磁屏蔽現(xiàn)代科技論文

磁屏蔽現(xiàn)代科技論文

　　磁屏蔽就是將電磁場干擾源至儀器設(shè)備的傳輸途徑“切斷”，從而達(dá)到消除或減弱干擾源對儀器設(shè)備的不良影響效果。下面小編給大家分享一些磁屏蔽現(xiàn)代科技論文，大家快來跟小編一起欣賞吧。

　　磁屏蔽現(xiàn)代科技論文篇一

　　磁屏蔽技術(shù)及其應(yīng)用

　　摘 要：文章介紹了磁屏蔽的意義與應(yīng)用，分析了磁屏蔽技術(shù)的基本原理與方法以及所采用的材料，同時還介紹了目前磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用的具體裝置形式和未來的發(fā)展趨勢。

　　關(guān)鍵詞：磁屏蔽;零磁空間;磁屏蔽室

　　引言

　　隨著工業(yè)、交通、電力及生活等設(shè)施的急劇增加，人們正處在一個日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，地磁場在區(qū)局部范圍內(nèi)也已變得越來越復(fù)雜，圖1為某地的地磁場變化情況。然而，隨著科技水平的發(fā)展，在精密測量、地球物理、地質(zhì)勘探、航空航天、計量測試等諸多領(lǐng)域里，對外界環(huán)境磁場的要求卻有越來越高，許多精密電子設(shè)備與測試儀器，要求空間環(huán)境不能存在干擾磁場。比如，在航空航天及船舶中導(dǎo)航用的陀螺儀，干擾磁場嚴(yán)重影響著其導(dǎo)航精度，必須對干擾磁場進(jìn)行消除或降低;作為時間基準(zhǔn)的原子鐘，為了保證精準(zhǔn)性，也必須將地磁場消除;還有高分辨率的電子顯微鏡，環(huán)境中的波動磁場也影響著其電子成像質(zhì)量，同樣需要消除環(huán)境磁場的變化。另外，在許多與磁性有關(guān)的科學(xué)研究領(lǐng)域里，需要營造一個零磁場環(huán)境。例如磁性探測儀器的零磁場標(biāo)定，材料或器件的無磁性檢測，生物在無磁環(huán)境里的生理反應(yīng)研究等等，均需要一個相對的零磁場空間。這就要求我們必須利用磁屏蔽技術(shù)，在一定范圍內(nèi)屏蔽或消除外界的干擾磁場，從而營造一個相對的零磁場或靜磁場空間。

　　1 磁屏蔽的基本原理

　　1.1 磁屏蔽的概念

　　電磁屏蔽，就是將電磁場干擾源至儀器設(shè)備的傳輸途徑“切斷”，從而達(dá)到消除或減弱干擾源對儀器設(shè)備的不良影響效果。根據(jù)被屏蔽的對象不同，可將其分為兩大類：一類是對電磁場干擾源進(jìn)行屏蔽，使其傳播到屏蔽外的干擾電磁場減弱，如對醫(yī)學(xué)上核磁共振儀的屏蔽;另一類是對特定的儀器設(shè)備進(jìn)行屏蔽，使其不受外界環(huán)境電磁場的干擾，保證其正常工作，如對導(dǎo)航用的陀螺儀的屏蔽。根據(jù)電磁場的性質(zhì)及屏蔽機理的不同，電磁屏蔽分為靜電屏蔽、電磁屏蔽和靜磁屏蔽。靜電屏蔽主要是對電場的屏蔽，利用的是導(dǎo)體靜電平衡原理;電磁屏蔽主要是對高頻電磁場屏蔽，利用渦電流原理;而靜磁屏蔽(簡稱磁屏蔽)則是對靜磁場或低頻電磁場進(jìn)行屏蔽，利用的是磁路分流原理。文章討論的是磁屏蔽問題。

　　1.2 磁屏蔽的原理

　　靜磁場是穩(wěn)恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場。靜磁屏蔽是利用高磁導(dǎo)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。如將鐵磁材料放在成截面如圖2和圖3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(lián)磁路來分析。因為鐵磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)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(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過，而進(jìn)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(dá)到靜磁屏蔽的目的。材料的磁導(dǎo)率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈顯著。因常用磁導(dǎo)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。

　　靜電屏蔽的效果是非常好的，這是因為金屬導(dǎo)體的電導(dǎo)率要比空氣的電導(dǎo)率大十幾個數(shù)量級，而鐵磁物質(zhì)與空氣的磁導(dǎo)率的差別只有幾個數(shù)量級，通常約大幾千倍。所以靜磁屏蔽總有些漏磁。為了達(dá)到更好的屏蔽效果，可采用多層屏蔽，把漏進(jìn)空腔里的殘余磁通量一次次地屏蔽掉。

　　1.3 屏蔽效果的度量

　　對于磁屏蔽，根據(jù)需求通常用磁屏蔽效能和剩磁兩種方式來衡量其效果。磁屏蔽效能計算公式為：SEH=20lg■，單位為分貝;而剩磁指的是屏蔽后的剩余磁場，單位是nT。

　　2 常用的磁屏蔽材料

　　根據(jù)磁屏蔽的原理，材料的磁導(dǎo)率愈高，屏蔽效果就愈顯著。因此磁屏蔽材料一般都選用磁導(dǎo)率高的材料，常用的高導(dǎo)磁材料有純鐵(電工軟鐵) 、電磁鋼板(硅鋼片)、坡莫合金板、非晶態(tài)合金帶以及微晶合金帶材等。另外與屏蔽性能有關(guān)的還有材料的飽和磁通密度Bs和矯頑力。材料的飽和磁通密度Bs越大，就越能吸收外界磁場，屏蔽效果也就越好，在屏蔽強磁場時特別重要。材料的矯頑力越低，越容易降低屏蔽后的剩磁，在屏蔽弱磁場時特別重要。在設(shè)計磁屏蔽裝置時，要針對具體的環(huán)境磁場和屏蔽要求。綜合考慮材料的以上三個參數(shù)及整個磁屏蔽裝置的結(jié)構(gòu)。表1列舉了常用磁屏蔽材料的基本參數(shù)。

　　3 磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用及裝置

　　靜磁屏蔽在電子器件中有著廣泛的應(yīng)用。例如變壓器或其他線圈產(chǎn)生的漏磁通會對電子的運動產(chǎn)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(chǎn)品的質(zhì)量，必須將產(chǎn)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。

　　3.1 通用零磁空間

　　這類磁屏蔽裝置主要作為標(biāo)準(zhǔn)的零磁空間使用，為儀器標(biāo)定、無磁測量等工作服務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。根據(jù)磁屏蔽的性能和尺寸要求有不同的規(guī)格。

　　3.2 大型磁屏蔽室

　　這類磁屏蔽裝置主要為各種高性能的電子顯微鏡、高性能儀器設(shè)備服務(wù)，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。需要根據(jù)儀器設(shè)備的要求和現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行單獨設(shè)計制作。

　　3.3 磁屏蔽元件

　　這類磁屏蔽元件通常為某些特定儀器設(shè)備所研制的，是作為某些儀器(如陀螺儀，原子鐘等)結(jié)構(gòu)的一部分， 在設(shè)計時既要考慮屏蔽性能，還要考慮結(jié)構(gòu)性能等因素，如圖6所示。

　　4 磁屏蔽技術(shù)的發(fā)展趨勢

　　磁屏蔽技術(shù)通常有兩種方法，一種叫做被動式磁屏蔽，即采用磁導(dǎo)率較高的軟磁材料圍成一個特定空間，而被動地將外界環(huán)境磁場屏蔽在該特定空間之外，常用的磁屏蔽材料有電工純鐵、硅鋼片、內(nèi)磁屏蔽鋼及坡莫合金等。另一種叫做主動式屏蔽，即采用通電線圈產(chǎn)生一個與干擾磁場大小相等方向相反的磁場去主動抵消外界的干擾磁場，從而達(dá)到磁屏蔽的目的。被動式磁屏蔽采用的磁路分流的原理，技術(shù)相對比較成熟，屏蔽性能穩(wěn)定可靠，但需要耗費大量的軟磁材料，成本較高，施工周期長。而主動式磁屏蔽技術(shù)采用的正負(fù)磁場抵消的辦法，由于外界磁場隨時變化，所以反向磁場的控制困難較大。再者，磁場在本質(zhì)上是不能被抵消掉的，此消則彼長，很難在較大空間范圍內(nèi)完全消除干擾磁場。目前實際應(yīng)用中主要還是采用被動式屏蔽，主動式磁屏蔽技術(shù)應(yīng)用還不多，但主動式磁屏蔽技術(shù)不需要耗費軟磁材料，安裝施工周期也短，且易于拆裝運輸，可以重復(fù)，是磁屏蔽技術(shù)未來的發(fā)展方向。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[2]賴祖武.電磁屏蔽的理論基礎(chǔ)[M].北京：原子能出版社.

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