對于許多人而言，低頻磁場干擾是一種最難對付的干擾，這種干擾是由直流電流或交流電流產(chǎn)生的。例如，由于煉鋼的感應爐中有數(shù)萬安培的電流，會在周圍產(chǎn)生很強的磁場，這個強磁場會使控制系統(tǒng)中的磁敏感器件失靈，最常見的磁敏感設(shè)備是彩色CRT顯示器。在磁場的作用下，顯示器屏幕上的圖象會發(fā)生抖動、圖象顏色會失真，導致顯示質(zhì)量嚴重降低，甚至無法使用。低頻磁場往往隨距離的衰減很快，因此在很多場合，將磁敏感器件遠離磁場源是一個減小磁場干擾的十分有效的措施。但當空間的限制而無法采取這個措施時，屏蔽是一個十分有效的措施。但要注意的是，低頻磁場屏蔽與與射頻屏蔽是完全不同的，射頻屏蔽可以用鈹銅復合材料、銀、錫或鋁等材料，但這些材料對磁場沒有任何屏蔽作用。只有高導磁率的鐵磁合金能屏蔽磁場。
1.基本原理
根據(jù)電磁屏蔽的基本原理，低頻磁場由于其頻率低，趨膚效應很小，吸收損耗很小，并且由于其波阻抗很低，反射損耗也很小，因此單純靠吸收和反射很難獲得需要的屏蔽效能。對這種低頻磁場，要通過使用高導磁率材料提供磁旁路來實現(xiàn)屏蔽，如圖1所示。由于屏蔽材料的導磁率很高，因此為磁場提供了一條磁阻很低的通路，因此空間的磁場會集中在屏蔽材料中，從而使敏感器件免受磁場干擾。
圖1 高導磁率材料提供了磁旁路，起到屏蔽作用
從這個機理上看，顯然屏蔽體分流的磁場分量越多，則屏蔽效能越高。根據(jù)這個原理，我們可以用電路的的計算方法來計算磁屏蔽效果。用兩個并聯(lián)的電阻分別表示屏蔽材料的磁阻和空間的磁阻，用電路分析的方法來計算磁場的分流，由此可以計算屏蔽效果。
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計算屏蔽效果 |
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H i = H 0 Rs / （ Rs + R0） |
式中： H i = 屏蔽體內(nèi)的磁場強度 H 0 = 屏蔽體外的磁場強度 Rs = 屏蔽體的磁阻 R0 = 空氣的磁阻 |
| 磁阻的計算公式 | |
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磁阻 = S / （m A） |
式中： S = 磁路長度 m = m 0 m r m r = 屏蔽材料的相對磁導率 A = 磁通流過的面積 |
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因此圓形管子的磁阻為 |
Rs = p b /（ m 0 m r 2t L） |
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為了簡單，設(shè)截面為正方形， 管子內(nèi)空氣的磁阻為： |
屏蔽效能為： |
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R0 = 2 b /（ m 0 2b L） |
SE = H 0 / H i |
| 對于高導磁率屏蔽材料，Rs < < R0 ，因此，屏蔽效能為： |
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SE = R0 / Rs = 2 m r t / p b |
從公式中可以看出，屏蔽材料的導磁率越高、越厚，則屏蔽效能越高。另外，b越小，屏蔽效能越高，這意味著，屏蔽體距離所保護的空間越近，則效果越好。
2.基本概念
| 磁場強度 ( H )： | 單位是奧斯特，與磁場源的強度和距離有關(guān) |
| 磁通密度 ( B )： | 單位是高斯，度量穿過每平方厘米的磁力線數(shù)量，與源的方向有關(guān) |
| 磁導率 ( m )： | 表征材料為磁力線提供通路的能力， m = B / H |
| 飽和強度 ?。?/span> | 在飽和強度下，材料不能再通過多余的磁力線 |
| 磁阻 ( R )： | 表征材料對通過磁通的阻礙特性，定義為：R = L / m A，L是磁通路徑長度（cm），A截面面積（cm2） |
3.屏蔽材料
如前所述，磁屏蔽需要高導磁率材料，滿足這種要求的材料是鐵鎳合金，這種材料具有很高的磁導率。一種常用的合金的化學成分如表1所示。這種材料在正確熱處理的條件下，起始磁導率（直流，磁通密度為40高斯）可達到60，000，最高磁導率可達到400，000。
| 表1 | |||||
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成分 |
Ni |
Mo |
Mn |
Si |
Fe |
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數(shù)量（%） |
80 |
4.2 |
0.5 |
0.35 |
其余 |
磁導率并不是固定不變的，它會隨外加磁場、頻率等變化。磁導率隨頻率的變化如圖2所示。從圖中可以看出，不同厚度的材料的頻率特性也不一樣，較厚的材料磁導率隨頻率下降更快一些。
圖2 磁導率與頻率關(guān)系
磁導率還與外加磁場強度有關(guān)，當外加磁場強度較低時，磁導率隨外加磁場的增加而升高，當外加磁場強度超過一定值時，磁導率急劇下降，這時稱材料發(fā)生了飽和，典型高導磁率材料的磁導率隨外加磁場的變化如圖3所示。材料一旦發(fā)生飽和，就失去了磁屏蔽作用。材料的磁導率越高，越容易飽和。因此，在很強的磁場中，磁導率很高的材料可能并沒有良好的屏蔽效能。在選材料時，關(guān)鍵一點是選擇同時具有適當飽和特性和足夠磁導率的材料。表2給出了一些常用合金的的磁特性。
| 表2 | |||
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材料 |
飽和強度（高斯） |
磁導率 最高 起始 |
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鐵磁合金（80%鎳） |
8，000 |
400，000 |
60，000 |
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鐵磁合金（48%鎳） |
15，000 |
150，000 |
12，000 |
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硅鋼 |
20，000 |
5，000 |
3，000 |
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碳鋼 |
22，000 |
3，000 |
1，000 |
圖3 常用高磁導率的磁導率與外加磁場的關(guān)系
4.注意事項