静电屏蔽 静电屏蔽 静电屏蔽-静电屏蔽,静电屏蔽-正文

静电屏蔽是排除或抑制静电场干扰的措施。在工程技术中,如果需要屏蔽的区域较大,还可采用金属屏蔽网,也有良好的屏蔽效果。导体的外壳对它的内部起到“保护”作用,使它的内部不受外部电场的影响,这种现象称为静电屏蔽。法拉第曾经冒着被电击的危险,做了一个闻名于世的实验――法拉第笼实验。法拉第把自己关在金属笼内,当笼外发生强大的静电放电时,什么事都没发生。

静电屏蔽 静电屏蔽 静电屏蔽-静电屏蔽,静电屏蔽-正文

静电屏蔽_静电屏蔽 -静电屏蔽

静电屏蔽_静电屏蔽 -正文

排除或抑制静电场干扰的措施。如图所示,当接地的金属导体2完全包围了带电导体1但又互相绝缘时,导体2将使其里面的导体1与其外面的导体之间无静电感应现象,此时称导体2起了屏蔽作用。因此,在需要带电体不受外界电场影响或不影响外界的场合下,都可用一个接地的金属壳将它包围起来。该壳称为静电屏蔽装置。在工程技术中,如果需要屏蔽的区域较大,还可采用金属屏蔽网,也有良好的屏蔽效果。在电子仪器中,为了免受静电干扰,常利用接地的仪器金属外壳作屏蔽装置。电测量仪器中的某些联接线的导线绝缘外面包有一层金属丝网做为屏蔽。某些用途的电源变压器中,常在初级绕组与次级绕组之间放置一不闭合的金属薄片作为屏蔽装置。

静电屏蔽_静电屏蔽 -配图


静电屏蔽

静电屏蔽_静电屏蔽 -应用

为了避免外界电场对仪器设备的影响,或者为了避免电器设备的电场对外界的影响,用一个空腔导体把外电场遮住,使其内部不受影响,也不使电器设备对外界产生影响,这就叫做静电屏蔽。为防止外界的场(包括电场、磁场,电磁场)进入某个需要保护的区域,称为屏蔽.屏蔽分为静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽是电磁学的三种不同分支.这三种屏蔽的根本目的则是依据不同的物理原理,利用屏蔽壳上由外场产生的感应效应来抵御外场的影响,从而为“保护区”设立了屏障,抑制了外界的干扰。

空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽,空腔导体接地的屏蔽为全屏蔽。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。为了防止外界信号的干扰,静电屏蔽被广泛地应用科学技术工作中。

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。例如电子仪器设备外面的金属罩,通讯电缆外面包的铅皮等等,都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。

静电屏蔽_静电屏蔽 -意义

静电屏蔽的实际意义

静电屏蔽有两方面的意义,其一是实际意义: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。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。在静电实验中,因地球附近存在着大约100V/m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<meg,可算出E<10-10V/m,这是一个几乎没有静电场的“静电真空”,这只有对抽成真空的空腔进行静电屏蔽才能实现。事实上,由一个封闭导体空腔实现的静电屏蔽是非常有效的。

静电屏蔽的理论意义

其二是理论意义: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±δ中,δ<(2.7±3.1)×10-16,

可见在现阶段所能达到的实验精度内,库仑定律的平方反比关系是严格成立的。从实际应用的观点看,我们可以认为它是正确的。

静电屏蔽_静电屏蔽 -性能检测

参照《电子产品制造与应用系统防静电检测通用规范》8.静电屏蔽性能的检测本方法可评估柔韧性包装的静电屏蔽性能。8.1检测仪器静电屏蔽检测仪器的设计电压为1000V,由一个放电器和一组电极构成。仪器技术指标符合IEC61340-5-1:2001中A.7.2、A.7.4.1至A.7.4.7的规定。8.2样品(袋)的尺寸要求袋的最小尺寸不小于200mm*250mm,要有开口使电极能够完全装入。电极放进袋中的尺寸不小于100mm,并居中。对其他尺寸的袋来说,应该使电极放置在袋的中心。8.3测试要求将至少6个要测试的样品放置在相对湿度12%±3%(或50%±3%)的环境中预置48h,然后将仪器电容电极放入袋中居中的位置,接通放电器电源后,读出与电流传感器连接的电压显示器上的示值。

静电屏蔽_静电屏蔽 -静电屏蔽可降低静电干扰

带电物体接近被测电路的输入端时,就会发生静电耦合和干扰。在低阻抗之下,由于电荷迅速消散,所以干扰的影响不明显。然而,高阻材料不允许电荷迅速衰减,就可能产生不稳定的测量结果。由于错误的读数可能由直流或交流静电场引起,所以静电屏蔽有助于尽量降低这种电场的影响

直流电场可能产生有噪声的读数或无法探测的误差。实验电路附近的运动(例如,操作仪器人员的运动或者在临近区域里的其它运动等)引起静电计显示读数发
生波动,就反映出这种场的存在。为了迅速检查干扰的存在,在电路附近放置一个带电的塑料物体,如梳子等。仪表的读数发生大的变化就说明屏蔽不够完善

交流电场同样会产生麻烦。交流电场常常由供电电源和RF场引起。如果输入端的交流电压很大,其一部分信号被整流,于是在被测的直流信号中产生了误差。
用示波器观察静电计或皮安计的模拟输出,可以对此进行检查。限幅的波形表明需要改进静电屏蔽,限幅作用使直流读数降低大约50%。

静电屏蔽_静电屏蔽 -静电屏蔽与接地的关系

静电屏蔽及接地通常用于对高压源产生的静电场屏蔽,某些对静电极敏感电路的屏蔽,从而避免静电场对ESDS(静电放电敏感)器件和ESDS组件的感应和静电放电产生的宽频带干扰。

屏蔽的作用是通过将一个区域封闭起来的壳体实现的。壳体可以作成金属隔板式、盒式、也可以作成电缆屏蔽和连接器屏蔽。屏蔽的壳体一般有实芯型、非实芯型(如金属网)和金属编织带几种类型,后者主要用作电缆的屏蔽。各种屏蔽体的性能,均用屏蔽体的屏蔽效果来表示。此值定义这空间某一区域屏蔽后的静电场强度、比屏蔽前电场降低的分贝数。屏蔽效果优与劣,不仅与屏蔽材料的性能有关,也与屏蔽与静电源距离,以及壳体上可能存在的各种不连续的孔洞和数量有关。

静电屏蔽效果与接地有很大关系,只有将屏蔽体接地,才能保证屏蔽体上感应的静电荷泄漏,使屏蔽体内的电路不受静电场干扰。

静电屏蔽及接地是很多种仪表电路上防静电干扰的重要措施之一。同时也用于防止静电源对外界的干扰。]

  

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