如何进行噪声屏蔽？

屏蔽技术用来抑制电磁噪声沿着空间的传播，即切断辐射电磁噪声的传输途径。通常用金属材料或磁性材料把所需屏蔽的区域包围起来，使屏蔽体内外的“场”相互隔离。

为防止噪声源向外辐射场，则应该屏蔽噪声源，这种方法称为主动屏蔽。为防止敏感设备受噪声辐射场的干扰，则应该屏蔽敏感设备，这种方法称为被动屏蔽。

按其机理分，屏蔽可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽三种。

1.电场屏蔽

当噪声源是高电压、小电流时，其辐射场主要表现为电场，电场屏蔽是抑制噪声源和敏感设备之间由于存在电场耦合而产生的干扰。

（1）电场屏蔽的机理

电场感应可看成是分布电容间的耦合，图7-96中，干扰源A和受感应物B的电位分别为U_A和U_B，那么U_A和U_B间的关系为

式中，C₁——A、B之间的分布电容，C₂——受感应物对地电容。

可以看出，为了减弱受感应物B上的电场感应，可能采用的方法有：

①增大A、B的距离，以减小A、B间的分布电容。

②尽可能使感受物B贴近接地板，以增大其对地电容。

③可以在A、B之间播入一块称为屏蔽板的金属薄板，如图7-97所示，此时

其中，C₁'≪C₁，故U_B'≪U_B，起到了屏蔽作用。

注意：良好接地是金属板产生电场屏蔽的先决条件，如不接地或接地不良，则可能产生比没有金属板时更严重的干扰。

图7-96 电场感应示意图

图7-97 金属板对电场屏蔽作用的分析

（2）电场屏蔽设计要点

①系统中的强电设备（伺服驱动器、变频器、步进驱动器、开关电源、电动机）金属外壳应可靠接地，实现主动屏蔽。

②敏感设备（如数控装置等）外壳应可靠接地，实现被动屏蔽。

③强电设备与敏感设备之间的距离尽可能远，一般在电柜内，强、弱电设备尽量保持300mm以上的距离，最小距离为100mm。

④高电压、大电流动力线与信号线应分开走线，例如各自使用各自独立的线槽等，距离尽可能保持在300mm以上，最小距离为50～75mm，同时尽量避免平行走线，不能将强电线与信号线捆扎在一起。

⑤信号线应尽量靠近地线（或接地平板）或者用地线包围。

⑥屏蔽电缆既能对电场起到被动屏蔽作用，也能起到主动屏蔽作用，条件是屏蔽层接地。如果屏蔽层不接地，则有可能造成比不用屏蔽线时更大的电场耦合。

⑦强电线如不能与信号线分开走线，则强电线应采用屏蔽线，屏蔽层应可靠接地。

2.磁场屏蔽

当噪声源具有低电压和大电流性能时，其辐射场主要表现为磁场，磁场屏蔽可抑制噪声源和敏感设备之间由于磁场耦合所产生的干扰。

（1）磁场屏蔽的机理

磁场屏蔽主要是依赖高磁导材料所具有的低磁阻对磁通起到分路的作用，使得屏蔽体内部的磁场大大减弱，如图7-98所示。

（2）磁场屏蔽的设计要点

①选用高磁导率的材料，如采用玻莫合金等，并适当增加屏蔽体的壁厚。(www.xing528.com)

图7-98 磁场的被动屏蔽

②被屏蔽的物体不要安排在紧靠屏蔽体的位置上，以尽量减少通过被屏蔽物体的磁通。

③注意磁屏蔽体的结构设计，对于强磁场的屏蔽可采用双层磁屏蔽体结构。

④减少干扰源和敏感电路的环路面积。最好的办法是使用双绞线和屏蔽线，让信号线与接地线（或截流回线）扭绞在一起，以便使信号线与接地线（或截流回线）之间的距离最近。

⑤增大线间的距离，使得干扰源与受感应的电路之间的互感尽可能地小。

⑥如有可能，使干扰源的电路与受感应线的电路呈直角（或接近直角）布线，这样可大大降低两电路间的磁场耦合。

⑦敏感设备应远离干扰源（强电设备、变压器等）布置，距离应保持300mm以上。

3.电磁场屏蔽

电磁场屏蔽用于抑制噪声源和敏感设备距离较远时通过电磁场耦合产生的干扰。电磁场屏蔽必须同时屏蔽电场和磁场，通常采用电阻率小的良好导体材料。空间电磁波在入射到金属体表面时会产生反射和吸收，电磁能量被大大衰减，从而也能起到屏蔽作用。

4.屏蔽机箱设计要点

（1）结构材料

①机箱的屏蔽材料一般采用铜板、铁板、铝板、镀锌铁板等，厚度约为0.2～0.8mm，这些金属板对电场、高频磁场和电磁场的屏蔽效果都很好，可达100dB以上。

②用于低频磁场屏蔽的高磁导率的铁磁性材料，一般不用作机箱，而是直接用在需要进行低频磁场屏蔽的元件上。

③对于塑料壳体，在其内壁喷涂一层薄膜导电层或在注塑时掺入高导电率的金属粉或金属纤维，使之成为导电塑料，对电磁场的屏蔽也有效果。

（2）搭接

机箱的电气连续性是壳体屏蔽效能的决定性因素。因此，必须尽量减少机箱结构的电气不连续性，以便控制经底板和机壳进出的泄漏和辐射。

①在底板和机壳的每一条缝和不连续处，要尽可能好地搭接。

②保证接缝处金属对金属的接触，以防电磁能的泄漏和辐射。

③在可能的情况下，接缝应焊接。在条件受限制的情况下，可用点焊、小间距的铆接和用螺钉来固定。

④保证紧固方法有足够的压力，以便在有变形应力、冲击、振动时保持表面良好接触。

⑤在接缝不平整的地方或在可移动的面板等处，可使用导电衬垫或指形压簧材料。

⑥保证同衬垫配合的金属表面没有非导电保护层（如涂漆、喷塑）。

⑦当需要活动接触时，使用指形压簧（而不用网状衬垫），并要注意保持弹性指簧的压力。衬垫种类有金属网射频衬垫和铜镀合金、导电橡皮、导电蒙布、泡沫衬垫等。

（3）穿透和开口

机箱中通常都有电源线和控制线的引入和引出，在面板部分有操作键、显示器的开孔，还有通风孔等，这些孔隙都可能造成电磁波的严重泄漏。

①要注意由于电缆穿过机壳能使整体屏蔽效能降低。典型的未滤波的导线穿过屏蔽体时，机壳的屏蔽效能降低30dB以上。

②电源线进入机壳时，应全部通过滤波器盒。

③信号线、控制线进入/穿出机壳时，要通过适当的滤波器。

④为熔丝、插孔等加金属帽。

⑤用导电衬垫、垫圈、螺母等固定、安装按钮开关，防止电磁泄漏。

⑥在屏蔽、通风和强度要求高而重量不苛刻时，采用蜂窝板屏蔽通风口，最好用焊接方式连接，防止电磁泄漏。

⑦尽可能在指示器、显示器后面加屏蔽，并对所有引线用穿心电容滤波；在不能从后面屏蔽指示器、显示器和对引线滤波时，要用与机壳连接的金属网或导电玻璃屏蔽在指示器、显示器的前面（采用夹金属丝的屏蔽玻璃或在透明塑料、玻璃上镀透明导电膜）。