静电屏蔽范文

时间:2023-03-08 05:39:45

静电屏蔽范文第1篇

1.课本实验

如图1甲所示,使带电的金属球靠近验电器,由于静电感应,验电器的金属箔片张开,这表示验电器受到了外电场的影响。

如图1乙所示,事先用金属网罩把验电器罩住,使带电的金属球靠近验电器,则验电器的金属箔片不张开;即使把验电器和金属网罩用导线连接,箔片也不张开,这表示金属网罩能把外电场挡住,使罩内不受外电场的影响,可见导体壳(或导体网罩)可以保护它所包围的区域不受外界电场的影响。

由于导体球上的电荷分布较分散,造成验电器处场强较弱,指针(金箔)张开的角度不大,演示效果不够理想,我们也可用感应起电机给装有小鸟的金属笼带电,而金属笼中的小鸟安然无恙,这样增强演示效果。

2.辉光球的介绍

辉光球是一件娱乐性电子产品,外表是一个高强度的薄壳玻璃球,壳内充入低压惰性气体,球内中心处有一球形电极,球形电极内由金属丝弯绕后填充,底座内装有振荡电路板,如图2所示,当电极电源接通后,球形电极上加有频率为15-30Hz的高压,在其周围形成高压电场,由于辉光球与感应线圈等实验室高压仪器相比更安全,且处在电场中的导体达到静电平衡的时间远小于辉光球的交变电场的周期,所以可以把辉光球产生的电场当着静电场处理。

3.用辉光球和氖管探究静电屏蔽现象

现象一

当我们手持氖管(可从测电笔中取)的一极从远处靠近辉光球时,氖管发光,且离辉光球越近,氖管发光越亮,这因为手持氖管一极相当于接地,氖管发光说明另一极所在空间点与接地点间有一定电势差,氖管越是靠近辉光球,氖管越亮,这说明所测点离球壳越近,与接地点的电势越大,电场越强,准备好辉光球和氖管,下面我们开始实验。

手持氖管置于辉光球附近,氖管发出辉光,然后用另一只手拿着金属笼逐渐罩住氖管,我们发现氖管不亮了,但如果给金属笼接一个绝缘柄,然后手提绝缘柄去罩住氖管,如图3所示,则氖管会发光,这是因为金属笼罩住氖管后,由于静电平衡,金属笼内部空间电势处处与笼的电势相等,而手又拿着金属笼,所以笼又与人的电势相等,这造成氖管两极间没有了电势差,因此氖管就不亮了,当手提绝缘柄去罩氖管时,虽然由于静电平衡,金属笼内电势处处相等,但并不与实验者本人的人体电势相等,所以氖管的另一极与人所持一极之间存在电势差,因此氖管发光。

现象二

将氖管置于一绝缘支架上并靠近辉光球,如图4所示,会发现氖管发光,这时如果手拿金属笼罩住氖管,则氖管不发光。

静电屏蔽范文第2篇

关键词:静电屏蔽 含义 应用

中图分类号:TM1 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)012-095-02

1 引例

在科技馆看表演时,工作人员请几位观众进入笼体后关闭笼门,操作员接通高压电源,用放电杆进行放电演示。这时即使笼内人员将手贴在笼壁上,使放电杆向手指放电,笼内人员不仅不会触电,而且还可以体验电子风的清凉感觉。为什么高压电源加在金属笼上人却不会触电呢?

这就是静电屏蔽。

2 静电屏蔽

在屏蔽罩接地后干扰电流经屏蔽外层流入大地导体空腔内无其他带电体的情况下,导体内部和导体的内表面上处处皆无电荷,电荷仅仅分布在导体外表面上。所以腔内的场强和导体内部一样,也处处等于零;各点的电势均相等,而且与导体电势相等。因此,如果把空心的导体放在电场中时,电场线将垂直地终止于导体的外表面上,而不能穿过导体进入腔内。这样,放在导体空腔中的物体因空腔导体屏蔽了外电场,而不会受到任何外电场的影响。综上所述,空腔导体(不论是否接地)的内部空间不受外电荷和电场的影响;接地的空腔导体,腔外空间不受腔内电荷和电场影响,这种现象称为静电屏蔽。

静电屏蔽分为外屏蔽和全屏蔽。

空腔导体在外电场中处于静电平衡,其内部的场强总等于零。因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响。若空腔导体内有带电体,在静电平衡时,它的内表面将产生等量异号的感生电荷。如果外壳不接地则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷,此时感应电荷的电场将对外界产生影响,这时空腔导体只能对外电场屏蔽,却不能屏蔽内部带电体对外界的影响,所以叫外屏蔽。如果外壳接地,即使内部有带电体存在,这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零,而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外界对壳内无法影响,内部带电体对外界的影响也随之而消除,所以这种屏蔽叫做全屏蔽。

这里还须注意:

(1)实际应用中金属外壳不必严格完全封闭,用金属网罩代替金属壳体也可达到类似的静电屏蔽效果,虽然这种屏蔽并不是完全、彻底的。

(2)在静电平衡时,接地线中是无电荷流动的,但是如果被屏蔽的壳内的电荷随时间变化,或者是壳外附近带电体的电荷随时间而变化,就会使接地线中有电流。屏蔽罩也可能出现剩余电荷,这时屏蔽作用又将是不完全和不彻底的。

总之,封闭导体壳不论接地与否,内部电场不受壳外电荷与电场影响;接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响。这种现象,叫静电屏蔽。

3 应用

文章引例中提到的表演就是一个经典应用――“法拉第笼”。其笼体与大地连通,高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆,当放电杆尖端距笼体10厘米时,出现放电火花,根据接地导体静电平衡的条件,笼体是一个等位体,内部电位为零,电场为零,电荷分布在接近放电杆的外表面上。众所周知,人体触电的原因是身体的不同部位存在电位差,强电流通过身体,此时手指虽然接近放电火花,但放电电流是通过手指前方的金属网传入大地,身体并不存在电位差,没有电流通过,所以没有触电的感觉,

屏蔽使金属导体壳内的仪器或工作环境不受外部电场影响,也不对外部电场产生影响。有些电子器件或测量设备为了免除干扰,都要实行静电屏蔽,如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩,电子管用金属管壳;在工程上,为了避免外电场对电气设备(如一些精密的电器测量仪器等)大的干扰,或防止电气设备(如高压装置)的电场对外界产生影响,擦汗那个在这些设备的外面用接地的金属壳品比电场。在弱点工程中,有些传输信号的导线,为了增强抗干扰性能,往往在其绝缘层外再加一层金属编织网,这种线缆称为屏蔽线缆。

在静电实验中,因地球附近存在着大约100Wm的竖直电场。要排除这个电场对电子的作用,研究电子只在重力作用下的运动,则必须有eE

当今青少年日常使用的MP3防静电袋就是根据“法拉第笼”(“法拉第笼”是由金属网制成,它演示的是静电屏蔽原理。“法拉第笼”在外电作用下接近外电场的部位产生烙应电荷,感应电荷电场与外电场在笼壳内部的迭电场始终为零)原理设计,适用于PCB、IC卡、MP3等静电敏感产品的包装,可防止静电释放带来的损伤,传感部件如MOS、CMOS、FET配件等,在用防静电屏蔽袋包装后,能有效保护因外来静电给内部敏感元件造成的影响和损坏,从而保证MP3的音质以及播放效果能够不受影响。

电磁屏蔽室:要学生端坐在里面,防止他们考试作弊;国外的洗衣机,空调电磁辐射的测量,也都放在电磁屏蔽室中;一些雷达,通信电台,一些加密传输测量,为了保密,就在里面测试;一些深空探测设备,也要在里面测试,可以将发射信号衰减的很微弱,而且场强十分准确;高抗干扰的通信设备,就要在这种电磁“真空”环境调试,才能工作在电子对抗的战场。

又如作全波整流或桥式整流的电源变压器,在初级绕组和次级绕组之间包上金属薄片或绕上一层漆包线并使之接地,达到屏蔽作用。在高压带电作业中,工人穿上用金属丝或导电纤维织成的均压服,可以对人体起屏蔽保护作用。

还有一个鲜为人知的在理论上的应用:间接验证库仑定律。高斯定理可以从库仑定律推导出来的,如果库仑定律中的平方反比指数不等于2就得不出高斯定理。反之,如果证明了高斯定理,就证明库仑定律的正确性。根据高斯定理,绝缘金属球壳内部的场强应为零,这也是静电屏蔽的结论。若用仪器对屏蔽壳内带电与否进行检测,根据测量结果进行分析就可判定高斯定理的正确性,也就验证了库仑定律的正确性。最近的实验结果是威廉斯等人于1971年完成的,指出在式F=q1q2/r2±8中,6

参考文献:

[1]毛骏健,顾牡,大学物理学[M],高等教育出版社,2006

[2]孙延林,电子工业静电防护指南[M],电子工业出版社,2006

[3]郎为民等译,电磁屏蔽原理与应用[M],机械工业出版社,2010

静电屏蔽范文第3篇

1引言

近年来,随着科学技术的飞速发展、微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂,静电放电造成的故障及危害也更加普遍,尤其对于静电敏感产品,通常将其放置于防静电屏蔽包装袋中储藏、运输,使其免受静电干扰,防静电屏蔽包装袋通常为三层结构,其内层为静电耗散材料,中间层为屏蔽层的铝箔,外层为耐磨加固层。防静电屏蔽包装袋性能的好坏,直接影响到所包装产品的质量,故对防静电屏蔽包装袋的静电屏蔽性能进行测试尤为重要。由于静电放电是一个复杂多变的过程,再加上静电放电有许多不同的放电形式,产生静电放电的静电源多种多样,而且同一静电源对不同的物体放电时产生的结果也不一样,会受温湿度、电磁场等环境的影响。为了方便分析,统一测试的基准,需要建立静电放电模型。针对静电放电现象,理论上可以分为许多模型,最常见的就是人体模型(HBM)、机器模型(MM)和带电器件模型(CDM)。由于防静电屏蔽包装袋更多的是人体接触造成的静电放电,因此本文针对防静电屏蔽包装袋的测试主要以人体模型(HBM)为准静电场屏蔽和静电放电屏蔽是不同的概念,静电场屏蔽是指限制静电场的穿透作用,静电放电屏蔽是指限制静电放电产生的电磁能量穿透作用。由于静电放电过程中电磁场快速变化,有电磁能量通过近场耦合,进入包装袋,所以,静电防护中的“静电放电感应能量”参数成为评价防静电屏蔽包装袋的主要技术指标,标准ANSI/ESDSTM11.31-2006推荐的测量装置中要求感应能量小于50nJ。

2目前的测试方法

目前,国内检测市场上有两种测试防静电屏蔽包装袋的方法:表面电阻测试方法和静电感应峰值电压测试方法。表面电阻测试方法是对防静电屏蔽包装袋内、外表面的电阻进行测试,国军标GJB2605-96《可热封柔韧性防静电阻隔材料规范》要求其内表面电阻率为1.0×105Ω~1.0×1012Ω,外表面电阻率为小于1.0×1012Ω。该方式只能测试防静电屏蔽包装袋内、外层表面电阻,而并非是针对防静电屏蔽包装袋屏蔽层的测试,故测试结果并不能反应防静电屏蔽包装袋的静电屏蔽方面的性能,测试结果与屏蔽性能测试要求存在差距。静电感应峰值电压测试根据GJB2605-96,其结构示意图。静电屏蔽感应峰值电压测试装置包括由200pF充电电容和400kΩ放电电阻组成的ESD模拟器、电极极板、电容探头、测量探头和示波器。测量探头应具有高的阻抗(不小于1×107Ω)和低的电容(不大于5pF),电容探头是镶在一块绝缘材料上的厚1.5mm的金属板;试验装置是一个包括上部一块22mm~38mm的金属接触板和一块用以支撑被试样品与电容探头的适当尺寸的接地金属板。置电容探头于试验袋内,其中心约在试验袋开口端内侧50mm处,并将它们放置在试验装置的上下金属板之间,试验装置的夹具应设计成使得被试部分在足够的加紧力作用下得到充分的平行接触。试验电压1000V,使电容充电,然后利用转换开关经由电阻器通过被试材料放电,以测试的峰值电压不高于30V为合格标准。电极极板随着ESD模拟器放电电流产生一个变化的电场,电容探头感应放电电极与地电极之间静电放电过程中静电屏蔽包装袋内部的感应电压变化,该感应电压被测量探头检测并传输至示波器进行采集,根据示波器采集的电压波形得到该感应电压峰值。该静电感应电压测试装置中的测量探头测得的感应电压信号为示波器两通道之间的差值,即电容探头的两探头之间的信号之差。但随着波形衰减越快,相应的两信号的差值(感应电压信号)会变小,从而使测得的感应电压不易确定;而且该装置中的ESD模拟器静电放电脉冲的测试要求示波器的带宽为50MHz,并不能全面反映防静电屏蔽包装袋在静电放电ESD脉冲宽频带(1Hz~1GHz)情况下的屏蔽效果。因此,此测试方法有一定的局限性和不完整性。

3感应能量法测试原理

国内在防静电屏蔽包装袋检测上就是使用的表面电阻测试方法和静电感应峰值电压测试方法。静电感应峰值电压值越低说明包装袋屏蔽性能越好。常用的静电屏蔽测试仪器有ACL-500、ETS-431型等,都是以测量到的感应峰值电压作为指标的。表面电阻测量方法通过测量材料的表面电阻值鉴定材料的优劣。常用的仪器有EST121等高阻计。为了全面准确地衡量防静电屏蔽包装袋的性能,根据美国标ANSI/ESDSTM11.31-2006提供一种新型防静电屏蔽包装袋测试方法研制的一种新型测试防静电屏蔽包装袋的装置,利用感应能量测试的方式能够准确测量并读取防静电屏蔽包装袋内的感应能量,并确定防静电屏蔽包装袋性能的优劣,且分辨力高。测试原理图(图略)。本测试装置包括ESD模拟器(100pF,1.5kΩ)、放电电极、地电极、8pF电容探针、500Ω低感电阻和电流探针。低感电阻与电容探针成上下两平行极板形成放电回路,即电容探针并联低感电阻,电流探针设置于放电回路中并与示波器相连。当ESD模拟器充电1kV,模拟实际静电放电时,电极极板随着ESD模拟器放电电流产生变化电场,防静电屏蔽包装袋内的电容探针感应到放电电极与地电极之间静电放电过程中防静电屏蔽包装袋内部的感应电压变化的过程。在此过程中,电容探针与低感电阻形成放电回路,低感电阻流过的电流变化过程被放置于放电回路中的电流探针检测并将其传输给示波器进行采集,并进一步利用能量计算式(1)将采集到的电流波形数据进行计算,得到电容探针感应的能量值(式略)。在电容探针与低感电阻形成的放电回路中,由于低感电阻的感抗值非常低,使得其电感部分的影响小,电感对感应电流的影响也非常小,可以忽略对测试结果的影响,低感电阻的电阻值接近理想。采用电流探针避免了现有的静电感应峰值电压测试中由于测量探头测量感应电压信号时存在的误差以及其局限性,也不存在静电电阻测试装置由于只能测试防静电屏蔽包装袋内外表面电阻而造成的测试结果存在缺陷的问题。由于有防静电屏蔽包装袋的屏蔽,大部分放电能量被屏蔽层屏蔽,只有很小一部分能量通过防静电屏蔽包装袋,被内部设置的电容探针感应到,并通过低感电阻进行能量释放。美国标ANSI/ESDS541-2003要求感应的能量小于50nJ为合格标准。根据式(2)得到总的放电能量为50μJ,因此,渗透到防静电屏蔽包装袋内部的能量大概占总能量的1/1000,也就是说,能够屏蔽掉999/1000的静电放电能量的包装袋是合格的防静电屏蔽包装袋。(图略)

4结束语

静电屏蔽范文第4篇

关键词屏蔽静电屏蔽电磁屏蔽磁屏蔽

Abstract This text combines electromagnetic compatibility with the rudimentary knowledge of shielding technology, has explained the mechanism and classification of shielding technology in EMC. Using the project has very great practical value and directive significance.

Keywordsshielding, electrostatic shielding, electromagnetic shielding, Magnetism shielding

中图分类号: C35 文献标识码: A

引言

屏蔽是抑制以场的形式造成的电磁干扰,是提高电子、电气设备或系统电磁兼容性的重要手段之一。电磁屏蔽有两个主要目的,即将辐射电磁能限制在规定的区域内和防止辐射电磁能进人规定的区域。屏蔽的作用是通过采用屏蔽体包围区域形成电磁隔离来实现的。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。本文就是从电磁兼容角度出发详细介绍了屏蔽技术的机理、分类及应用。

一.概述

屏蔽设计之前总体指标的分配至关重要,有30dB与70dB准则之说:一般而言,在同一环境中的一对设备,骚扰电平与抗扰度之差小于30dB,设计阶段可不必专门进行屏蔽设计;若两者之差超过70dB,单靠屏蔽已难保证两者兼容,即使能达到指标,设备成本将急剧增加。较为可行的办法是总体指标或方案做出适当调整;在30~60dB之间,则是屏蔽设计的常用期望值。

屏蔽要求高于上述期望值时,最常用的措施是整体屏蔽之后内部再加第二重屏蔽。

二.屏蔽效能

所谓屏蔽是用导电或导磁体的封闭面将其内外两侧空间进行的电磁性隔离。因此,从其一侧空间向另一侧空间传输的电磁能量,由于施行了屏蔽而被抑制到级微量。这种抑制效果称为屏蔽效能或屏蔽插入衰减,用分贝表示,即对某一空间屏蔽后的场强,比屏蔽前的场强降低了多少分贝。令空间某点在没有屏蔽时的场强为或,设置屏蔽后该点的场强为或,于是屏蔽效能S为

或(1.1)

屏蔽效能是频率和材料电磁参数的函数。电磁屏蔽效果的大小,不仅与屏蔽材料的性能有关,也与辐射源的距离、辐射功率密度或场强、辐射频率及屏蔽形式等因素有关。

屏蔽效能是评价屏蔽性能好坏的一项重要指标。

三.屏蔽的分类

根据作用机理不同,屏蔽分为静电屏蔽、电磁屏蔽和低频磁屏蔽。这三种情况既具有质的区别,又具有内在的联系,不能混淆.

3.1静电屏蔽

在静电平衡状态下,不论是空心导体还是实心导体;不论导体本身带电多少,或者导体是否处于外电场中,必定为等势体,其内部场强为零,这是静电屏蔽的理论基础.静电屏蔽用来防止静电偶合产生的感应。屏蔽壳体采用高导电率材料并良好接地,以隔断两个电路之间的分布电容偶合,达到屏蔽作用。静电屏蔽的屏蔽壳体必须接地。

以屏蔽导线为例,说明静电屏蔽的原理。静电感应是通过静电电容构成的,因此,静电屏蔽是以隔断两个电路之间的分布电容。所谓静电感应,如图1示,既两条线路位于地线之上时,若相对于地线对导体1加有V的电压,则导体2也将产生与V成比例的电V。也就是如图1示,由于导体之间必然存在静电电容,若设电容为C、C和C,则电压V就被C和C分为两部分,该被分开的电压就为V,可用下式加以计算;

(2.1)

图1静电感应

控制电压V的就是静电屏蔽。

如图2 A所示,在图1示的导体1和2之间加入接地板便可构成静电屏蔽。这样,在接地板与导体1、导体2之间就产生了静电电容C和C。构成图3 B那样的等效电路,增加了对地静电电容,消除了导体1、2之间直接偶合的静电电容。按示2.1,由于C=0,故与V无关,V=0。这就是静电屏蔽的原理。

A.静电屏蔽B.等效电路

图2静电屏蔽的结构

3.2电磁屏蔽

电磁屏蔽的机理就是电磁感应现象。在外界交变电磁场作用下,通过电磁感应屏蔽壳体内产生感应电流,而这感应电流在屏蔽空间又产生了与外界电磁场方向相反的电磁场,从而抵消了外界电磁场,产生屏蔽效果。因此,电磁屏蔽较适用于高频。低频时感应电流小,屏蔽效果差;应保证屏蔽壳体各部分具有良好的电气连续,使感应电流能在壳体中流畅,以便产生足够大的感应电磁场来抵消外界电磁场,否则将影响屏蔽效果。

所谓电磁感应,即回路与回路之间的电磁偶合。其原理如图3所示。当电流i、i通过导线1和2时,若分别构成回路,则相互之间就产生电磁偶合。所谓偶合,即在导体2流过i的成分,在导体1又流过i成分。对导体1来说,i为不需要的电流,因此,它只能是对i的噪声成分。

图3电磁感应

由于电磁屏蔽需遮断磁场Φ和Φ。只要在其中间装入磁板,回路1与回路2之间的磁通便不相连接,这样即可完成屏蔽。但是,实际上,在防骚扰措施上很少采用装入磁性材料的方法来进行屏蔽。这是因为适当的带状高性能磁带比较昂贵的缘故。真正有效而实用的办法是尽可能避免组成回路。

以上谈到的屏蔽问题,重要的是要分清骚扰究竟是源于电压还是起源于电流。必须按照不同的情况来决定采用静电屏蔽还是采用电磁屏蔽。

3.3低频磁屏蔽

对于近处频率很低的磁场骚扰源(AC或DC电源线、电源变压器、马达、继电器等),为了保护对磁敏感设备的正常工作,磁旁路是另一种很有效的屏蔽方法,如图4所示

图4磁旁路

在这里,为磁场提供一条磁阻很小的通路,将磁力线约束在这条低磁阻通路中,使敏感器件免受磁场的骚扰。可以得出如下结论:

a).低频时,高导磁率材料的磁屏蔽效能高于高导电性材料,但当频率较高时,高导电性材料的磁屏蔽效能可能高于高导磁率材料。高频时高导电性材料具有较高的屏蔽效能,其原因是:频率升高,磁导率降低,波阻抗升高,反射损耗增加;因此,增加屏蔽效能的方法是:将高磁导率材料表面涂覆高导电性材料;

b).低频磁场屏蔽可使用高导磁率合金构成磁路,以短路磁力线;

c).磁屏蔽效能与材料的厚度、磁导率成正比、与屏蔽体其他尺寸成反比;

d).磁场很强时,要使用多层屏蔽,以防止磁饱和;

e).机械加工会降低高导磁率材料的屏蔽效能,热处理后可恢复;

f).高导磁率材料的磁导率与频率有关,一般只用于1kHz以下;

g).高导磁率材料的加工有特殊要求,要按照厂家的规范进行加工,最好使用厂家加工好的产品。

四.屏蔽的工程措施

工程实际中,考虑到制作的方便及成本等,可以采用多种屏蔽形式来达到一定的屏蔽效果。

4.1多层屏蔽

当要求屏蔽强电场或强磁场,或者同时要求屏蔽强电场和强磁场时,可以采用多层屏蔽。多层屏蔽有3种组合:(1)兼有电屏蔽和磁屏蔽的组合屏蔽;(2)多层电屏蔽;(3)多层磁屏蔽。

如前所述,反射衰减取决于屏蔽体的波阻抗。因此反射衰减要求各层屏蔽体之间不能直接连接或接触,而要间隔一些小空间,这个小空间可以是空气或其它介电材料。而多层屏蔽体总的吸收衰减则与多层屏蔽体总的厚度有关。

对于多层电屏蔽或者兼有电屏蔽和磁屏蔽的组合屏蔽,其总的屏蔽效果等于每层屏蔽效果之和。但对于多层磁屏蔽来说,虽然总的屏蔽效果也等于各层屏蔽效果之和,但由于各层的屏蔽效果并不完全相同,为了有效地增大磁屏蔽效果,要对各层磁屏蔽材料进行组合,使各层屏蔽材料都工作在非饱和状态。

2.2薄膜屏蔽

现代电子、电气设备广泛使用美观、轻便、成本低的塑料外壳。但塑料外壳的缺点是对射频干扰没有屏蔽能力,并存在静电积累效应。为此可在壳体上涂敷导电涂层。当涂层的厚度小于涂层中电磁波波长的1/4时,称这种屏蔽为薄膜屏蔽。

薄膜屏蔽的屏蔽层很薄,故吸收衰减很小,其屏蔽效果主要取决于反射衰减。值得注意的是,由于屏蔽层很薄,反射次数大大增加,多次反射的相位接近而使能量相互叠加,多次反射衰减可能出现负值,从而使总的屏蔽效果有所降低。

2.3编织屏蔽

用金属材料编织的屏蔽体,其屏蔽效果随编织密度而增加,随入射波频率升高而减小。在低频磁场中,屏蔽效果还随材料导磁率的增加而增大。大多数电缆的屏蔽层,都是用不导磁的金属丝编织而成的。因此,对磁屏蔽的效果很小。由于编织物存在缝隙,覆盖物的有效面积将会减小。为了使编织屏蔽达到一定的屏蔽效果,一般要求编织物有效面积为屏蔽面积的85%以上。同时要求编织线纹对电缆轴线的倾斜角在10~ 40之间。带有钢带恺装的电缆,除了保护电缆外,还能够提高屏蔽效果。将电缆穿入铁管并埋于地下,两端与接地网连接是最简单也是最好的屏蔽措施。

2.4面板孔的屏蔽

实际的屏蔽体由于各种原因或需要,其上面一般都有各种孔隙,引起导电不连续,产生电磁泄漏,严重影响屏蔽体的屏效。因此屏蔽设计的关键是采取措施抑制孔缝的电磁泄漏。

由于表计、观察等需要在屏蔽体上开孔时,可以采用屏蔽窗进行屏蔽:即将金属网夹在两层聚丙稀或玻璃之间;或在玻璃上镀导电涂层。在8kHz~1.5GHz频率范围内,屏效可达到80dB以上。

通风散热孔可选用结构简单、成本低的金属丝网、金属珊格等进行屏蔽。如:用0.4mm铜丝编织的铜丝网,在1~100MHz频率范围内,屏蔽效果约为60dB。但频率再高时,屏效将大大降低。当频带较宽或孔眼尺寸较大较深(如操作杆孔、门、窗等)时,可以采用截止波导结构来抑制电磁泄漏。根据波导衰减器的原理,设计孔洞的尺寸及按要求的屏蔽效能计算波导管的长度,把孔洞设计成圆形或矩形的波导衰减器,在理论上可以得到80~100dB的屏蔽效果。六角形波导管及其组成的蜂窝状结构的屏蔽体,在相同面积上将较大的孔变为孔径较小的多孔阵列,屏蔽效能大大提高。当六角形孔深有一定长度时,对一定的频率能起到波导衰减器的作用。作为通风孔使用时,机械强度高、通风散热好。当需要高频屏蔽,金属网屏蔽效能下降时,可选用蜂窝板屏蔽。

2.5接缝处的屏蔽

对屏蔽壳体上的缝隙,理想的方法是采用焊接工艺密封。对于装配、维修、加料等需要而产生的非永久性缝隙,通常采用螺钉紧固连接,但接缝处的配合表面不平整或变形,将导致不允许的电磁泄漏。使用导电衬垫填塞在接缝中间的方法,可以在不提高接合面加工精度的情况下,使接缝具有较高的电磁屏蔽能力。对导电衬垫的基本要求是:良好的导电性与耐腐蚀性、一定的弹性和机械耐磨性。对于经常需要开关的门窗,经常需要拆装的机箱或盖板,可使用指簧衬垫。弹性指簧不但能保持接触面的屏蔽完整性,而且能为穿过面板的金属旋转轴提供接地通路。其还具有寿命长、弹性大、抗机械冲击能力强的特点。一个质量优良而且配合紧密的指簧,在100kHz~10GHz或更宽的频段内,其屏效可以达到100dB以上。

五.屏蔽设计要点

a)采用良导体(如铜、铝等材料)制成的实芯型屏蔽体,对电磁波各个频率的能量都有很大的反射衰减,故适用于屏蔽高阻抗电场。其厚度一般由机械强度来决定,若要兼顾屏蔽磁场,则要增大厚度。

b)采用高导磁(如铁、不锈钢等材料)制成的屏蔽体,对电磁波能量的吸收衰减很大。适用于屏蔽低阻抗磁场。但高频时铁损增大,故适用于屏蔽低频磁场,也可以用来屏蔽电场。

c)当要屏蔽电场,又要屏蔽磁场时,可以采用多层屏蔽的组合方式。

d)对于永久性通风孔、门窗等,采用波导衰减器的原理进行设计,用导电玻璃、金属丝网等屏蔽材料进行结构或装饰处理,可以得到一定的屏蔽效果。

e)为了避免电磁泄漏,屏蔽金属板的连接要紧密接触。永久性缝隙宜用连续对焊或搭接焊,不宜用点焊。当接缝采用卷边压接时,也宜每隔5cm点焊一次。当焊接难以密封或活动缝隙(如门窗等)时,可使用电磁密封衬垫。

f)屏蔽材料和结构,除达到一定的屏蔽效果外,还要考虑防腐特别是电化学腐蚀。

g)电缆的屏蔽效果除了与屏蔽形式有关外,还应正确选择电缆的敷设路径和接地方式。

参考文献:

[1] 白同云. 如何实现电磁兼容. 中国电子学会电子产业战略研究分会,2000.

[2] David A.Weston. Electromagnetic Compatibility Principles and Applications. 1994.

[3] 全国无线电干扰标准化技术委员会等编著. 电磁兼容标准实施指南. 中国标准出版社,1999.

静电屏蔽范文第5篇

关键词:ESD危害;成因;防护

中图分类号:F273 文献标识码:A

一、ESD的危害

1.1ESD的概念

静电释放(ESD)是一种由静电源产生的电能进入电子组件后迅速放电的现象。当电能与静电敏感元件接触或接近时会对元件造成损伤。

1.2ESDS的概念

静电敏感(ESDS)元件就是容易受此类高能放电影响的元件。元件对ESD的敏感程度取决于其材料及构造。元件越小,运算速度越快,就越为敏感。

1.3ESDS元件失效的形式

ESDS元件会因不正确的操作或处理而失效或发生元件性能的改变。这种失效可分为即时和延时两种,即时失效可以重新测试、修理或报废;而延时失效的结果却严重的多,即使产品通过了所有的检验与测试,仍有可能在送到客户手中后失效。所以对ESDS元件进行电路保护性设计和包装是很重要的。在生产区域,一些接触ESDS元件的操作不能使用未经保护的电子组件(如测试夹具)。ESDS元件只有在静电防护区(EPA)内的EOS/ESD安全工作台上才可以从防静电包中取出。最好的ESD损害的防护是将防止静电的生成和消除生成的静电两者结合起来。所有的ESD防护技术和产品的原理都是基于以上两者或其中之一。

二、ESD的成因

ESD损害是静电源产生的电能作用到或过于接近ESDS元件或设备所导致的结果。静电源在我们周围随处可见。生成静电的强度取决于其特性。某些动作容易产生静电能,如:接触、分离、摩擦材料等。

大多数产生严重静电故障隐患的是绝缘材料,因为他们集中了电能而不是将电能从材料表面释放掉(见表1) 。一般的材料如塑料袋或聚苯乙烯泡沫塑料容器是严重的静电源,它们不允许在生产区域内,尤其是静电安全区/静电防护区(EPA)内使用。撕扯胶带的动作能产生20000伏的电压。甚至压缩空气冲击绝缘表面时也会产生静电。

破坏性的静电常常由附近的导体引发,如人体皮肤,并释放到组件的导体上。当携带静电荷的人体接触印板组件时就会发生以上情况。电子组件会被通过导体媒介ESDS元件的静电释放破坏。远低于人体能够感觉到的最低的静电释放(小于3500伏)仍能对ESDS元件造成损害。典型的静电压生成强度如表2。

三、ESD损害的防护

3.1警告标识

警告标识可张贴、悬挂、安放于厂房、设备、组件和包装上,用以提醒人员注意操作时造成的静电释放或电气过载损害的可能性。图1列举了较常见的标识。

标识(1)ESD敏感符号。三角形内有一斜杠跨越的手。用于表示容易受到ESD损害电子电气设备或组件。标识(2)ESD防护符号。它与ESD敏感符号的不同在于有一圆弧包围着三角形,而没有一斜杠跨越手。它用于表示被设计为对ESD敏感组件和设备提供ESD防护的器具。标识(1)和(2)用于标识对ESD敏感或具有ESD防护功能的设备、组件或容器,对其应进行相应的处理。没有ESD警告标识未必意味着该组件不是ESD敏感的。当质疑一组件的静电敏感性而定论时,必须将其作为静电敏感组件处理。

3.2防护材料

当在非静电安全环境或工作区别,必须采取措施防止ESDS元件受到静电的伤害。因此可以使用静电屏蔽料盒、包装等方式。只有在静电安全工作区,才可以将ESDS器件从其静电防护包装中取出。

了解三种不同类型的防护包装的区别是很重要的:静电屏蔽(或阻挡层包装)材料;抗静电材料;静电消散材料。静电屏蔽材料可防止静电释放穿透包装进入组件引起的损害。

抗静电材料可作为ESDS器件廉价的中转包装或暂存使用。抗静电材料在使用中不产生电荷。但是,如果发生了静电释放,它能穿透包装进入组件,导致ESDS元件的ESD损害。

静电消散材料具有足够的传导性,使电荷能通过其表面消散。离开EOS/ESD防护工作区域的部件必须使用静电屏蔽材料包装,在其材料内部通常也有静电消散材料和抗静电材料。

不要被包装材料的“颜色”误导。一般来说“黑色”包装是静电屏蔽的,而“粉红色”是抗静电的。尽管这通常是正确的,但也可能起误导作用。另外,现在市场上有许多新型的透明材料,他们可能是抗静电甚至静电屏蔽的。同时,也有可能有些在生产中使用的透明材料可能会引起ESD损害。因此,目前“颜色”不再是绝对的判断条件了。

注意:一些静电屏蔽材料和抗静电材料,以及一些防静电措施可能会影响组件、元件和材料在使用中的可焊性和工艺性能。选择对产品无影响的包装和材料操作,并遵循其供应商的指导使用。使用可溶性清洁剂清洁静电消散或抗静电材料表面会降低它们的ESD防护性能。因此要遵循制造商的建议进行清洁。

3.3防静电工作台

防静电工作台能防止在操作时尖峰脉冲和静电释放对于敏感元件的损害。为了ESD防护,必须提供一个静电接地的路径,否则就可能在设备或组件上产生静电释放。ESD安全工作站/EPA具有接地的静电消散或抗静电工作台面。对于操作人员的皮肤也应有相应的接地方法,用于消除皮肤或衣物产生的静电,防止电腕带是较好的选择。

在接地系统中必须采取措施,用于防止操作失误或设备故障时产生的电流对于操作人员的人身伤害。在接地路径中接有电阻,它可减慢放电速度,防止ESD发生源产生电火花。另外,必须调查所使用的电压,在工作台提供的对于人员电气伤害的防护。

防静电安全操作的最大接地电阻和放电时间,见表3。

可接受的工作台示例如图2。如有需要,可在某些高敏感度的场合使用空气离子发生器。离子发生器的选择、安装和使用必须保证其使用效果的正常。

工作台应杜绝静电荷生成材料,如聚苯乙烯泡沫塑料、塑料焊锡去除器、纸质保护袋、塑料或纸质的笔记本或物件夹、以及员工个人物品。

定期检查工作台/EPA,以保证其有效性。ESD的各种危害可能因不正确的接地方式或接地部位氧化造成。必须定期检查和保养工具设备以保证其正常使用。

参考文献

[1]崔强.集成电路中ESD防护研究 [D].浙江大学,2008.

[2]苗萌.ESD防护设计的若干问题研究[D].浙江大学,2012.

静电屏蔽范文第6篇

【关键词】电子产品;静电危害;静电防护

近年来随着电子产品模块化、集成化的发展,电子器件正变的越来越小,内部结构也越来越复杂,内部氧化膜逐渐变薄,在制造过程中一些微小电压就可能击穿这些电子器件。因而在当前的电子产品制造中,由于静电引造成的电子器件损伤也越来越严重,电子元件制造过程中的大多数环节中都可能产生静电,那么如何对于通过一些完善的防护措施降低静电危害,也就是众多从业人员所关注的。

一、静电的产生

静电的产生是由于物体表面正负电荷局部失衡造成的,一般而言静电产生的来源主要有三个,分别是摩擦、传导和感应。在电子产品制造过程中,焊接、组装、调试、包装等多个环节都可能产生静电。静电的产生一方面在于电子元器件本身的特点,另一方面也与生产操作人员有着重要关系,如果生产人员没有依照防静电规范进行操作,静电防护措施佩戴不齐全、生产中乱搭乱放灯都可能产生静电。由于电子器件多为导体材料,在器件接触的过程中,于静电场的作用下就可能产生静电,操作人员在组织、调试、包装等过程中,一些绝缘物体之间的摩擦也可能产生静电。电子元器件静电敏感度分为三个级别,分别是0~1999V、2000~3999V、4000~15999V,敏感度越高越易于受到静电的破坏。因而在静电防护中,也需要针对电子元器件的静电敏感度采取相应的防护措施[1]。

二、静电的危害

1.介质击穿

最然静电产的能力并不大,但是随着电子元器件介质的越来越薄,静电电压击穿电子元器件的现象也越来越普遍。静电击穿电子元器件可以分文两种,分别是硬击穿和软击穿,硬击穿是指完全击穿,造成电子元器件内部开路或者短路,这一故障是能够在出厂前被检验出来的。而在在电子元器件被击穿的事故中,其中超过90%为软击穿,也就是不完全击穿,这种类型的电子元器件击穿故障不能在制造过程中被检验出来,甚至在出厂数月后才会产生故障[2]。由此可见,虽然软击穿没有完全损害电子元器件内部结构功能,但是就危害程度而言要远大于硬击穿,由于无法及时检验出来,在出厂后可能会发生使用故障,损害产品信誉。

2.静电吸附

静电吸附是电子产品制造过程中静电危害的另一种主要形式。静电吸附主要是指电子元器件在制造过程中本身产生了静电,继而使得浮游灰尘附着在电子元器件上,这会降低芯线之间的绝缘阻抗,可能会引发器件损坏、短路等故障。由于目前电子元器件内部的结构日趋复杂,在电子产品制造过程中,一些很小的附着物都可能造成严重的故障。如果浮游物复活在电子产品的芯片上,那么造成故障的可能性也就会更大。据统计,在静电维护造成的电子产品故障中,超过30%是有静电吸附造成的。

三、静电防护措施

1.抑制起电

在电子产品制造过程中,首先应当抑制起电,避免发生摩擦起电,在生产设备方面做好相关的防静电措施,例如选择防静电物料架、防静电衣等等。生产过程中相关人员要严格遵守操作规范,禁止在生产线上乱放东西,严禁堆叠线路板,防止在生产过程中由于操作不当产生静电。在这一方面,可以加强对于操作人员的培训,组织操作人员学习相关的操作规范,特别是防静电措施,在生产管理方面,例如5S管理方法中也可以重点改善这一问题。抑制静电整体上而言是从生产制造环节防止静电的产生,如果一些电子元器件的静电敏感度较高,那么还需要进行样的无尘处理[3]。

2.静电屏蔽

静电屏蔽这一措施主要是在电子产品生产中采用导电外壳防护的措施保持防护区域内部电位相等,将静电转移到屏蔽外壳表明,在防护区域外部产生放电,以此避免内部电子元器件被产生静电。同时,还可以采取防静电金属网、防静电包装等方法对于电子元器件进行静电屏蔽,这种方法也是目前电子产品制造中较为常用的方法。采取静电屏蔽措施通常需要对于电子产品生产线进行改造,合理安排生产线防护措施和工位,静电屏蔽措施的安装以不降低生产效率或者最大程度保持生产效率为目标。

3.控制积聚

控制积聚的主要方法是将电子产品制造过程中产生的静电电荷采取接地的方式转移电荷,消除电子元器件静电。在实际应用中较为常用的有防静电工作台、防静电鞋套、防静电工作椅等。并且往往会在工作面上进行特殊的接地处理,以此实现电荷转移。应当注意的是,在控制积聚中,需要保持接地线路的完整性和安全性,生产线上的每个工位都应当进行接地处理,操作人员在生产过程中也要遵守相关规范,保证静电电荷能够实现实时转移。

4.静电中和

静电中和这一方法的主要实现途径使得空气中漂浮着大量的静电离子,使之与电子元器件表明正电荷接触后实现静电中和,消除电子元器件物体表明静电。一般使用离子风机向空气中散发静电离子,并且保持空气湿度为40%~80%,对于生产车间进行相应的处理,特别是通风设施,保持生产环境中能够漂浮大量带电离子。这种方法并不需要对于生产线进行改造,而其对于生产人员的操作要求也较低,因而比较适用于大型电子产品生产的静电防护。

四、结论

在电子产品制造过程中,静电危害是造成电子元器件故障,影响电子产品正常使用的重要原因之一,也是在电子产品制造中影响质量安全的一个不稳定因素。因而应当重视电子产品制造中的静电防护,充分认识静电产生的原理和对于电子产品的危害形式。积极采取相应的静电防护措施,灵活运用各种防静电方法,如抑制静电、静电屏蔽、控制积聚、静电中和等等,针对电子产品的生产特点,在设计、生产管理等方面严格控制静电危害。

参考文献

[1]王勇.电子产品制造中静电防护工作的探讨[J].铁路通信信号工程技术,2012,06:93-95.

[2]鲜飞.浅谈电子制造过程中的静电及静电防护[J].电子与封装,2010,02:31-34.

静电屏蔽范文第7篇

1.知道静电感应产生的原因,理解什么是静电平衡状态

2.理解静电平衡时,净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零

3.知道静电屏蔽及其应用

【重点难点】

静电平衡状态

电场中导体的特点

【教学方法】

推理归纳法、问题解决法、实验法

【教具准备】

验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干

【教学过程】

(一)复习提问

1、什么是静电感应现象?

2、静电感应现象的实质是什么?

3、在静电感应时用手摸一下导体,再移走源电荷,则导体带什么电?

+

-

-

+

+

+

-

若将导体接地则情况如何?左端接地呢?

(二)新课教学

一、电场中的导体

1、金属导体的特征:

由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成

2、静电感应现象

+

-

-

+

+

+

-

问题:在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗?

是什么作用使金属内的电子定向移动的?此移动一直进行吗?

金属导体内部有电场吗?

答:使空间电场重新分布

源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动

静电平衡状态:导体(包括表面)中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态

4、静电平衡状态下导体的特点:

⑴内部场强处处为零(不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0)

⑵导体中没有自由电荷定向移动

⑶净电荷分布在导体表面

实验证明:法拉第圆筒实验

⑷导体表面附近电场线与表面垂直

理论证明:中性导体带电后,由于同种电荷相互排斥,净电荷只能分布在表面

反证法:若内部有自由电荷,则内部场强不为0,导体就不是处于静电平衡状态

+

-

-

+

+

+

-

5、静电平衡时导体周围电场分布:

上图空间实际电场分布,不会出现虚线电场线

二、静电屏蔽

1、+

_

_

_

+

+

+

空腔导体的特点:

净电荷只分布在外表面,内表面不带电,空腔内没有电场

2、+

静电屏蔽

+

外部电场对内部仪器没有影响若将源电荷置于空腔内,则外对内没有影响,但内对外有影响

实验演示:将收音机置于金属网罩内则声音大小减小

+

若将球壳接地,则内外各不影响

3、应用

电学仪器和电子设备外面套有金属罩

通信电缆版面包一层铅皮

高压带电作业人员穿金属网衣

通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱

(三)巩固练习

+

A

B

C

例1:如图所示,在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷,试分析A、B、C三点的场强:

A.EA≠0,EB=0,EC=0

B.EA≠0,EB≠0,EC=0

C.EA≠0,EB≠0,EC≠0

D.EA=0,EB≠0,EC=0

例2:如图所示,A、B是两个架在绝缘支座上的金属球,都不带电,中间用导线连接,现用一带正电的小球C靠近B,用手摸一下B球,再撤去导线,然后移走C球,则A、B带电情况:

A

B

+

C

A.A球带正电,B球带负电

B.A球带正电,B球不带电

C.A球不带电,B球带负电

D.以上说法都不正确

+

R

L

O

q

例3:长为L的金属棒原来不带电,现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条线上,则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小,方向。

(四)小结

1、静电平衡状态下导体有什么特点?

2、静电屏蔽有哪几种情况?有哪些应用?

【布置作业】

【教后记】

1、教材并没有安排这一节的内容,但在历届高考中都有体现,所以对于这块知识原则是讲清基础知识,不追求深难偏。

静电屏蔽范文第8篇

1.知道静电感应产生的原因,理解什么是静电平衡状态

2.理解静电平衡时,净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零

3.知道静电屏蔽及其应用

重点难点

静电平衡状态

电场中导体的特点

教学方法

推理归纳法、问题解决法、实验法

教具准备

验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干

教学过程

(一)复习提问

1、什么是静电感应现象?

2、静电感应现象的实质是什么?

3、在静电感应时用手摸一下导体,再移走源电荷,则导体带什么电?

*

若将导体接地则情况如何?左端接地呢?

(二)新课教学

一、电场中的导体

1、金属导体的特征:

由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成

2、静电感应现象

*

问题:在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗?

是什么作用使金属内的电子定向移动的?此移动一直进行吗?

金属导体内部有电场吗?

答:使空间电场重新分布

源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动

静电平衡状态:导体(包括表面)中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态

4、静电平衡状态下导体的特点:

⑴内部场强处处为零(不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0)

⑵导体中没有自由电荷定向移动

⑶净电荷分布在导体表面

实验证明:法拉第圆筒实验

⑷导体表面附近电场线与表面垂直

理论证明:中性导体带电后,由于同种电荷相互排斥,净电荷只能分布在表面

反证法:若内部有自由电荷,则内部场强不为0,导体就不是处于静电平衡状态

*

5、静电平衡时导体周围电场分布:

上图空间实际电场分布,不会出现虚线电场线

二、静电屏蔽

*

空腔导体的特点:

净电荷只分布在外表面,内表面不带电,空腔内没有电场

2、+

静电屏蔽

+

外部电场对内部仪器没有影响若将源电荷置于空腔内,则外对内没有影响,但内对外有影响

实验演示:将收音机置于金属网罩内则声音大小减小

+

若将球壳接地,则内外各不影响

3、应用

电学仪器和电子设备外面套有金属罩

通信电缆版面包一层铅皮

高压带电作业人员穿金属网衣

通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱

(三)巩固练习

*

例1:如图所示,在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷,试分析A、B、C三点的场强:

A.EA≠0,EB=0,EC=0

B.EA≠0,EB≠0,EC=0

C.EA≠0,EB≠0,EC≠0

D.EA=0,EB≠0,EC=0

例2:如图所示,A、B是两个架在绝缘支座上的金属球,都不带电,中间用导线连接,现用一带正电的小球C靠近B,用手摸一下B球,再撤去导线,然后移走C球,则A、B带电情况:

*

A.A球带正电,B球带负电

B.A球带正电,B球不带电

C.A球不带电,B球带负电

D.以上说法都不正确

*

例3:长为L的金属棒原来不带电,现将一带电荷量为q的正电荷放在距棒左端R处且与棒在一条线上,则棒上感应电荷在棒内中点O处产生的场强的大小,方向。

(四)小结

1、静电平衡状态下导体有什么特点?

2、静电屏蔽有哪几种情况?有哪些应用?

布置作业

教后记

1、教材并没有安排这一节的内容,但在历届高考中都有体现,所以对于这块知识原则是讲清基础知识,不追求深难偏。

静电屏蔽范文第9篇

【关键词】化工厂;静电放电;静电导除;静电接地;静电屏蔽;人体静电

静电放电是由于摩擦、撞击等过程中产生静电电荷,在导电不良的情况下,电荷积聚,达到一定电量,形成很高的电位;当带电体与不带电体或静电电位差很大的两带电体接近时,如果间隙足够小,静电电压足以击穿间隙的介质(如空气)时,就会产生火花放电。在化工品的某些生产过程中,因为生产加工、储运、设备、管道、操作工具及人体等,有可能产生和集聚静电,在放电时,由于强烈的电压和电流,产生的火花能量足以使部分火工品开始爆炸,并引起周围大量火工品的燃烧、爆炸。

长期以来,静电导除一直是化工厂设计中离不开的话题。由于人们对静电的产生原因及其消除方法还没有完全掌握,致使由静电放电造成的化工厂事故时有发生,给化工厂带来了经济和人员的巨大损失。随着国家对化工厂安全生产的进一步加强,静电导除问题成为困扰在火工品生产、贮存、运输中的一大难题。为了防止和减少静电伤害,保障化工厂安全生产,在化工厂设计中,贯彻预防为主的方针,采取防静电措施,做到技术先进、经济合理、安全适用。

化工厂的防静电设计,应由工艺、配管、设备、储运、通风、电气等专业相互配合,综合考虑,并采取下列防止静电危害措施:

1.使静电荷尽快对地泄漏

a.在存在静电引爆危险的场所,所有属静电导体的物体必须接地。对金属物体应采用金属导体与大地作导通性连接,对金属以外的静电导体及亚导体则应作间接接地。

b.静电导体与大地间的总泄漏电阻值在通常情况下均不应大于106Ω。每组专设的静电接地体的接地电阻值一般不应大于100Ω;在山区等土壤电阻率较高的地区,其接地电阻值也不应大于1000Ω。

c.对于某些特殊情况,有时为了限制静电导体对地的放电电流,允许人为地将其泄漏电阻值提高到不超过109Ω。

d.改善环境、增加湿度。因为当空气的相对湿度在65%以上时,物体表面往往会形成一层薄薄的水膜,水膜能溶解空气中的二氧化碳,使表面电阻率大大降低,静电荷就不易积聚。

e.生产工艺设备应采用静电导体或静电亚导体,避免采用静电非导体。

f.对于高带电的物料,宜在接近排放口前的适当位置装设静电缓和器。

g.在某些物料中,可添加少量适宜的防静电添加剂,以降低其电阻率。

h.在生产现场使用静电导体制作的操作工具,应予接地。

2.避免静电荷大量产生

a.根据静电起电的规律,对接触起电的有关物料,尽量选用在带电序列中位置较邻近的,或对产生正负电荷的物料加以适当组合,达到起电最小的目的。

b.在生产工艺的设计上,对有关物料尽量做到接触面积、压力较小,接触次数较少,运动和分离速度较慢以及减小处理规模等。

3.静电屏蔽

3.1定义或解释

①用一个空腔导体把外电场遮住,使其内部不受外电场影响,这叫做外静电屏蔽。

②用一个接地的空腔导体,隔离腔内、外静电场的影响,这叫做全静电屏蔽。

3.2说明

上述两种讲法,分别为外屏蔽和全屏蔽。空腔导体在外电场中处于静电平衡,其内部的场强总等于零。因此;外电场不可能对其内部空间发生任何影响。

如果空腔导体内有带电体,在静电平衡时,它的内表面会产生异号等量的感应电荷,而外表面将产生同号等量的感应电荷。如果外壳不接地则外表面将有等量的感应电荷,此时感应电荷的电场将对外界发生影响,这时空腔导体只能阻止外电场对其内部的影响,而不能阻止其内部带电体对外界的影响,所以叫做外屏蔽。如果外壳接地,即使内部有带电体存在,这时内表面感应电荷与带电体所带电荷的代数和为零,而外表面产生的感应电荷将由接地而流入大地,外界对壳内无法影响,而内部带电体对外影响也随之消除,这种屏蔽叫做全屏蔽。

4.人体及服装静电防护

人体对静电来说,可视为导体,所以只要人体接地即可防止带电。但是,由于作业者通常不停留在一定的场所,因步行和作业动作而继续带电。据有关资料介绍,在一般情况下,人体静电能量的最大值应以12.3毫焦耳计算,相当于人体电容是280微微法时,电压为9.4千伏,但也有的认为人体静电应以400微微法、电压15千伏计算,对应的能量是50毫焦耳。而对于某些火工危险品100~300微焦耳的能量就可使其发火。因此人体动作所产生的静电在火工品生产中是不容忽视的问题。操作人员在可能产生静电危害的场所,应采取下列措施:

a.应正确使用各种防静电防护用品(如防静电鞋、防静电工作服、防静电手套等),不得穿戴合成纤维及丝绸衣物。

b.操作人员应徒手或徒手戴防静电手套触摸接地金属物体后方可进入工作场所。

c.禁止在爆炸危险场所穿脱衣服、帽子或类似物。 [科]

【参考文献】

[1]常规兵器工业安全技术事故丛书,国防工业出版社,2002.

[2]石油化工静电接地设计规范SH 3097-2000,国家石油和化学工业局,2000.

静电屏蔽范文第10篇

【关键词】抗干扰技术;广播节目;电子设备

如今我们可以收到各种各样的广播节目,这些节目大大丰富了我们的生活。不仅可以使我们方便的获得社会上的各种各样的信息,而且也使我们在紧张的社会生活中得到放松。但在各种无线数据传输的过程中会受到各种各样的信号干扰,极大的影响了广播信号的传输和接收。由于现在的广播电子设备都是由集成电路构成的[1],这些可以极大的提高效率,但却造成了广播设备抗干扰能力的下降。因此就需要对一些新的抗干扰技术进行研究以达到降低干扰的目的。

1产生干扰的原因

由于广播电子设备是由各种电子元器件构成的。而在电子技术中,伴随着设备的运行会有各种各样的无用信号的产生,这些无用信号有些对电子设备本身就会造成损害。这些信号的产生有些可能来自设备内部也有些可能是受到外部因素的影响。这种干扰通常是由电磁原因造成的,这些原因有些是由于元器件自身的或自然界的自然干扰,还有一些是来自电网、电器设备的人为干扰。干扰产生的一般原因主要是分布电容造成的静电耦合;互感效应引起的电磁耦合;各种电阻引起的阻抗耦合和绝缘不良导致的漏电流耦合等[2]。形成干扰主要有三个要素,即要有干扰源的存在,同时存在耦合通道和对噪声敏感的接收通道。所以,基于此,相应的抗干扰措施也就有三种,即尽可能的避开干扰源,破坏各种原因引起的耦合通道和降低电路的噪声敏感性。干扰的存在有三种类型,分别是脉冲型,起伏型和最常遇到的正弦型。其中起伏型主要是设备子自身造成的,另外两种是由外部原因造成的。

2抗干扰的重要性

广播设备应用了大量的电子设备,尤其是采用集成电路。这些集中电路极大的减小了广播设备的体积和重量,并且提升了广播系统的信号传播性能。同时也降低了设备的电压供给,减小了能耗。但却存在很严重的干扰问题,由于集成电路使用的是弱电信号,由于弱电信号不像强电信号一样抗干扰能力强。因此造成了设备极易受到各种各样的干扰,极大的影响了广播节目的传输和接收。这些干扰的出现一方面会导致系统运行出错,使得节目无法传输,另一方面也会对各种半导体器件、整流器和变压器造成损坏。即使一些电子器件不会由于干扰的产生而损坏,但也会造成电子器件寿命的降低。因此抗干扰技术的发展对广播信号具有很重要的作用[3]。

3抗干扰技术的实现

3.1必要的接地措施

接地是一种有效的抗干扰方法,同时也是保障安全的一个重要措施。它可以为电子设备的信号提供一个基准电位,还可以有效的对静电进行屏蔽。因此选择正确的接地点和接地方式对电子设备抗干扰有很大的意义。什么才是正确的接地?其实接地就是用导线将电子设备的等势点和等势面与相关点连在一起,构成一个基准电位。其中接地的方式可以根据具体的设备采用合适的接地方式。常用的接地方式有一点接地和多点接地。一点接地的好处是本身结构简单而且经济。另外还具有很高的抗干扰能力。这种方式常用在数字电视节目中。多点接地主要是对高频信号,其可以有效的减小分布电容的影响。

3.2广播站的抗干扰措施

在广播站进行信号的传播时也可以采用一系列的有效措施来抑制干扰。广播节目在广播时可以加大发射功率,利用大功率来降低干扰信号,在传播广播电视节目时尽量使用多路多载波信号,少使用单路单载波信号,并且使转发器工作在饱和状态,利用转发器的饱和点强信号来抑制很弱的干扰信号。另外在播出节目是尽量是数字方式,少用或不用模拟方式。这是由于模拟电视信号会将干扰信号和节目信号同时播出。在数字信号传输的过程中,可以对数字信号进行加密处理,可以使用户避免接收到非法的信号内容,降低干扰。3.3有效的电磁屏蔽屏蔽技术是一种有效的隔离电磁干扰的方法。常用的屏蔽方法有静电屏蔽,电磁屏蔽和磁屏蔽。3.3.1静电屏蔽静电屏蔽可以有效的防止电场耦合干扰,同时还能降低静电对设备的损害。静电屏蔽的实现很简单,用一个钢网将电子设备包起来就可以。静电屏蔽可以将寄生电容通过钢网将其短接到地,以此来到屏蔽干扰的作用。3.3.2电磁屏蔽电磁屏蔽主要是针对高频电路来说的,高频电路由于具有很强的电磁耦合,这是由于交变的磁场可以产生交变的电场,反之亦然。针对这种电磁耦合,通过电磁屏蔽可以很好的切断磁场和电场的相互转化。起到降低干扰的作用。3.3.3磁屏蔽磁屏蔽主要是针对恒定磁场和低频磁场来说的,由于低频磁场和恒定磁场会产生寄生电磁耦合和磁感应,这些会对信号的传播造成一定的干扰,磁屏蔽一般是用高磁导率的材料制作成屏蔽罩来进行屏蔽。

4电路的抗干扰设计

在电路设计中,可以对电路进行一定的优化来降低系统的干扰。比如在电路设计中,采用单地原则,即一个电路中只有个接地点。在信号电路为一点接地时,低频信号线也应该是一点接地,这样可以消除屏蔽层的耦合电压。例如在一个不接地的信号源和不接地的放大器相连时,输入端的屏蔽层要连在放大器的公共端。另外在设计电路板的过程中,对地线要进行一定的优化处理,地线要尽量粗,面积大。对于复杂的电路系统设计,对地形可以采用树状的结构进行分布。5结语广播电子设备中的抗干扰技术对节目信号的有效传输具有重要的作用。它是广播电子设备顺利运行的重要保障。因此有必要对广播电子设备的抗干扰技术进行研究,通过分析产生干扰产生的原因。从产生干扰的根源出发,寻找合理有效的措施去抑制和降低干扰,本文通过对产生干扰的根源进行了一些研究,并提出了一些降低干扰的具体措施。这些措施既有针对电子设备的自身产生的干扰也有针对从外部产生的干扰。通过这些具体的措施来降低广播电子设备的干扰,提高广播节目信号的有效传输,给人们的生活带来更多的便利。同时也促进我国广播事业的发展。

参考文献:

[1]王道春.浅谈广播电子设备中的抗干扰技术[J].网友世界•云教育,2014(10):17.

[2]李云龙.电子通信工程中设备抗干扰有效措施研究[J].移动信息,2015(7):18.

[3]徐博.电子通信设备的接地技术探究[J].数字通信世界,2015(7):29.

上一篇:黄金首饰范文 下一篇:抗静电范文