靜電屏蔽的目的是防止外界的靜電場(chǎng)進(jìn)入需要保護的某個(gè)區域。靜電屏蔽依據的原理是：在外界靜電場(chǎng)的作用下導體表面電荷將重新分布，直到導體內部總場(chǎng)強處處為零為止。接地的封閉金屬殼是一種良好的靜電屏蔽裝置。如圖所示，接地的封閉金屬殼把空間分割成殼內和殼外兩個(gè)區域，金屬殼維持在零電位。根據靜電場(chǎng)的唯一性定理，可以證明：金屬殼內的電場(chǎng)僅由殼內的帶電體和殼的電位所確定，與殼外的電荷分布無(wú)關(guān)。當殼外電荷分布變化時(shí)，殼層外表面上的電荷分布隨之變化，以保證殼內電場(chǎng)分布不變。因此，金屬殼對內部區域具有屏蔽作用。殼外的電場(chǎng)僅由殼外的帶電體和金屬殼的電位以及無(wú)限遠處的電位所確定，與殼內電荷分布無(wú)關(guān)。當殼內電荷分布改變時(shí)，殼層內表面的電荷分布隨之變化，以保證殼外電場(chǎng)分布不變。因此，接地的金屬殼對外部區域也具有屏蔽作用。在靜電屏蔽中，金屬殼接地是十分重要的。當殼內或殼外區域中的電荷分布變化時(shí)，通過(guò)接地線(xiàn)，電荷在殼層外表面和大地之間重新分布，以保證殼層電勢恒定。從物理圖像上看，因為在靜電平衡時(shí)，金屬內部不存在電場(chǎng)，殼內外的電場(chǎng)線(xiàn)被金屬隔斷，彼此無(wú)聯(lián)系，因此，導體殼有隔離殼內外靜電相互作用的效應。

 

如果金屬殼未完全封閉，殼上開(kāi)有孔或縫，也同樣具有靜電屏蔽作用。在許多實(shí)際應用中，靜電屏蔽裝置常常是用金屬絲編織成的金屬網(wǎng)代替閉合的金屬殼，即使一塊金屬板，一根金屬線(xiàn)，亦有一定的靜電屏蔽作用，只是屏蔽的效果不如金屬殼。

 

在外電場(chǎng)的作用下，電荷在導體上的重新分布，在10-19秒數量級時(shí)間內就可完成，因此對低頻變化的電場(chǎng)，導體上的電荷有足夠長(cháng)的時(shí)間來(lái)保證內部場(chǎng)強為零．所以靜電屏蔽裝置對緩慢變化的電場(chǎng)也有屏蔽作用。為了提高對變化電場(chǎng)的屏蔽效果，屏蔽物的電導率應大，接地線(xiàn)要短，與地的接觸要良好。

 

身穿高壓作業(yè)服的人，由于被銅絲編織的衣服所包裹，人體內的場(chǎng)強保持為零，因此沒(méi)有電流從人體中流過(guò)，人體是安全的。不過(guò)在作業(yè)者剛剛接觸高壓線(xiàn)的一瞬間高壓服上的電荷有一個(gè)瞬時(shí)分布的過(guò)程，在這極小的時(shí)間內人體會(huì )有短暫的微弱電場(chǎng)作用，一般作業(yè)者都能經(jīng)受住這考驗。靜電屏蔽的特點(diǎn)是一般只考慮到對靜電場(chǎng)的屏蔽，封閉導體的屏蔽作用是完全的（即內部場(chǎng)強可達到真正等于零），對屏壁殼的厚度和電導率也無(wú)要求。只有在把低頻交流電場(chǎng)的屏蔽包括在靜電屏蔽中時(shí)，總是希望屏蔽殼的電導率愈高愈好。

 

 

靜磁屏蔽的目的是防止外界的靜磁場(chǎng)和低頻電流的磁場(chǎng)進(jìn)入到某個(gè)需要保護的區域，這時(shí)必須用磁性介質(zhì)做外殼。靜磁屏蔽依據的原理可借助并聯(lián)磁路的概念來(lái)說(shuō)明。把一高磁導率的材料制成的球殼放在外磁場(chǎng)中，則鐵殼壁與空腔中的空氣可以看成是并聯(lián)的磁路。由于空氣的磁導率接近于1，而鐵殼的磁導率至少有幾千，所以空腔的磁阻比鐵殼壁的磁阻大的多。這樣一來(lái)，外磁場(chǎng)的磁感應通量中絕大部分將沿著(zhù)鐵殼壁內“通過(guò)”，“進(jìn)入”空腔內部的磁通量是很少的，這就達到了磁屏蔽的目的。

 

外殼的厚度和磁導率對屏蔽效果有很明顯的影響：外殼越厚、磁導率越高，屏蔽的效果就越好。因此，在重量和體積受到限制的情況下，常常采用磁導率高達幾萬(wàn)的坡莫合金來(lái)做屏蔽殼，而且殼的各個(gè)部分要盡量結合緊密，使磁路暢通。

 

如果要制造絕對的“靜磁真空”，則可以利用超導體的“邁斯納效應”。即將一塊超導體放在外磁場(chǎng)中，其體內的磁感應強度永遠為零。超導體是完全抗磁體，具有最理想的靜磁屏蔽效果，但目前還不能普遍應用。

 

手表為了防磁，在機芯外裝一個(gè)鐵質(zhì)的襯套 也是一種屏蔽作用。

 

 

 

在火車(chē)車(chē)廂里，打開(kāi)半導體收音機，幾乎收不到電臺的廣播，這是由于車(chē)廂的蒙皮大部分是由鐵皮制成，它起了屏蔽作用。

 

高頻電磁場(chǎng)屏蔽是防止外界的高頻電磁場(chǎng)進(jìn)入到某個(gè)區域。由于電磁場(chǎng)的變化頻率很高（例如百萬(wàn)赫茲或更高），場(chǎng)中導體上的感應電荷已不能再看作靜止的了（導體不再處于靜電平衡狀態(tài)），因此必須用電磁波在導體中的“貫穿深度”來(lái)說(shuō)明屏蔽的原理：當高頻電磁波射向一導體表面，并進(jìn)入表面后，它會(huì )在導體中感應出一個(gè)高頻交變電流，此電流會(huì )激發(fā)一個(gè)新的電磁波，新激發(fā)的電磁波在導體內部與入射的電磁波相位相反、同時(shí)導體內電流的產(chǎn)生還導致入射波場(chǎng)能的消耗，結果使得導體內部總的電磁場(chǎng)基本上隨深度呈指數衰減，可以用“貫穿深度”來(lái)表示衰減的程度。“貫穿深度”與入射電磁波的頻率、導體的電導率及磁導率都有關(guān)系：頻率越高、電導率越大、磁導率越大“貫穿深度”就越小。當殼罩壁的厚度大于貫穿深度時(shí)，殼罩就具有良好的電磁屏蔽作用。高電導率或高磁導率材料制成的殼罩是一種良好的電磁屏蔽裝置。提高殼罩材料的電導率或磁導率，增加殼壁的厚度，可以提高電磁屏蔽的效果。

 

 

像鋁、鋼、鐵這樣的金屬，1兆赫左右的電磁波在其中的“透入深度”約百分之幾毫米，所以這些金屬只要一張紙那么厚就基本可以屏蔽I兆赫的電磁波。尤其是鐵，因為它的磁導率很高，故屏蔽效果特別好。如在收音機中，用空芯鋁殼罩在線(xiàn)圈外面，使它不受外界電磁場(chǎng)的干擾從而避免雜音。音頻饋線(xiàn)用屏蔽線(xiàn)也是這個(gè)道理。示波管用鐵皮包著(zhù)，也是為了使雜散電磁場(chǎng)不影響電子射線(xiàn)的掃描。在金屬屏蔽殼內部的元件或設備所產(chǎn)生的高頻電磁波也透不出金屬殼而不致影響外部設備。

 

高電導率材料制成的屏蔽物對低頻磁場(chǎng)的屏蔽效果比較差。例如，在工頻50赫時(shí)，銅的貫穿深度約為9.4毫米，薄壁銅殼的屏蔽作用很小。在實(shí)際應用中，常采用靜磁屏蔽措施來(lái)屏蔽低頻磁場(chǎng)。電磁屏蔽物接地后也可以屏蔽靜電干擾。電磁屏蔽物上不能隨意開(kāi)縫，因為電磁屏蔽還利用了渦電流的作用，若縫隙割斷了渦電流的通路，屏蔽效果要降低。

 

 

 

根據兩類(lèi)基本源的場(chǎng)隨1/r（場(chǎng)點(diǎn)至源點(diǎn)的距離）的變化來(lái)劃分遠近場(chǎng)，兩類(lèi)源在遠近場(chǎng)的場(chǎng)特征及傳播特性均有所不同。故遠近場(chǎng)的劃分滿(mǎn)足以下原則：

 

 

電磁屏蔽材料：

 

選擇使用什么種類(lèi)電磁密封襯墊時(shí)要考慮四個(gè)因素：屏蔽效能要求、有無(wú)環(huán)境密封要求、安裝結構要求、成本要求。按機理可分為電場(chǎng)屏蔽、磁場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽。

 

 

【屏蔽機理】：將電場(chǎng)感應看成分布電容間的耦合。

 

【設計要點(diǎn)】：

 

a、屏蔽板以靠近受保護物為好，而且屏蔽板的接地必須良好?。?！

b、屏蔽板的形狀對屏蔽效能的高低有明顯影響。全封閉的金屬盒最好，但工程中很難做到！

c、屏蔽板的材料以良導體為好，但對厚度無(wú)要求，只要有足夠的強度就可了。

 

有通風(fēng)需求的屏蔽板

 

 

 

磁場(chǎng)屏蔽通常是指對直流或低頻磁場(chǎng)的屏蔽，其效果比電場(chǎng)屏蔽和電磁場(chǎng)屏蔽要差的多。

 

 

 

【 屏蔽機理】：主要是依靠高導磁材料所具有的低磁阻，對磁通起著(zhù)分路的作用，使得屏蔽體內部的磁場(chǎng)大為減弱。

 

【設計要點(diǎn)】：

 

a、選用高導磁材料，如坡莫合金；

b、增加屏蔽體的厚度；

 

以上均是為了減小屏蔽體的磁阻；

 

c、被屏蔽的物體不要安排在緊靠屏蔽體的位置上，以盡量減小通過(guò)被屏蔽物體體內的磁通；

d、注意屏蔽體的結構設計，凡接縫、通風(fēng)空等均可能增加屏蔽體的磁阻，從而降低屏蔽效果。

e、對于強磁場(chǎng)的屏蔽可采用雙層磁屏蔽體的結構。

 

 

 

 

對要屏蔽外部強磁場(chǎng)的，則屏蔽體的外層選用不易飽和的材料，如硅鋼；而內部可選用容易達到飽和的高導磁材料，如坡莫合金等。反之，如果要屏蔽內部強磁場(chǎng)時(shí)，則材料的排列次序要到過(guò)來(lái)。在安裝內外兩層屏蔽體時(shí)，要注意彼此間的絕緣。當沒(méi)有接地要求時(shí)，可用絕緣材料做支撐件。若需接地時(shí)，可選用非鐵磁材料（如銅、鋁）做支撐件。

 

 

 

 

電磁場(chǎng)屏蔽是利用屏蔽體阻止電磁場(chǎng)在空間傳播的一種措施。

 

【電磁場(chǎng)屏蔽的機理】：

 

a、當電磁波到達屏蔽體表面時(shí)，由于空氣與金屬的交界面上阻抗的不連續，對入射波產(chǎn)生的反射。這種反射不要求屏蔽材料必須有一定的厚度，只要求交界面上的不連續；

 

b、未被表面反射掉而進(jìn)入屏蔽體的能量，在體內向前傳播的過(guò)程中，被屏蔽材料所衰減。也就是所謂的吸收；

 

c、在屏蔽體內尚未衰減掉的剩余能量，傳到材料的另一表面時(shí)，遇到金屬－空氣阻抗不連續的交界面，會(huì )形成再次反射，并重新返回屏蔽體內。這種反射在兩個(gè)金屬的交界面上可能有多次的反射。

 

總之，電磁屏蔽體對電磁的衰減主要是基于電磁波的反射和電磁波的吸收。

 

【吸收損耗】不同的材料、不同的材料厚度對于電磁波的吸收效果不一樣?？筛鶕牧衔論p耗的列線(xiàn)圖得出。

 

【反射損耗】分為三類(lèi)：低阻抗磁場(chǎng)、高阻抗電場(chǎng)、平面波場(chǎng)。

 

其中低阻抗磁場(chǎng)和高阻抗電場(chǎng)的反射損耗列線(xiàn)圖計算方法相同，與金屬材料、頻率及輻射源到屏蔽體的距離有關(guān)。

 

對于平面波，波阻抗為一常數，而與輻射源到屏蔽體的距離無(wú)關(guān)，在列線(xiàn)圖中只需連接金屬材料和感興趣的頻率就可求出此時(shí)的反射損耗值。

 

 

【結構材料】

 

a、適用于底板和機殼的材料大多數是良導體，如銅、鋁等，可以屏蔽電場(chǎng)，主要的屏蔽機理是反射信號而不是吸收。

 

b、對磁場(chǎng)的屏蔽需要鐵磁材料，如高導磁率合金和鐵。主要的屏蔽機理是吸收而不是反射。

 

c、在強電磁環(huán)境中，要求材料能屏蔽電場(chǎng)和磁場(chǎng)兩種成分，因此需要結構上完好的鐵磁材料。屏蔽效率直接受材料的厚度以及搭接和接地方法好壞的影響。

 

d、對于塑料殼體，是在其內壁噴涂屏蔽層，或在汽塑時(shí)摻入金屬纖維。

 

必須盡量減少結構的電氣不連續性，以便控制經(jīng)底板和機殼進(jìn)出的泄漏輻射。提高縫隙屏蔽效能的結構措施包括增加縫隙深度，減少縫隙長(cháng)度，在結合面上加入導電襯墊，在接縫處涂上導電涂料，縮短螺釘間距離等。

 

【搭接】

 

a、在底板和機殼的每一條縫和不連續處要盡可能好的搭接。最壞的電搭接對殼體的的屏蔽效能起決定性作用。

b、保證接縫處金屬對金屬的接觸，以防電磁能的泄漏和輻射。

c、在可能的情況下，接縫應焊接。在條件受限制的情況下，可用點(diǎn)焊、曉間距的鉚接和用螺釘來(lái)固定。

d、在不加導電襯墊時(shí)，螺釘間距一般應小于最高工作頻率的1％，至少不大于1/20波長(cháng)。

e、用螺釘或鉚接進(jìn)行搭接時(shí)，應首先在縫的中部搭接好，然后逐漸向兩端延伸，以防金屬表面的彎曲。

f、保證緊固方法有足夠的壓力，以便在有變形應力、沖擊、震動(dòng)時(shí)保持表面接觸。

g、在接縫不平整的地方，或在可移動(dòng)的面板等處，必須使用導電襯墊或指形彈簧材料。

h、選擇高導電率的和彈性好的襯墊。選擇襯墊時(shí)要考慮結合處所使用的頻率。

i、選擇硬韌性材料做成的襯墊，以便劃破金屬上的任何表面。

j、保證同襯墊材料配合的金屬表面沒(méi)有任何非導電保護層。

k、當需要活動(dòng)接觸時(shí)，使用指形壓簧，并要注意保持彈性指簧的壓力。

l、導電橡膠襯墊用在鋁金屬表面時(shí)，要注意電化腐蝕作用。純銀填料的橡膠或monel線(xiàn)性襯墊將出現最嚴重的電化腐蝕。銀鍍鋁填料的導電橡膠是鹽霧環(huán)境下用于鋁金屬配合表面的最好襯墊材料。

 

以下是按優(yōu)先等級排列的各種襯墊。

 

1.金屬網(wǎng)射頻襯墊：容易變形，壓力為1.4kg/cm時(shí)，衰減為54db。資料表明，頻率較低時(shí)衰減最大。用于永久密封較好，不適宜用于開(kāi)與關(guān)的面板。

 

2.銅鍍合金：有很高的導電性和很好的抗腐蝕性。彈性好，最適合用于和活動(dòng)面板配合?？芍瞥芍笚l形、螺旋和鋸齒面。衰減為100db。

 

3.導電橡膠：適用于只需名義上連接和少量螺釘的地方。實(shí)現水汽密封和電氣密封經(jīng)1500℃、48小時(shí)老化后，體電阻率為10～20mω/cm（max）。變形度限制值為25％。資料表明，頻率較高時(shí)衰減為最大。

 

4.導電蒙布：在泡沫塑料上蒙一塊鍍銀編織物，形成一個(gè)軟襯墊，占去大部分疏松空間，主要為民用，適用于泡沫襯墊 機柜和門(mén)板。