第8章电气测量中的抗干扰技术 ·247· ④采用磁屏蔽切断磁耦合路径。 屏蔽磁场的基本原理是利用导磁率高的磁性材料制成封闭的屏蔽罩，屏蔽罩为外部磁 场（或磁力线）提供低阻通道，使外部磁场基本被屏蔽罩收集而不通过屏蔽罩的内部空间。 但大多数常用的导磁材料（如硅钢片、铁氧体、铁粉芯）都难以加工，而且影响磁性材料 的导磁特性的因数很多，实际设计须考虑环境温度、被屏蔽磁场频率及饱和磁感应强度等 诸多因素。 首先，磁性材料的导磁率都是与温度有关的。温度升高，磁性材料导磁率下降，当温 度达到一定值时，磁性材料的磁化特性消失，该温度称为居里温度。如硅钢片的居里温度 为740℃，而坡莫合金则在400℃左右，铁基非晶合金在300~400℃。 其次，磁性材料的导磁率也会受外加磁场的频率的影响。当频率磁场频率超出一定范 围时，磁性材料的比损耗（单位体积或重量的损耗）显著上升，导致温度上升，导磁率下 降。所以磁屏蔽材料根据导磁率的频率特性被分为低频和高频两大类。常用的铁及铁基合 金、硅钢片属于低频范围的磁性材料，最高频率一般不超过1kHz,坡莫合金、非晶合金磁 性材料则可以到几百kHz,而铁氧体类可以到10Hz1MHz。 磁性材料都具有饱和特性，用于屏蔽的磁性材料的饱和磁感应强度应比被屏蔽磁场高， 避免屏蔽磁性材料出现饱和。 对于频率不太高的磁场耦合干扰，坡莫合金材料的初始导磁率可达10，饱和磁感应强 度在0.7T左右，而且相对硅钢片，这种合金材料相对容易加工，厚度可以做到0.01~0.1mm, 这就使在大面积屏蔽项目中容易安装。如果需要屏蔽的磁场强度足以使一般高磁导率屏蔽 体饱和时，就需要采用双屏蔽层，可以选择超低碳钢(ULC$)作为外屏蔽，高导磁率材料 为内屏蔽层：与许多高导磁材料相比，ULCS磁导率一般，但饱和磁感应强度很高，可达 2T。ULCS作为强磁场外屏蔽，可以屏蔽部分磁场，穿透外屏蔽的剩余磁场再由内层高磁导 率材料屏蔽。 对于高频交变磁场，目前还没有导磁率很高的材料用于屏蔽。在低频状态下磁导率很 高的材料，到了高频状态，磁导率就变得很低了。例如高频铁氧体，其初始磁导率也很难 超过100，与低频下硅钢片或者纯铁的磁导率相比小很多，不能有效地聚集磁场。同时，高 频铁氧体都是一次性成形材料，烧制完成以后不能二次加工，无法满足屏蔽罩的不同设计 需要。 铜和铝等导电性能良好的金属对高频交变磁场是理想的磁屏蔽材料。铜、铝屏蔽罩屏 蔽高频交变磁场的原理是基于涡流效应。由于高频交变磁场能在铜罩上引起很强的涡流， 涡流产生的磁场对外磁场起去磁作用，使引起涡流的外磁场大大减弱，以致罩内的高频交 变磁场不能穿出罩外。同样道理，罩外的高频交变磁场也不能穿入罩内，从而达到磁屏蔽 的目的。由于铜、铝的电阻率小，引起的涡流大，用它们做成的屏蔽罩屏蔽效果较好。铁 等磁性材料的电阻率一般都较大，引起的涡流小，去磁作用非常有限。 8.4共阻抗耦合及抗干扰对策 8.4.1冲击负载电流通过电源内阻抗影响测量仪器的供电质量 交流供电电源（如配电变压器）可以用图8-6所示的戴维南等效电路来表示，Uc为交第 8 章 电气测量中的抗干扰技术 ·247· ④ 采用磁屏蔽切断磁耦合路径。 屏蔽磁场的基本原理是利用导磁率高的磁性材料制成封闭的屏蔽罩，屏蔽罩为外部磁 场（或磁力线）提供低阻通道，使外部磁场基本被屏蔽罩收集而不通过屏蔽罩的内部空间。 但大多数常用的导磁材料（如硅钢片、铁氧体、铁粉芯）都难以加工，而且影响磁性材料 的导磁特性的因数很多，实际设计须考虑环境温度、被屏蔽磁场频率及饱和磁感应强度等 诸多因素。 首先，磁性材料的导磁率都是与温度有关的。温度升高，磁性材料导磁率下降，当温 度达到一定值时，磁性材料的磁化特性消失，该温度称为居里温度。如硅钢片的居里温度 为 740℃，而坡莫合金则在 400℃左右，铁基非晶合金在 300～400℃。 其次，磁性材料的导磁率也会受外加磁场的频率的影响。当频率磁场频率超出一定范 围时，磁性材料的比损耗（单位体积或重量的损耗）显著上升，导致温度上升，导磁率下 降。所以磁屏蔽材料根据导磁率的频率特性被分为低频和高频两大类。常用的铁及铁基合 金、硅钢片属于低频范围的磁性材料，最高频率一般不超过 1kHz，坡莫合金、非晶合金磁 性材料则可以到几百 kHz，而铁氧体类可以到 10kHz～1MHz。 磁性材料都具有饱和特性，用于屏蔽的磁性材料的饱和磁感应强度应比被屏蔽磁场高， 避免屏蔽磁性材料出现饱和。 对于频率不太高的磁场耦合干扰，坡莫合金材料的初始导磁率可达 105，饱和磁感应强 度在 0.7T 左右，而且相对硅钢片，这种合金材料相对容易加工，厚度可以做到 0.01～0.1mm， 这就使在大面积屏蔽项目中容易安装。如果需要屏蔽的磁场强度足以使一般高磁导率屏蔽 体饱和时，就需要采用双屏蔽层，可以选择超低碳钢（ULCS）作为外屏蔽，高导磁率材料 为内屏蔽层；与许多高导磁材料相比，ULCS 磁导率一般，但饱和磁感应强度很高，可达 2T。ULCS 作为强磁场外屏蔽，可以屏蔽部分磁场，穿透外屏蔽的剩余磁场再由内层高磁导 率材料屏蔽。 对于高频交变磁场，目前还没有导磁率很高的材料用于屏蔽。在低频状态下磁导率很 高的材料，到了高频状态，磁导率就变得很低了。例如高频铁氧体，其初始磁导率也很难 超过 100，与低频下硅钢片或者纯铁的磁导率相比小很多，不能有效地聚集磁场。同时，高 频铁氧体都是一次性成形材料，烧制完成以后不能二次加工，无法满足屏蔽罩的不同设计 需要。 铜和铝等导电性能良好的金属对高频交变磁场是理想的磁屏蔽材料。铜、铝屏蔽罩屏 蔽高频交变磁场的原理是基于涡流效应。由于高频交变磁场能在铜罩上引起很强的涡流， 涡流产生的磁场对外磁场起去磁作用，使引起涡流的外磁场大大减弱，以致罩内的高频交 变磁场不能穿出罩外。同样道理，罩外的高频交变磁场也不能穿入罩内，从而达到磁屏蔽 的目的。由于铜、铝的电阻率小，引起的涡流大，用它们做成的屏蔽罩屏蔽效果较好。铁 等磁性材料的电阻率一般都较大，引起的涡流小，去磁作用非常有限。 8.4 共阻抗耦合及抗干扰对策 8.4.1 冲击负载电流通过电源内阻抗影响测量仪器的供电质量 交流供电电源（如配电变压器）可以用图 8-6 所示的戴维南等效电路来表示，UAC 为交