电磁屏蔽室
Aaron · 2010-08-05 19:41 · 25353 次点击
建设电磁屏蔽室的重要性
随着电子技术的飞速发展和新技术的广泛应用,我们所处空间的电磁环境污染越来越严重,特别是对信息安全和国防军事等国家核心安全领域构成极大的威胁。因此,对信息安全产品、军用产品及涉密产品的电磁兼容性设计提出了更高要求,加强屏蔽电磁干扰和电磁防护,是提高现代电子装备在复杂电磁环境中生存能力的主要方式。
解决电磁波辐射和防护的办法:
1从强化电子设备自身角度出发,注重在电子信息系统的前期设计、制造上采取积极防护措施,加强电子设备的自身防护。
2在电子系统应用中,建设电磁屏蔽室,则是解决日趋复杂的电磁兼容问题的一种最直接有效的办法。
电磁屏蔽室的作用
(一)防止信息泄漏
在日常工作中,使用的计算机和电子系统设备不可避免地会产生电磁波辐射,这些辐射波中携带着用户信息,从而造成信息泄漏。因此,电磁屏蔽室用于涉及国防安全、党政机关机要等部门的信息保密,将起到十分重要的作用。
据相关资料介绍,国外早在20世纪60年代就开始研究电磁辐射相关泄密及解密技术,已研制出能在一公里之外接收还原计算机电磁辐射信息的设备,这种信息泄露的途径,使敌对方能及时、准确、广泛、连续而且隐蔽地获取情报。计算机电磁辐射泄密问题引起了各个国家的高度重视,要防止这些信息在空中传播,必须采取防护和抑制电磁辐射泄密的专门技术措施,解决这方面泄密的技术措施有:干扰技术和屏蔽技术。干扰手段的实施仍存在着部分信息泄露的可能,而采用电磁屏蔽室是保密效果最好的方式。
另一方面,随着科技的不断发展,各类会议室的泄密事件频繁发生,所采用窃密方式一般有激光共振式和扬声器共振式。激光共振式主要是通过测量会议室玻璃窗的震动情况,从而还原室内讲话者语音信息;而扬声器共振则主要是探测扬声器在发音过程中的电磁波动以还原语音信息。要防止这两方面的泄密,采用电磁屏蔽方式是最佳的解决方案。首先,屏蔽室的通风波导窗对室内语音信息的不产生共振,其次电磁屏蔽室本身就是屏蔽电磁信号的,那么任何电磁信号都不会因为脱离这个空间而导致泄漏。
(二)防电磁干扰
电磁环境污染日趋加重,电磁波对电子设备的影响也随之增大,设备的稳定性降低,故障率大大提高,直接影响到电子系统的正常运行。因此,电磁屏蔽室用于电子信息系统、指挥系统、武器装备系统等重要电子设备的保护,将起到十分重要的作用。
现代社会是由电子信息设备构成,而每一部电子设备都是电磁发射源,生产厂家为了追求信息容量或覆盖范围,设计生产的设备在功耗、接收灵敏度上很做文章。而在军事范围内,电磁脉冲炸弹更是被称为第二原子弹,其根本目的就是通过制造功率巨大的高频电磁脉冲,瘫痪敌方的电子信息系统和指挥系统,以达到不战而屈人之兵的目的。经过屏蔽的电子信息系统和设备,消除了外界的电磁干扰,保证正常运行工作。
历史上,有很多由于电磁干扰而造成重大事故的例子。例如,历史上曾经出现过飞机因为乘客在降落时使用便携计算机而导致飞机导航系统失效;银行系统因雷电波损坏中心机房电源设备而导致全系统瘫痪。
(三)降低辐射
防止设备产生的有害电磁能量或有害射线的泄漏。电子设备在运行过程中都会对环境辐射有害的电磁波,如高功率的电子发射设备,医用的核磁共振室、CT室等,因此,必须设置电磁屏蔽措施。
电磁屏蔽室的基本原理
(一)电磁屏蔽的概念
电磁屏蔽就是对两个空间区域之间采用屏蔽体进行隔离,以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。
(二)电磁屏蔽原理
1、磁场屏蔽
磁场屏蔽是把磁力线封闭在屏蔽体内,从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入,为屏蔽体内外的磁场提供低磁阻的通路来分流磁场。
原理:磁场屏蔽通常指对静磁场或交变磁场的屏蔽。磁场屏蔽的原理是由屏蔽体对干扰磁场提供低磁阻的磁通路,从而对干扰磁场进行分流,可以理解为是提供一个旁路供干扰磁场通过,而不影响受旁路保护的屏蔽体内部。
目的:主要用于防止交变电场、交变磁场以及交变电磁场的影响。
材料选用:选择钢、铁、坡莫合金等高磁导率的材料;
设计封闭壳体成为磁屏蔽的两个关键因素。(1)由于采用高磁导率的材料做成屏蔽体,因此它给低频磁通提供了一个闭合回路,并使其限制在屏蔽材料内传输,使得屏蔽体内部的磁场大为减弱;(2)屏蔽体的磁导率越高,厚度越大,磁阻越小磁场屏蔽的效果越好。
2、电场屏蔽
电场屏蔽主要是为了防止电子元器件或设备间的电容耦合,把电场终止于导体表面,并通过地线中和导体表面上的感应电荷,从而防止由静电耦合产生的相互干扰。
原理:封闭的导电体可以防止外部因为静电场而形成的电动势。
目的:电场屏蔽主要用于抑制静电场的影响,消除因为静电放电而引起的对数字设备不可挽回的损失。
材料选用:选用高导电率的如钢、铁、锌、铜等材料。
设计静电屏蔽有两个关键因素。(1)采用高导电率的材料,同时要导电连续性良好;(2)接地电阻尽量小。
3、电磁屏蔽
即对电场和磁场同时加以屏蔽。主要是防止在高频电磁波的电磁感应,利用电磁波在导体表面上的反射和在导体中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的相互耦合。
定义:从广义的角度讲,所有屏蔽均属于电磁屏蔽,但从狭义角度讲,电磁屏蔽是指从1KHz~40GHz频率范围电磁波的屏蔽。
原理:当电磁波到达屏蔽体表面时,由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续,对入射波产生的反射,这种反射不要求屏蔽材料必须有一定的厚度,只要求交界面上的不连续;未被表面反射掉而进入屏蔽体的能量,在体内向前传播的过程中,被屏蔽材料所衰减,也就是所谓的吸收;在屏蔽体内尚未衰减掉的剩余能量,传到材料的另一表面时,遇到金属-空气阻抗不连续的交界面,会形成再次反射,并重新返回屏蔽体内。这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射。总之,电磁屏蔽体对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收。同时良好的接地可以使屏蔽体的感应电流迅速流入大地,有效的降低屏蔽体对地的高频电位,以避免或减小外界空间电磁波对屏蔽室内的影响。故屏蔽体需要与大地优良的连接形成电气通路,为屏蔽体提供一条低阻抗的泄放通路。
4、影响电磁屏蔽效能的因素
电磁屏蔽是解决电磁兼容问题最重要的手段;而合理选用屏蔽材料和屏蔽技术是解决电磁屏蔽重要保证。
l材料的电导率、磁导率及材料厚度
l结构、形状、气密性
l安装工艺
综上所述,所用材料也应从不同角度考虑。但它们都是屏蔽电磁场,是有本质的联系的。屏蔽的目的是切断干扰源和被干扰对象之间的所有耦合方式。
电磁屏蔽室系统组成
1、屏蔽壳体:有六面屏蔽板体及壳体与地面之间的绝缘处理。
2、屏蔽门:双点手动(或电动)锁紧屏蔽门;双门互锁装置。
3、滤波隔离装置:电源线、信号线的过墙装置,所有室内配电及信号均需要通过该装置,同时光纤、空调三管等的进入需要使用专用波导管。
4、通风系统:包含通风波导窗、换气扇,根据需要可以配置换气空调,空调的配电及相关管线处理应严格按照过墙管线的相关规定处理。
5、接地系统:为使屏蔽体壁面上的感应电流都能迅速入地,有效地降低屏蔽体对地的高频电位,以避免或减小外界空间电磁波对屏蔽室内造成干扰,一般屏蔽地的接地电阻要求≤1Ω。
6、室内配电:严格区分电源与信号的走线,而且应当区分不同负荷的电力线以及各类信号线,不得混合走线更不能不同类捆绑走线。
7、室内装修:按用户要求分别对顶、墙、地进行装饰处理。
电磁屏蔽室分类
按照不同的分类方式,屏蔽体可以划分为不同的种类。参照GJBz-20219-94《军用电磁屏蔽室通用技术要求和检测方法》,屏蔽室分为B级和C级技术要求;参照BMB3-1999《中华人民共和国保密标准》,屏蔽室分为A、B、C级技术要求。
功能性划分:固定式屏蔽室、可移动式屏蔽舱体(拼装式、屏蔽帐篷、屏蔽方仓等);
屏蔽体工程结构:拼装式、焊接式、直贴式、其它(箔层式、铜网式、屏蔽涂料式等)。