нием в направлении, перпендикулярном воздействующему магнитному потоку, определяется выражением

Ru-=l/laS. (11.26)

Эффективность экранирования для экрана (рис. 11.10,0) определяется с помощью (11.26) и схем замещения рис. 11.10,6, е, где Rbi И Рэ - магнитное сопротивление соответствующей обла-

Рис. 11.10. Экранирование магнитостатического поля магнитным экраном, (а), схемы замещения для расчета эффективности экранирования: гцри отсутствии экрана (б) и с шрименением экрана (в)

сти пространства без экрана и с экраном, имеющей площадь поперечного сечения Su Rb2 - магнитное сопротивление экранируемой области пространства, имеющей площадь поперечного сечения S2:

А = 20 mill S+S)tS], (11.27)

где S = Si + S2.

Если экран выполнен из немагнитного материала с относительной магнитной проницаемостью ц=1 (медь, латунь, алюминий), то он не оказывает на помехонесущее магнитное поле никакого влияния, так как R3 = Rbi в согласно (11.27) эффективность экранирования будет равна нулю. Если же экран изготовлен из ферромагнитного материала (пермаллой, сталь) с большим значением магнитной проницаемости [i, то магнитный поток замыкается, в основном, на стенки экрана, имеющего меньшее магнитное сопротивление по сравнению с магнитным сопротивлением воздушного пространства, занятого экраном. При этом (11.27) можно упростить, полагая, что практически

А 20IgliiiS + S)/S] = 20 lg{l 11SJS. (11.28)

Конструктивно эффективность магнитостатического экранирования, зависящая от величины магнитного сопротивления экрана, будет тем выше, чем меньше в нем будет стыков, швов и разрезов, идущих поперек направления линий магнитной индукции (рис. 11.10,а).

Таким образом, основные требования, которые предъявляются к магнитостатическим экранам, можно сформулировать следующим образом:

1) магнитная проницаемость материалов ра экрана должна быть возможно более высокой. Для изготовления экранов желательно применять магнитомягкие материалы с высокой магнитной проницаемостью типа пермаллоя;

2) увеличение толщины стенок экрана приводит к повышению эффективности экранирования, однако при этом следует принимать во внимание возможные конструктивные ограничения по массе и габаритам;

3) стыки, разрезы и швы в экране должны размещаться параллельно линиям магнитной индукции (рис. П.Ю.а);

4) заземление экрана не влияет на эффективность магнитостатического экранирования.

Действие металлического экрана в переменном высокочастотном магнитном поле основано на использовании явления электромагнитной индукции, приводящего к образованию ЭДС, вызывающей вихревые токи в экране, которые создают вторичное магнитное поле, направленное встречно помехонесущему полю в защищаемой экраном области.

Следовательно, если в переменное магнитное поле поместить цилиндрический экран так, чтобы направление его оси совпадало с направлением линий магнитной индукции, то в нем, как в корот-козамкнутом витке, согласно закону электромагнитной индукции наводится ЭДС, создающая переменный ток, магнитное поле которого направлено внутри цилиндра встречно, а за его пределами в ту же сторону, что и возбуждающее поле (рис. 11.Г1). Результирующее поле оказывается ослабленным внутри экрана и усиленным вне его, т. е. происходит вытеснение поля из защищаемой области во внешнюю область пространства, а следовательно, и экранирование.

Рис. 11.11. Принцип .магнитного экранирования, основанный яа вытеснении .м-агнитного поля помех магнитным полем вихревых токов в экране

Эиранфоба т.а я область

При этом вихревые токи в экране распределяются неравномерно по его сечению, что связано с явлением поверхностного или скин-эффекта, заключающегося в ослаблении переменного магнитного поля при проникновении в толщу металла, так как внутрен-

ние слои экранируются вихревыми токами, циркулирующими в поверхностных слоях. В связи с этим с ростом частоты помехонесущего магнитного поля происходит уменьшение действующей толщины стенок экрана и, следовательно, снижается влияние повышенной магнитопроводности экрана, зависящей от его габаритных размеров и магнитной проницаемости. При этом указанное явление проявляется тем сильнее, чем выше магнитная проницаемость материала экрана. В результате при конструировании РЭА в качестве материала экранов чаще всего применяют немагнитные металлы, так как они на высоких частотах обеспечивают достаточную эффективность экранирования при рациональном выборе толщины материала и вносят в экранируемые узлы аппаратуры меньшие потери по сравнению с магнитными материалами.

Определим эффективность экранирования немагнитного экрана для диапазона Частот, в котором поверхностный вффект можно не учитывать, считая, что толщина экрана много меньше эквивалентной глубины проникновения, т. е. d<C6c. Полагая, что возбуждающее магнитное поле создается переменным током / экранируемой цепи, представим экран в виде короткозамкнутого витка, имеющего индуктивность /-э, активное сопротивление Rg и взаимную индуктивность с Экранируемой цепью М (рис. П. 12). Найдя наводимую в экране ЭДС е = -тМ1, определим ток в экране /э [53]:

/э= -63/(10)4 + 3)= ~IM/[L,{l-i/Q,)], (11.29) где Qs=(iiLg/Rg - добротность экрана на частоте со.

AL 7i

Pu€. 11.12. Схема замещения эирана, действующего по принципу вытеснения магнитного поля

Рис. 11.13. Схема эамещешя для расчета эффективности магаитного экрана, зображениого на рис. 11.11:

а-в области ииаких частот {6o>rf); б - в области высоких частот (6o<d)

Согласно (11.29) при (Ээ<1

IgC-iIMQ,m. (11.30)

Следовательно, ток в экране /э находится практически в квадратуре с основным током /, т. е. взаимная компенсация магнитных полей этих токов не обеспечивается.

При Qg 1 можно полагать, что

Ic-IMIL (11.31)

т. е. токи оказываются практически противофазными и имеет ме сто взаимная компенсация их магнитных полей.

326-