磁导率与厚度因素对磁屏蔽效能的影响

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1、万方数据鬈：麓掌栅黧怒龌慧：怒m。黑曼妊2磁导率与厚度因素对磁屏蔽效能的影响赵启博姚腊红王向欣(武汉钢铁(集团)公司研究院硅钢所湖北武汉：430080)摘要利用漏磁通法并选取取向硅钢及内磁屏蔽钢进行了磁屏蔽效能实验。对取向硅钢而言，随外磁场强度增加，材料屏蔽效能(SE)先是急剧上升至18．1dB，达到极大值后再缓慢下降。根据趋近于直流状态的磁导率在达到极大值前，材料屏蔽效能(SE)相似于磁导率变化趋势，证实材料尚未饱和；达到极大值后的缓慢变化应当根据取向硅钢磁化时磁力线的填充规则说明。对取T句硅钢单片、双片以及不同厚度内磁屏蔽钢进

2、行了比对实验，证实同种材料在材料磁化到饱和后，屏蔽效能的影响与厚度呈等趋势变化。关键词磁屏蔽；屏蔽原理；取向硅钢；内磁屏蔽钢中图分类号：TG201．45文献标识码：A文章编号：1671—3524(2008)02一0013一041磁屏蔽简介磁场的屏蔽问题，是一个既具有实际意义又具有理论意义的问题。根据条件的不同，电磁场的屏蔽可分为静电屏蔽、静磁屏蔽和电磁屏蔽三种情况。频率f<100kHz范围也都属于静磁屏蔽范畴。GB8702—88《电磁辐射防护规定》和GB9175—88《环境电磁波卫生标准》规定了100kHz～300GHz范围内职业

3、防护安全限值及公众防护安全限值。有研究表明长期暴露于低频磁场中，有可能导致儿童白血病以及成人慢性淋巴白血病，100kHz以下的静磁辐射问题逐渐引起人们的关注。表l磁屏蔽材料分类及特点1】种类特点用途2磁屏蔽原理静电屏蔽利用的是导体静电平衡原理，电磁屏蔽利用涡电流原理，高频干扰电磁场在屏蔽金属内产生电涡流，消耗干扰磁场的能量。静磁屏蔽的原理可以用磁路的概念来说明。在外磁场中，一部分磁通在空气中穿过，另一部分磁通集中在铁磁回路中。这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析。啦气一忐=志㈣啦气一袁2砜惹两q)’收稿日期：2008-

4、04—16作者简介：赵启博(1980～)，男，硕士，研究方向：磁性材料及测量．E-maillzhqbhit@”h00．co札∞万方数据14武汉工程职业技术学院学报、2008．2蜥蔽一厩一历丽u’因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍(牌蔽>>脞气)，所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多(R空气>>R屏蔽)，外磁场磁通量的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过(嘞蔽>>咄气)，而进入空腔的磁通量极少。这样被铁磁材料屏蔽的空腔内基本上没有外磁场，从而达到静磁屏蔽的目的。材料的磁导率愈高，筒壁愈厚，屏蔽效果就愈显著。因常用磁导率高的铁磁材

5、料如软铁、硅钢、坡莫合金做屏蔽层，故静磁屏蔽又叫铁磁屏蔽。3测量设备及测试方法3．1测试设备直流稳压电源PD36一lO，电压输出范围O～36V，电流输出范围O～10A。HG一1霍尔磁强计，拥有两个量程200mT、2000mT，分辨率为别为o．01mT、O．1mT。磁场信号发生装置，自制U型电磁铁。硅钢片磁性测试设备MPG100D，磁场范围1A／m～30000A／m，频率范围DC、3Hz～10kHz。3．2测试方法屏蔽体对辐射干扰的抑制能力用屏蔽效能SE(ShieldingEffectiveness)来衡量，屏蔽效能的定义：没有屏蔽

6、体时从辐射干扰源传输到空间某一点(P)的场强E，(H。)和加入屏蔽体后辐射干扰源传输到空间同一点(P)的场强E2(Hz)之比，用dB(分贝)表示[3l。。信号源测试点屏蔽室测试点(I)(b)图1测量方法示意图((a)为屏蔽前，(b)为屏蔽后)屏蔽效能表达式sE=2。l。g。。斟(dB)(3)或s脚‰踟恩c㈣㈤4试验结果分析4．1样品l：取向硅钢选择O．3mm厚取向硅钢为待测材料，剪切成500mm×500mm。根据测量方法的定义，分别测量同一励磁场条件下屏蔽前后的磁场值，并代人公式计算磁屏蔽效能。根据磁测量的特殊性，由小及大增加磁场

7、，逐个点记录育。，和膏砣(n为测量点编号)计算并绘制出磁场与屏蔽效能之间的关系如图2所示。磁场B，mT图2取向硅钢磁场与屏蔽效能之间关系随着磁场强度的增加，屏蔽效能先是急剧上升，当B一1．7mT，屏蔽效能出现极大值18．1dB。随后屏蔽效能随磁场增加而缓慢下降，B=3．omT后下降的趋势更加平缓。对磁屏蔽性能的评判，可以通过直流磁化条件下材料的磁导率、厚度进行。Mager等人总结出4]：SE一20Zog(1+O．跏￡／d)(5)其中岸，￡，d分别为磁导率，厚度和屏蔽体直径。为更深入了解材料屏蔽效能与外磁场的关系，需要知道材料直流磁

8、导率与磁场的关系。选取上述测量同质材料，剪成30mm×300mm两片(轧向、横向各一片)。为使测量磁导率结果更接近于直流磁导率，选取低频，一10Hz。轧向及横向磁导率结果分别如图3所示。UZU4U6U8UlUU2UU4UUOUU葛UUlOOO磁场H