заземяващи шини. Девет усилвателя за запис, работещи при по-високи нива на сигнала от сензорните усилватели, както и контролни интегрални схеми и интерфейсни вериги с продукти за данни, са свързани към третата сигнална маса. Три постояннотокови двигателя и техните вериги за управление, релета и соленоиди са свързани към "земята" на силовата шина. Най-податливата верига за управление на двигателя на задвижващия вал е свързана най-близо до референтната точка на земята. Заземителната шина се използва за свързване на корпуса и корпуса. Шините за сигнал, захранване и заземяване са свързани заедно в една точка на вторичното захранване. Трябва да се отбележи целесъобразността на изготвянето на структурни схеми на окабеляване при проектирането на ВЕИ.

Използват се два метода за екраниране на магнитното поле:

метод на маневриране;

Метод на екранно магнитно поле.

Нека разгледаме по-подробно всеки от тези методи.

Методът за шунтиране на магнитното поле с екран.

Метод на изместване на екрана.

, (8.5)

където (8.6)

- индикатор за намаляване на полето и тока, който се нарича еквивалентна дълбочина на проникване.

Тук е относителната магнитна пропускливост на материала;

– вакуумна магнитна проницаемост, равна на 1,25*10 8 gn*cm -1 ;

– съпротивление на материала, Ohm*cm;

- честота Hz.

Ако е равен, ефектът ще бъде по-добър, тъй като >1 (50..100) и x 0 ще бъде по-малко.

Изразяваме стойностите x 0.1 и x 0.01 чрез стойността x 0, за това, въз основа на израза (8.5), съставяме уравнението

И ,

решавайки кое получаваме

x 0,1 \u003d x 0 ln10 \u003d 2,3x 0; (8,7)

x 0,01 = x 0 ln100=4,6x 0

Екраниране на магнитно поле.

метод на шунт. - Метод на екрана с магнитно поле.

Метод на шунтиране на магнитно полеПрилага се за защита срещу постоянното и бавно променящо се променливо магнитно поле. Екраните са изработени от феромагнитни материали с висока относителна магнитна проницаемост (стомана, пермалой). При наличие на екран, линиите на магнитна индукция преминават главно по стените му, които имат ниско магнитно съпротивление в сравнение с въздушното пространство вътре в екрана. Колкото по-дебел е екранът и по-малко шевове, фуги, толкова по-ефективно е екранирането. Метод на изместване на екранаизползвани за екраниране на променливи високочестотни магнитни полета. В този случай се използват екрани от немагнитни метали. Екранирането се основава на явлението индукция.

Ако поставите меден цилиндър на пътя на еднакво променлив магнитен мол, в който се възбуждат променливи вихрови индукционни токове (токове на Фуко). Магнитното поле на тези токове ще бъде затворено; вътре в цилиндъра той ще бъде насочен към възбуждащото поле, а извън него в същата посока като възбуждащото поле. Полученото поле се отслабва близо до цилиндъра и се усилва извън него, т.е. има изместване на полето от пространството, заемано от цилиндъра, което е екраниращият му ефект, който ще бъде толкова по-ефективен, колкото по-ниско е електрическото съпротивление на цилиндъра, т.е. толкова повече вихрови течения протичат през него.

Където

μ е относителната магнитна проницаемост на материала; μ˳ – вакуумна магнитна проницаемост, равна на 1,25*108 h*cm-1; ρ е съпротивлението на материала, Ohm*cm; ƒ – честота, Hz.

За немагнитен материал μ = 1. И екраниращият ефект се определя само от ƒ и ρ.

Екранирането е активен метод за защита на информацията. Екраниране на магнитното поле (магнитостатично екраниране) се използва, когато е необходимо да се потиснат пикапите при ниски честоти от 0 до 3..10 kHz. Ефективността на магнитостатичното екраниране се увеличава с използването на многослойни екрани.

Ефективността на магнитното екраниране зависи от честотата и електрическите свойства на материала на екрана. Колкото по-ниска е честотата, толкова по-слабо действа екранът, толкова по-дебел трябва да бъде направен, за да се постигне същия екраниращ ефект. За високи честоти, като се започне от диапазона на средните вълни, екранът, изработен от всеки метал с дебелина 0,5 ... 1,5 mm, е много ефективен. При избора на дебелината и материала на екрана трябва да се вземе предвид механичната якост, твърдост, устойчивост на корозия, удобството за свързване на отделни части и осъществяване на преходни контакти с ниско съпротивление между тях, удобството на запояване, заваряване и др. За честоти над 10 MHz медният и особено сребърният филм са с дебелина повече от 0,1 mm, което дава значителен екраниращ ефект. Следователно, при честоти над 10 MHz е напълно приемливо да се използват щитове, изработени от гетинакс с покритие от фолио или друг изолационен материал, покрит с мед или сребро. За производството на екрани се използват: метални материали, диелектрични материали, стъкла с проводимо покритие, специални метализирани тъкани, проводими бои. Използваните за екраниране метални материали (стомана, мед, алуминий, цинк, месинг) се изработват под формата на листове, мрежи и фолиа.

Всички тези материали отговарят на изискването за устойчивост на корозия, когато се използват с подходящи защитни покрития. Най-технологично напреднали са дизайните на стоманени екрани, тъй като заваряването или запояването могат да бъдат широко използвани при тяхното производство и монтаж. Металните листове трябва да бъдат електрически свързани помежду си по целия периметър. Шевът от електрическо заваряване или запояване трябва да бъде непрекъснат, за да се получи изцяло заварена конструкция на щита. Дебелината на стоманата се избира въз основа на предназначението на дизайна на екрана и условията на неговото сглобяване, както и на възможността за осигуряване на непрекъснати заварки по време на производството. Стоманените екрани осигуряват отслабване на електромагнитното излъчване с повече от 100 dB. Мрежестите екрани са по-лесни за производство, лесни за сглобяване и работа. За защита от корозия е препоръчително мрежата да се покрие с антикорозионен лак. Недостатъците на мрежестите екрани включват ниска механична якост и по-ниска ефективност на екраниране в сравнение с листовите. За мрежести екрани е подходящ всякакъв дизайн на шевове, който осигурява добър електрически контакт между съседни мрежести панели поне на всеки 10-15 mm. За тази цел може да се използва запояване или точково заваряване. Екран, изработен от калайдисана нисковъглеродна стоманена мрежа с клетка от 2,5-3 mm, дава затихване от около 55-60 dB, а от същото двойно (с разстояние между външната и вътрешната мрежа от 100 mm) около 90 dB . Екранът, изработен от единична медна мрежа с клетка 2,5 mm, има затихване от порядъка на 65-70 dB

Екранирането на магнитни полета може да се извърши по два начина:

Екраниране с феромагнитни материали.

Екраниране с вихрови токове.

Първият метод обикновено се използва за скрининг на постоянни MF и нискочестотни полета. Вторият метод осигурява значителна ефективност при екраниране на високочестотно МП. Поради повърхностния ефект, плътността на вихровите токове и интензитетът на променливото магнитно поле, когато навлизат по-дълбоко в метала, падат според експоненциален закон:

Намаляването на полето и тока, което се нарича еквивалентна дълбочина на проникване.

Колкото по-малка е дълбочината на проникване, толкова по-голям е токът в повърхностните слоеве на екрана, толкова по-голям е обратният MF, създаден от него, който измества външното поле на източника на захващане от пространството, заето от екрана. Ако екранът е направен от немагнитен материал, тогава ефектът на екраниране ще зависи само от специфичната проводимост на материала и честотата на екраниращото поле. Ако екранът е направен от феромагнитен материал, тогава при равни други условия в него ще бъде индуцирано голямо e от външно поле. д.с. поради по-голямата концентрация на линиите на магнитното поле. При същата проводимост на материала, вихровите токове ще се увеличат, което ще доведе до по-малка дълбочина на проникване и по-добър екраниращ ефект.

При избора на дебелината и материала на екрана не трябва да се изхожда от електрическите свойства на материала, а да се ръководи от съображения за механична якост, тегло, твърдост, устойчивост на корозия, лекота на свързване на отделни части и осъществяване на преходни контакти между тях с ниско съпротивление, лекота на запояване, заваряване и т.н.

От данните в таблицата се вижда, че за честоти над 10 MHz медните и още повече сребърните филми с дебелина около 0,1 mm дават значителен екраниращ ефект. Следователно, при честоти над 10 MHz е напълно приемливо да се използват екрани, изработени от покрит с фолио гетинакс или фибростъкло. При високи честоти стоманата дава по-голям екраниращ ефект от немагнитните метали. Трябва обаче да се има предвид, че такива екрани могат да внесат значителни загуби в екранираните вериги поради високото съпротивление и хистерезис. Следователно такива екрани са приложими само в случаите, когато загубата на вмъкване може да бъде пренебрегната. Освен това, за по-голяма ефективност на екраниране, екранът трябва да има по-малко магнитно съпротивление от въздуха, тогава линиите на магнитното поле са склонни да преминават покрай стените на екрана и да проникват в пространството извън екрана в по-малък брой. Такъв екран е еднакво подходящ за защита от въздействието на магнитно поле и за защита на външното пространство от влиянието на магнитно поле, създадено от източник вътре в екрана.

Има много степени на стомана и пермалой с различни стойности на магнитна пропускливост, така че за всеки материал е необходимо да се изчисли стойността на дълбочината на проникване. Изчислението се извършва съгласно приблизителното уравнение:

1) Защита срещу външно магнитно поле

Магнитните силови линии на външното магнитно поле (линиите на индукция на магнитното интерферентно поле) ще преминават главно през дебелината на стените на екрана, която има ниско магнитно съпротивление в сравнение със съпротивлението на пространството вътре в екрана . В резултат на това външното магнитно смущаващо поле няма да повлияе на работата на електрическата верига.

2) Екраниране на собственото магнитно поле

Такова краниране се използва, ако задачата е да се защитят външните електрически вериги от въздействието на магнитно поле, създадено от тока на бобината. Индуктивност L, т.е. когато се изисква практическо локализиране на смущенията, създадени от индуктивността L, тогава такъв проблем се решава с помощта на магнитен екран, както е показано схематично на фигурата. Тук почти всички полеви линии на полето на индуктора ще се затворят през дебелината на стените на екрана, без да излизат извън тях поради факта, че магнитното съпротивление на екрана е много по-малко от съпротивлението на околното пространство.

3) Двоен екран

В двоен магнитен екран можем да си представим, че част от магнитните силови линии, които надхвърлят дебелината на стените на единия екран, ще се затворят през дебелината на стените на втория екран. По същия начин може да си представим действието на двоен магнитен екран при локализиране на магнитни смущения, създадени от елемент на електрическата верига, разположен вътре в първия (вътрешен) екран: по-голямата част от магнитните силови линии (магнитни разсеяни линии) ще се затворят през стените на външния екран. Разбира се, при двойните паравани дебелините на стените и разстоянието между тях трябва да бъдат рационално избрани.

Общият коефициент на екраниране достига най-голямата си стойност в случаите, когато дебелината на стената и разстоянието между екраните се увеличават пропорционално на разстоянието от центъра на екрана, а разстоянието е средната геометрична стойност на дебелината на стените на съседните екрани . В този случай коефициентът на екраниране:

L = 20lg (H/Ne)

Производството на двойни екрани в съответствие с тази препоръка е практически трудно поради технологични причини. Много по-целесъобразно е да изберете разстоянието между черупките, съседни на въздушната междина на екраните, по-голямо от дебелината на първия екран, приблизително равно на разстоянието между пържолата на първия екран и ръба на екранирания елемент на веригата (например бобини и индуктори). Изборът на една или друга дебелина на стената на магнитния екран не може да бъде еднозначен. Определя се рационалната дебелина на стената. екраниращ материал, честота на смущения и определен фактор на екраниране. Полезно е да се вземе предвид следното.

1. С увеличаване на честотата на смущение (честота на променливо магнитно поле на смущение), магнитната проницаемост на материалите намалява и причинява намаляване на екраниращите свойства на тези материали, тъй като с намаляването на магнитната проницаемост устойчивостта на магнитни потокът, упражняван от екрана, се увеличава. По правило намаляването на магнитната проницаемост с нарастваща честота е най-интензивно за тези магнитни материали, които имат най-висока първоначална магнитна проницаемост. Например, листова електрическа стомана с ниска първоначална магнитна проницаемост променя стойността на jx малко с увеличаване на честотата, а пермалой, който има високи начални стойности на магнитната проницаемост, е много чувствителен към увеличаване на честотата на магнитното поле ; неговата магнитна проницаемост пада рязко с честотата.

2. В магнитни материали, изложени на високочестотно магнитно интерферентно поле, повърхностният ефект се проявява забележимо, т.е. изместването на магнитния поток към повърхността на стените на екрана, което води до увеличаване на магнитното съпротивление на екрана. При такива условия изглежда почти безполезно да се увеличава дебелината на стените на екрана извън границите, заемани от магнитния поток при дадена честота. Такова заключение е неправилно, тъй като увеличаването на дебелината на стената води до намаляване на магнитното съпротивление на екрана дори при наличие на повърхностен ефект. В същото време трябва да се вземе предвид и промяната в магнитната проницаемост. Тъй като феноменът на скин-ефекта в магнитните материали обикновено става по-забележим от намаляването на магнитната пропускливост в нискочестотната област, влиянието на двата фактора върху избора на дебелина на стената на екрана ще бъде различно в различните диапазони на честотите на магнитна интерференция. По правило намаляването на екраниращите свойства с увеличаване на честотата на смущения е по-изразено в екрани, изработени от материали с висока първоначална магнитна пропускливост. Горните характеристики на магнитните материали осигуряват основата за препоръки относно избора на материали и дебелини на стените на магнитните екрани. Тези препоръки могат да бъдат обобщени, както следва:

А) екрани, изработени от обикновена електрическа (трансформаторна) стомана, които имат ниска първоначална магнитна пропускливост, могат да се използват, ако е необходимо, за осигуряване на малки коефициенти на екраниране (Ke 10); такива екрани осигуряват почти постоянен фактор на екраниране в доста широка честотна лента, до няколко десетки килохерца; дебелината на такива екрани зависи от честотата на смущенията и колкото по-ниска е честотата, толкова по-голяма дебелина на екрана е необходима; например, при честота на магнитно смущаващо поле от 50-100 Hz, дебелината на стените на екрана трябва да бъде приблизително равна на 2 mm; ако се изисква увеличаване на коефициента на екраниране или по-голяма дебелина на екрана, тогава е препоръчително да се използват няколко слоя екраниране (двойни или тройни екрани) с по-малка дебелина;

б) препоръчително е да се използват екрани от магнитни материали с висока начална пропускливост (например пермалой), ако е необходимо да се осигури голям коефициент на екраниране (Ke> 10) в относително тясна честотна лента и не е препоръчително да се избира дебелина на всяка обвивка на магнитен екран по-голяма от 0,3-0,4 mm; екраниращият ефект на такива екрани започва забележимо да намалява при честоти над няколкостотин или хиляди херца, в зависимост от първоначалната пропускливост на тези материали.

Всичко казано по-горе за магнитните щитове е вярно за слаби полета с магнитни смущения. Ако щитът е разположен в близост до мощни източници на смущения и в него възникват магнитни потоци с висока магнитна индукция, тогава, както е известно, е необходимо да се вземе предвид промяната на магнитната динамична пропускливост в зависимост от индукцията; също така е необходимо да се вземат предвид загубите в дебелината на екрана. На практика не се срещат толкова силни източници на магнитни смущаващи полета, при които трябва да се вземе предвид ефектът им върху екраните, с изключение на някои специални случаи, които не предвиждат радиолюбителска практика и нормални условия за работа на радиото инженерни устройства с широко приложение.

Тест

1. С магнитно екраниране, екранът трябва:
1) Притежават по-малко магнитно съпротивление от въздуха
2) имат магнитно съпротивление, равно на въздуха
3) имат по-голямо магнитно съпротивление от въздуха

2. При екраниране на магнитното поле Заземяване на екрана:
1) Не влияе на ефективността на екрана
2) Повишава ефективността на магнитното екраниране
3) Намалява ефективността на магнитното екраниране

3. При ниски честоти (<100кГц) эффективность магнитного экранирования зависит от:
a) Дебелина на екрана, b) Магнитна проницаемост на материала, c) Разстояние между екрана и други магнитни вериги.
1) Само a и b са верни
2) Само b и c са верни
3) Само a и b са верни
4) Всички опции са правилни

4. Магнитното екраниране при ниски честоти използва:
1) Мед
2) Алуминий
3) Пермалой.

5. Магнитното екраниране при високи честоти използва:
1) Желязо
2) Пермалой
3) Мед

6. При високи честоти (>100 kHz) ефективността на магнитното екраниране не зависи от:
1) Дебелина на екрана

2) Магнитна пропускливост на материала
3) Разстояния между екрана и другите магнитни вериги.

Използвана литература:

2. Семененко, В. А. Информационна сигурност / В. А. Семененко - Москва, 2008 г.

3. Ярочкин, В. И. Информационна сигурност / В. И. Ярочкин - Москва, 2000 г.

4. Демирчан, К. С. Теоретични основи на електротехниката Том III / К. С. Демирчан С.-П, 2003.