Beskyttende dæmpning

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning

Afskærmningsdæmpningen er en dimensionsløs målevariabel, der kvantificerer effektiviteten af afskærmning . Mens afskærmningen er en teknisk foranstaltning, er afskærmningsdæmpningen et mål for kvaliteten af ​​et skjold med hensyn til elektromagnetisk kompatibilitet . Skærmen overtager funktionen - z. B. ifølge princippet om Faraday -buret - for at beskytte et rumligt område, det omgiver mod et eksternt elektrisk felt , registreres dets effektivitet med afskærmningsdæmpningen. Afskærmningsdæmpningen beskriver også den beskyttende virkning mod magnetfeltet og det elektromagnetiske felt . I tilfælde af afskærmede kabler er afskærmningsdæmpning også ofte specificeret, men den sædvanlige, teknisk entydige målte variabel til registrering af et kabels afskærmningseffekt er overførselsimpedans eller forældet koblingsmodstand.

MIL-STD 285, det militære forsvarsudstyrs standard VG 95370, del 15 eller den amerikanske standard NSA 65–6 definerer fælles målemetoder til afskærmning af dæmpning. IEEE-STD 299 erstattede MIL-STD 285 i 1997.

definition

Afskærmning dæmpning er defineret som forholdet mellem den effekttæthed S 1 ved et punkt i rummet, før en filtret anbringes til effekttæthed S 2 ved samme punkt i rummet efter en skærm er blevet indført. Effektdensiteterne har enheden W / m². Afskærmningsdæmpningen er dimensionsløs og udtrykkes normalt i logaritmiske enheder i decibel . I decibel følger for afskærmningseffektiviteten ( se for afskærmningseffektivitet ):

Overført til den elektriske feltkomponent E , lyder formlen:

Overført til magnetfeltkomponenten H , lyder formlen:

Det antages, at Poynting -vektoren S , med feltstørrelserne E og H for tværgående elektromagnetiske felter via ligningen

er i familie med hinanden. Denne begrænsning er fastsat i MIL-STD 285 med henvisning til den bølge impedans det elektromagnetiske felt.

Beskyttelsesdæmpningen bestemt i henhold til ovenstående ligninger består af bidragene fra refleksionen af en elektromagnetisk bølge , absorptionen af bølgen i et afskærmningsmateriale og den multiple refleksion i materialet. Forudsat en plan bølge, ville størrelsen med indeks 1 være hændelsesfeltstørrelsen, størrelsen med indeks 2 ville være feltstørrelsen transmitteret gennem skærmen. Deres forhold giver afskærmningsdæmpningen, som er repræsenteret i ligningerne i logaritmisk måling. I alle tre af ovenstående ligninger vedrører indekset 1 feltet uden og indekset 2 feltet med afskærmning på samme sted i rummet.

Placeringsafhængighed

Størrelserne med indeks 2 er inden for det afskærmede område. Afhængig af skærmtypen kan der være betydelige afvigelser fra den sidstnævnte ligning for størrelserne inden for skærmen, for så kan skærmens indflydelse, f.eks. B. ved sin geometri eller ved åbninger i skærmdækslet kan et tværgående elektromagnetisk felt ikke nødvendigvis antages i alle tilfælde. Afskærmningsdæmpningen er derfor meget placeringsafhængig og kan variere betydeligt inden for en afskærmningsindretning. Det er derfor bydende nødvendigt at bestemme det sted, hvor afskærmningsdæmpningen inden for afskærmningen skal bestemmes. Almindelige metoder definerer midtpunktet på en skærmfacilitet som referencepunkt. Som forventet er dæmpningen dog størst der, så dette valg af sted ofte ikke er egnet til at identificere et svagt punkt i skjoldet. Målereglerne foreskriver også afstande mellem en meter og tredive centimeter fra skærmvæggen til måleplaceringen.

Effektiviteten af ​​et skjold og indflydelse på afskærmningsdæmpningen

For at forklare de mekanismer, der fører til nedbrydning af afskærmningsdæmpningen, forklares virkningen af ​​et skjold kort. Mere detaljerede repræsentationer af virkemåderne kan findes under søgeordet afskærmning (elektroteknik) . Beskyttelsesdæmpningen kvantificerer effekten af ​​et skjold mod elektriske, magnetiske eller elektromagnetiske felter. De virkemåder af skjolde mod sådanne felter er kort opsummeret nedenfor.

Afskærmning af et lavfrekvent elektrisk felt

I forhold til elektrostatiske felter og lavfrekvente elektriske felter fungerer en elektrisk ledende skærm efter Faraday-burets princip.

Beskyttelse af et lavfrekvent magnetfelt

En skærm virker mod lavfrekvente magnetfelter på grund af skærmmaterialets høje permeabilitet , hvilket betyder, at den magnetiske fluxdensitet er koncentreret i skærmmaterialet. En afløbstråd med lav impedans eller koaksialkabelafskærmning skaber et magnetisk afskærmning, fordi strømmen induceret i lavimpedanswiren modvirker det spændende magnetfelt med sit magnetfelt. Denne mekanisme fungerer kun med kabelafskærmningen eller afløbskablet fastgjort på begge sider, fordi der ikke kan strømme strøm, når skærmen er fastgjort på den ene side.

Beskyttelse af et elektromagnetisk felt

Sammenlignet med højfrekvente elektromagnetiske felter virker en elektrisk ledende skærm mod den elektriske feltkomponent i henhold til Faraday-burets princip. Sammenlignet med højfrekvente magnetfeltkomponenter virker en skærm på basis af udligningsstrømme, som igen genererer et modsatrettet felt, der kompenserer for den eksterne indfaldende magnetfeltkomponent (se Lenz's regel ). Så en kompenserende strøm kan flyde, z. B. Kabelskærme kan tilsluttes i begge ender. Med stigende frekvens øges afskærmningsdæmpningen på grund af hudeffekten i afskærmningsmaterialet, som holder feltet trængende ind i afskærmningsvæggen væk fra skærmens inderside. Skærme kan også bestå af tabsgivende materialer, der omdanner det elektromagnetiske felts energi til varme.

Nedbrydningsmekanismer

Beskyttelsesdæmpningen forringes af åbninger (lækager) i skærmen. Disse omfatter f.eks. Snævre huller, hvor den maksimale ekspansion (spaltelængden) dominerer den maksimale nedbrydning af afskærmningsdæmpningen. Den faktiske feltindtrængning ved en blænde til den ideelt ledende skærm er proportional med overfladestrømmen, der etableres på åbningens sted på grund af anvendelsen af ​​feltet. Reducerede skærmvægtykkelser og dermed forkortede, mindre dybe åbninger reducerer også skærmdæmpningen.

Endvidere er en afskærmningseffekt forringet af den reducerede elektriske ledningsevne af et afskærmningsmateriale eller, i forhold til lavfrekvente magnetfelter, af en lav permeabilitet af afskærmningsmaterialet.

Sammenlignet med højfrekvente elektromagnetiske felter er en skærm generelt svækket betydeligt, hvis der ikke kan strømme en udligningsstrøm, f.eks. B. med ensidig afskærmning på et afskærmet kabel. Et skjold har da kun en kapacitiv effekt, mens den afgørende uønskede induktive kobling af magnetfeltkomponenten virker direkte på de afskærmede enheder eller ledere.

Beskyttelseseffekten forringes også, hvis der er utilstrækkelig absorption i et tabende materiale.

Målemetode

Kendte standarder for målemetoder til bestemmelse af afskærmningsdæmpningen er

  • MIL-STD-285: 1956 [1] , som er blevet ophævet siden 1997 og er blevet erstattet af IEEE 299 [2] [3] standarden, men som ofte stadig bruges,
  • det militære forsvarsudstyr standard VG 95370, del 15, [4] eller
  • den amerikanske standard NSA 94-106 (efterfølger til NSA 65-6). [5]

litteratur

  • H. Kaden: Eddy -strømme og afskærmning inden for kommunikationsteknik . 2., fuldstændig omarbejde. Udgave. Springer Verlag, 2006, ISBN 3-540-32569-7 (første udgave: 1959).

Individuelle beviser

  1. ^ Militær standard MIL-STD-285 ( erindring fra 14. juli 2007 i internetarkivet )
  2. Arbejdsgruppe for elektromagnetiske afskærmningskabinetter:IEEE 299-2006 - IEEE -standardmetode til måling af effektiviteten af ​​elektromagnetiske afskærmningskabinetter. I: Standardforeningen. IEEE, 28. februar 2007, adgang til 2. maj 2021 .
  3. Hans A. Wolfsperger: Fejlfinding i afskærmede rum. emv GmbH, 2003, tilgås den 2. april 2021 .
  4. NA 140-00-20 AA Elektromagnetisk kompatibilitet (EMC): VG 95370-15: 2019-07-Elektromagnetisk kompatibilitet for og i systemer-Del 15: Testmetoder til koblinger og afskærmning. I: Elektroteknik Standards Office (NE). DIN, juli 2019, tilgået den 2. maj 2021 .
  5. ^ NSA-94-106: Test af RF-afskærmningseffektivitet. Emctest Technologies, adgang 2. maj 2021 .