电磁屏蔽室的屏蔽计算及屏蔽方案选择

【摘要】针对某工程电磁屏蔽室的屏蔽要求进行屏蔽计算及屏蔽方案的选择，并简单介绍了电磁屏蔽设计的原理，对今后同类工程具有一定的参考和借鉴作用。

【关键词】电磁屏蔽室；屏蔽计算；屏蔽方案

1.引言

在进行某工程设计时，建设单位提出个别实验室的电磁场强度需小于15mG。针对此要求，需对此实验室进行屏蔽计算及屏蔽方案的选择。

2.电磁屏蔽基本知识

电磁波是电磁能量传播的主要方式，高频电路工作时，会向外辐射电磁波，对邻近的其它设备产生干扰。电磁屏蔽的作用是切断电磁波的传播途径，用电磁屏蔽的方法来解决电磁干扰问题的最大好处是不会影响电路的正常工作，因此不需要对电路做任何修改。

同一个屏蔽体对于不同性质的电磁波，其屏蔽性能不同屏蔽体的有效性用屏蔽效能（SE）来度量。屏蔽效能的定义如下：

式中：

E1=没有屏蔽时的场强

E2=有屏蔽时的场强

如果屏蔽效能计算中使用的是磁场强度，则称为磁场屏蔽效能，如果屏蔽效能计算中使用的是电场强度，则称为电场屏蔽效能。屏蔽效能的单位是分贝（dB）。

电磁屏蔽室利用金属板体（金属网）制成六面体，由于金属板（网）对入射电磁波的吸收损耗、界面反射损耗与板内反射损耗，使其电磁波的能量大大的减弱，而使屏蔽室产生屏蔽作用[1]。

3.电磁屏蔽效能选择

本工程该电磁屏蔽实验室附近生产设备主要为一些机械加工类设备，其产生的电磁场相对较小。为满足上述设备运行，在电磁屏蔽实验室周边配置了10kV变配电间和排放机房等辅助设施。查相关资料，该类厂房变配电间的变压器为主要电磁源，因此主要针对变配电间产生的电磁场进行屏蔽设计。

根据国家电网网站提供的1999年上海市辐射环境监理所对位于大楼内的10kV配电站的工频磁场实测值，10kV配电站对周边造成的最大工频磁感应强度为11.69μT（1T=10000G）。考虑周边其他杂散磁场的影响，取1.5的系数作为未进行电磁屏蔽前的电磁场强度进行计算。该实验室针对变配电间的屏蔽效能应为：

4.电磁屏蔽方案选择及屏蔽效能计算

电磁屏蔽室的做法一般有以下几种：铜网式电磁屏蔽室、拼装式电磁屏蔽室、钢板直贴式电磁屏蔽室、整体焊接式电磁屏蔽室。各种类型屏蔽室的屏蔽效果均可以满足其要求。从经济性及方便性方面考虑，选定铜网式电磁屏蔽方案。铜网式电磁屏蔽室一般为除地面外采用金属铜网，地面采用镀锌薄钢板。

4.1 金属铜网规格选择及屏蔽效能计算

根据《电磁屏蔽室工程技术规范》GB/T50719-2011中金属网的屏蔽效能计算规定，经过计算比较，黄铜网：双层、80目、丝径0.122mm、孔径0.196mm符合该实验室屏蔽要求。

计算过程如下：

（1）SE网=Aa+Ra+Ba+K1+K2+K3

式中：

Aa―金属网的吸收损耗（dB）；

Ra―金属网的反射损耗（dB）；

Ba―金属网的反射修正项（dB）；

K1―单位面积上的孔数修正项（dB）；

K2―低频时导体的穿透深度修正项（dB）；

K3―相邻孔之间相互耦合修正项（dB）；

当Aa>10dB 时，Ba可以忽略不计[2]。

根据规范中各项参数的计算方法可得：

Aa=39.84dB；

Ra=7.01dB；

因Aa=39.84dBdB>10dB，Ba忽略不计；

K1=24.27dB；

K2=-41.72dB；

K3=0.002dB，可忽略不计。

因此，金属网的屏蔽效能为：

SE网=39.40dB

同时，经计算得知，当频率f越高时，屏蔽效能越高。

4.2 镀锌薄钢板规格选择及屏蔽效能计算

根据《电磁屏蔽室工程技术规范》GB/T50719-2011中单层金属板的屏蔽效能计算规定，经过计算，0.5mm厚的镀锌薄钢板符合该实验室屏蔽要求。

计算公式如下：

SE单=A单+R单+B单

式中：

A单―单层金属板的吸收损耗（dB）；

R单―单层金属板的界面反射损耗（dB）；

B单―单层金属板的内部多次反射损耗（dB）；

注：当A单>10dB时，B单可以忽略，在实际工程中，一般可不考虑此项[2]。

根据规范中各项参数的计算方法可得：

A单=65.72dB；

R单=74.02dB；

B单忽略不计。

因此，镀锌薄钢板的屏蔽效能为：dB。

4.3 铜网式电磁屏蔽室屏蔽效能计算

电磁屏蔽室屏蔽效能按下式计算：SE单=139.74

式中：

，，…，；

SE1―屏蔽金属网的屏蔽效能（dB）；

SE2―屏蔽金属板的屏蔽效能（dB）；

SEn―信号滤波器、通风截止波导、缝隙、门等的屏蔽效能（dB）[2]；

铜网式电磁屏蔽室主要是以金属网的屏蔽效能为主，其他可忽略不计，因此，该实验室采用铜网式电磁屏蔽的屏蔽效能经计算可得：

SE=39.50dB

5.结论

该实验室要求的屏蔽效能为21.36dB，采用铜网式电磁屏蔽室，屏蔽壳体为四周及房间上部黄铜网：双层、80目、丝径0.122mm、孔径0.196mm，地面：镀锌薄钢板，0.5mm），其屏蔽效能可达29.50dB，满足其屏蔽要求。

同时，在此基础上，建设单位应应选用具有资质的专业厂家进行二次设计与施工。施工完成后，还应按《电磁屏蔽室工程施工及验收规范》（SJ31470-2002）进行最终验收，以保证用户最终的使用效果[3]。

参考文献

[1]电磁屏蔽技术[Z].北京安泰宇恒科技有限公司.

[2]电磁屏蔽室工程技术规范[S].GB/T50719-2011.

[3]电磁屏蔽室工程施工及验收规范[S].SJ31470-2002.

作者简介：

王龙（1985―），男，山西临汾人，大学本科，中国核电工程有限公司郑州分公司助理工程师，从事工业工程仪控和通信工程设计。

苗顺占（1987―），男，河南新乡人，大学本科，中国核电工程有限公司郑州分公司助理工程师，从事工业工程仪控和通信工程设计。