какие материалы используют при создании поглощающих экранов

Экранирование радиоэлектронной аппаратуры как метод обеспечения электромагнитной совместимости

Финансовые и временные затраты на экранирование РЭА возрастают экспоненциально с увеличением размеров устройства и приближением момента сдачи изделия. При этом цена просчета, совершенного в начале проектирования, на этапе сдачи изделия может сравняться с его стоимостью. В качестве практического примера возьмем изделие, представляющее собой набор оборудования, установленного в морской контейнер. В целом к изделию предъявляются жесткие военные требования по излучаемым помехам в широком частотном диапазоне. Однако данные требования не были учтены в ходе проектирования контейнера. В результате в конструкции не создан надежный контакт по периметру дверей, не установлены фильтры ввода питания, оценочный коэффициент экранирования вентиляционной решетки недостаточен для обеспечения заданного в ГОСТе коэффициента экранирования. По предварительной оценке, переделка контейнера, с учетом сроков сдачи изделия в эксплуатацию, превышает стоимость самого контейнера. Именно поэтому необходимо тщательно планировать помеховую обстановку изделия, применяя экраны, фильтры и поглощающие материалы.

Рассмотрим взаимодействие электромагнитной волны с экраном (рис. 1) и определение коэффициента экранирования. В общем случае коэффициент экранирования К_э — это отношение интенсивности электромагнитного поля, измеренной до установки непрерывного бесконечного экрана и после его установки. Формулы для расчета взаимодействия при измерении напряженности поля в различных величинах:

где Е₁ — падающая волна; Е₂ — прошедшая волна; Е₃ — поглощенная волна; Е₄ — переотраженная волна; Е₅ — отраженная волна.

Рис. 1. Взаимодействие электромагнитной волны с экраном

От каждой границы раздела сред совершается отражение электромагнитной волны, а в толще материала происходит поглощение. На высоких частотах коэффициент экранирования определяется в основном коэффициентом отражения Е₅, который для электромагнитного поля близок к 100% и растет с повышением частоты и проводимости материала. Коэффициент отражения связан с генерацией в тонком приповерхностном слое токов той же частоты, что и воздействующее поле и, следовательно, с генерацией поля противоположной направленности. Поглощение Е₃ связано со скин-эффектом — протеканием токов высокой частоты в тонком приповерхностном слое проводника. Толщина скин-слоя убывает с ростом частоты и проводимости и увеличивается с повышением магнитной проницаемости. Например, для 50 Гц — 1 см; для 5 кГц — 0,1 см; для 0,5 МГц — 10 мкм; для 2,4 ГГц — 1,67 мкм. Таким образом, для эффективного экранирования высоко­частотных полей достаточно иметь тонкий экран из материала с высокой проводимостью и низкой магнитной проницаемостью.

Напротив, для экранирования постоянных магнитных полей и низкочастотных электромагнитных полей, где преобладает магнитная составляющая, необходимы материалы с высокой магнитной проницаемостью. Чем выше магнитная проницаемость материала, тем выше коэффициент экранирования.

Рис. 2. Расчетные значения потерь на отражение и поглощение

Таблица. Примеры металлов и сплавов

Экранирование постоянного магнитного поля

Экранирование высокочастотного электромагнитного поля

Источник

Защита от воздействия электромагнитного излучения

Электромагнитное излучение окружает человека повсюду: оно присутствует не только вблизи электромагнитных установок, но и вблизи любой бытовой техники, телеаппаратуры, исходит от сотовых телефонов и других приборов, ставших частью повседневной реальности. Нормальный уровень излучения составляет 0,2 мкТл, однако в городе его уровень значительно превышает норму: так при обычной поездке в метро человек испытывает воздействие излучения, интенсивность которого составляет 300 мкТл.

Электромагнитное излучение оказывает негативное влияние на здоровье человека, поэтому сегодня важным является вопрос о защите от него и снижении вреда. Существует несколько способов сокращения интенсивности воздействия.

Способы уменьшения излучения

Для защиты персонала предприятий могут применяться несколько основных способов минимизации вреда:

1. Уменьшение излучения. Для этого на предприятиях с большим количеством оборудования уменьшают напряженность и плотность потока электромагнитного поля. Вводятся режимы запуска и отключения оборудования.

2. Экранирование рабочих мест сотрудников для уменьшения негативного влияния излучения. В качестве экранов применяются металлические листы толщиной минимум 0,5 мм, они изготавливаются из материалов с высокой электрической проводимостью. Такие экраны требуют обязательного заземления. Для максимальной эффективности применяется несколько экранирующих ступеней: экраны устанавливаются для всего источника в целом, для генерирующего контура, для рабочих контуров.

3. Установление санитарно-защитной зоны вокруг предприятий, являющихся мощными источниками электромагнитного излучения. В таких зонах нельзя строить жилые дома и другие городские сооружения.

4. Использование средств индивидуальной защиты для персонала: такие средства призваны минимизировать вред от источника. В числе СИЗ, защищающих от статического электричества, специальные защитные халаты, фартуки, комбинезоны, такие средства индивидуальной защиты снабжаются заземлением. В материал вшиваются тонкие металлические нити, в шлемы дополнительно устанавливаются очки. Органы дыхания защищаются проволочной сеткой.

5. Сокращение пребывания в зоне электромагнитного воздействия. Для этого на предприятиях вводится режим работы вблизи оборудования, необходимо строгое соблюдение временных интервалов.

Избыточное электромагнитное излучение высокой интенсивности приводит к ухудшению самочувствия работников: появляется головная боль, слабость, чувство усталости, со временем постоянное воздействие приводит к серьезным заболеваниям.

Принцип работы отражающих и поглощающих экранов

Отражающие экраны, сделанные из металлической сетки, образуют вихревые токи под действием электромагнитного поля. Амплитуда наведенного вторичного поля примерно соответствует амплитуде экранируемого ЭМП, и при этом их фазы противоположны. При сложении данных полей образуется результирующее поле, быстро затухающее в материале экрана, и тем самым обеспечивается минимальное вредное воздействие на окружающих.

Металлизированные экраны для максимальной эффективности окрашивают специальными красками, изготовленными с использованием коллоидного серебра и порошкового графита. Также для получения экранирующего эффекта применяются пленочные и тканевые материалы, снабженные металлизированным покрытием.

Для создания окон и смотровых иллюминаторов с отражающими свойствами применяется специальное стекло: на его поверхности находится тонкая прозрачная оксидная пленка. Такая пленка изготавливается на основе меди, серебра, алюминия или других металлов: она не затрудняет обзор, но при этом препятствует прохождению электромагнитного излучения и минимизируют его вред для персонала. Все экранирующие экраны обязательно снабжаются заземлением: оно должно обеспечит уход в землю образовавшегося заряда.

Также для минимизации ЭМИ применяются поглощающие экраны: они изготавливаются из материалов, способных задерживать излучение. В числе таких материалов резиновые коврики, волокнистая древесина, поролоновые листы и многое другое. Для уменьшения излучения от предприятий используются лесополосы, которые также способны уменьшать вредное воздействие, играя роль поглощающего экрана.

Резонатор Грачева для защиты от различных видов излучения

Еще один способ минимизации негативного воздействия ЭМИ – использование специальных приборов. Наиболее эффективным среди них признан резонатор Грачева: он относится к средствам индивидуальной и групповой защиты от электромагнитного и психотронного излучения. Такой прибор представляет собой стеклянную ампулу, заполненную ледниковой водой эталонного изотопного состава. Она помещена в ударозащитную оболочку и снабжена обвязкой колебательного контура с квантовым микроконтроллером.

Данный прибор способен поглощать радиоволновое излучение широкого спектра, предотвращая его негативное воздействие на человека. Такое устройство применяется для зашиты от вредного воздействия нескольких видов излучений:

1. Электромагнитные волновые шумы электронного оборудования и радиоприборов.

2. Излучение сотовых телефонов и вышек связи, являющихся мощными источниками ЭМИ.

3. Излучение от электропроводки и линий электропередач высокого напряжения.

Радиус нормализованной волновой среды достигает 3 метров от прибора. Нахождение в такой среде обеспечивает защиту от целого ряда заболеваний, в том числе от развития раковых опухолей, болезней нервной системы и не только. Для наибольшей эффективности прибор необходимо носить в вертикальном положении или максимально приближенном к вертикальному, стационарное размещение рекомендовано на высоте 1,5 метра. На территории можно размещать несколько приборов с шагом до 10 м.

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Источник

Поглощающие экраны

Принцип действия всех экранов, кроме поглощающих, основан на отражение энергии ЭМП.

Защитное действие поглощающего экрана обуславливается наведением в экране токов Фуко, которые в свою очередь, наводит в экране вторичное поле, по амплитуде почти равное, а по фазе – противоположное экранируемому полю. В результате их сложения суммарное поле быстро убывает, проникая в экран на незначительную глубину.

Экран должен быть электрически герметичен, а контактирующие поверхности его частей должны иметь антикоррозийнное покрытие и плотно прижиматься друг к другу по всему периметру. Для соединения двух сеток используются резиновые прокладки, обернутые в 2–3 слоя медной фольгой и латунной луженой сеткой. Характеристики поглощающих экранов, рекомендуемых для покрытия экранизирующих ограждений приведены в табл. 13.

Специальные материалы для изготовления средств защиты
от облучения ЭМП

Наименование материала	Тип, марка	Ед. изм.	Вес 1 м 2 материа­ла, кг	Размеры, мм	Рабочий диапазон волн, см	Коэффициент отражения мощности, %	Ослабление проходящей мощности, %
Экранирующие материалы стеклорадиозащиты с окислометаллической плен­кой	ВТУ РЗ-ГИС 1-65	от 300¸500 до 2000	0,8–150
Ткань х/б с мик­ропроволокой	арг. 7289 СТУ-36 12-199-63	погон м	толщина 4, 5, 6	0,8–100
Радиопоглощаю-щие матери­алы, резиновые коврики	В2Ф2, В2ФЗ ВКФ1	кг кг кг	4–5 3,5-4	345´345 толщина 11–14 включая шипы	0,8–4 0,8–4
Магнитоди-электрические пластины	ХВ- 0,8–2,0 3,2–4,4 6,2–8,5–10,6	кг	3–9	345´400	0,8–2,0 3,2–4,4 6,2–8,5 10,6
Поглощающие пластины	СВЧ-0,68	м 2	18–20	100´100´40	15–200	3–4
Поглощающий материал	ВТУ 0,1–66; ЛУЧ-100; ВТУ 0,2–68	м 2 м 2 м 2	19–21 38–41,6 38–41,6	1750´1000 1750´1000 1750´1000	0,8–20 0,8–40 0,8–40

Экраны могут быть использованы для экранирования помещения, источника излучения, рабочего места.

Все экраны должны быть тщательно заземлены, также как и при защите от статического электричества:

r_заз должны быть порядка 100 Ом.

Источник

Шумозащитные экраны: конструкция и особенности

Шумозащитный экран — конструкция, которую возводится как правило вдоль крупных дорог с большим движением, для того чтобы снизить уровень шума, воспроизводимый движущимся потоком машин. Экраны используются для ограждения не только автострад, но и железнодорожных путей, проходящих по населенному пункту, а также для снижения шумового загрязнения от производственных объектов, находящихся вблизи жилого района.

Такое решение способно снизить уровень шума на 30-40 дБ. Таким образом их применение оправдано на любом объекте, где есть необходимость оградить жителей от шума.

Конструкции экранов

Конструкция экрана во многом зависит от материала, который использовался при его создании. Но основная идея все равно заключается в следующем:

Кроме отличий непосредственно самого шумозащитного листа, конструкция может различаться видом стойки, которые можно разделить на прямые, изогнутые и фигурные.

На самом деле изготавливать шумозащитные экраны допустимо из самых различных материалов. Высота ограждений достигает 8 метров, но не более. Использование прозрачных материалов обусловлено необходимостью обеспечения видимости на трассе и тем самым обеспечить безопасность на дороге.

Также выбор в пользу прозрачных экранов обусловлен тем, что подобное решение позволяет создавать эстетически привлекательные конструкции, способные гармонично вписаться в общую архитектуру и дополнить картину привлекательным видом. При этом ограждения могут быть не только полностью прозрачными, но и иметь непрозрачные вставки.

Чтобы обеспечить более качественную звукоизоляцию применяют недорогие материалы, такие как базальтовая или стеклянная вата. Допустимо применение пенополистирола.

Расстояние между опорами не должно превышать пяти метров, они считается наиболее оптимальным для таких сооружений. Металлические детали, входящие в состав конструкции, перед установкой проходят обработку специальными составами, предотвращающими коррозию.

При этом монтируются подобные конструкции в зависимости от расположения. В некоторых случаях предусмотрены ворота и калитки для пешеходов.

Какие звукопоглощающие материалы лучше использовать, узнайте здесь.

Какую аппаратуру нужно использовать для измерения шума, читайте здесь.

Преимущества и недостатки экранов

Как и любое решение, шумозащитные экраны обладают рядом не только преимуществ, но и недостатков. К первым можно отнести следующее:

Несмотря на немалое количество положительных моментов, есть и некоторые недостатки.

Исходя из вышеперечисленных нюансов, можно сделать вывод о том, что несмотря на огромную пользу шумозащитных экранов, их установка считается оправданной только в действительно необходимых случаях.

Разновидности шумозащитных экранов

Шумозащитные экраны бывают нескольких видов, которые определяется их функциональными возможностями: звукоотражающие, звукопоглощающие и комбинированные. Каждый из них имеет свои особенности.

Стоит отметить, что сегодня шумозащитные экраны используются не только для обеспечения тишины населению, проживающему вблизи оживленных дорог или железнодорожных путей. Часто встречаются решения в которых подобными ограждениями обносятся загородные дома, что позволяет не только исключить проникновение на территорию участка постороннего шума, но и изолировать окружающих от шума, исходящего изнутри территории.

Источник

СОЗДАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕД

ВЕСТНИК АКАДЕМИИ ВОЕННЫХ НАУК

действительный член АВН, д.т.н.,

член-корреспондент АВН, профессор

СОЗДАНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ПОГЛОЩАЮЩИХ СРЕД

Искусственные материалы, из которых можно выполнять покрытия со специфическим слабым отражением и большим поглощением в СВЧ-диапазоие вызывают интерес, например, в связи с защитой от излучения персонала, обслуживающего мощную СВЧ-аппаратуру, в задачах измерений полей и во многих других случаях. В рамках указанных задач можно рассмотреть проблему создания предельно легких поглощающих экранов (например, с типичной рабочей площадью от 10 до 100 м2). Прообразом таких сред могут служить пылевые облака, состоящие из фрактальных кластеров, т.е. частиц с рыхлой структурой. Массовая доля кластеров, взвешенных в воздухе, может быть незначительной, поэтому облако как среда характеризуется коэффициентом преломления п

В качестве имитатора кластера можно рассматривать искусственное полимерное волокно, содержащее диспергированный проводящий материал в виде наполнителя. Следует ожидать, что при объемной доле наполнителя >

20% часть проводящих частиц соединяется мостиками проводимости, в этом случае возникают проводящие участки, которые распределены вдоль нити случайным образом. В другом варианте можно использовать в качестве основы стеклянные нити, на которых по технологии низкотемпературной металлизации созданы проводящие участки.

Распределяя нити с проводящими участками в некотором объеме, можно имитировать облако кластерных частиц. Если расстояния между нитями меньше длины волны, то среду можно считать квазиоднородной. Эффективная диэлектрическая проницаемость среды в этом случае удовлетворяет оценке

Оценки эффектов поглощения можно получить, приписывая среде эффективную проводимость о. Уравнения Максвелла для проводящей среды с диэлектрической проницаемостью ε

ε 0 записываются в виде [31:

Физически ясно, что отражение волны при переходе в проводящую среду слабое, если индуцируемые в среде токи (поляризации или проводимости) слабо возмущают поле падающей волны. Следовательно, для выполнения нужного свойства необходимо в (3) выполнить условие

Соотношения (4) и (5) позволяют сформулировать количественные требования к поглощающей среде. Оценка длины поглощения (5) основана на предположениях: а) поляризация среды полем ЭМ волны незначительна, б) токи проводимости малы в смысле (4), и поглощение излучения можно учесть по теории возмущений. Первое предположение может быть выполнено для всего СВЧ-диапазона. Очевидно, (4) нарушается при достаточно малой граничной частоте ωmin. Для некоторой частоты ωmax длина волны сравнивается с размером неоднородностей, и модель однородной среды становится некорректной. Т.о., в рабочем диапазоне частот ωmin

Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

Источник