Эффективность экранирования цилиндрического Экрана можно определить, пользуясь рис. 1.8. В областях / и / относительная магнитная проницаемость воздуха р,г1=[Хгз=1, а 1Лг2>1- Тогда эффективность экрана может быть определена из отношения напряженностей поля вне (область /) и внутри (область /) экрана. В [16, 17] показано, что это отношение равно

9V = .4-. (1-19)

Выражение (1.19) можно несколько упростить. Так как г-г\=Г2й{2-й1г2), то

Э«ом=0,251л,2(/Г2) [2-(d/r2)]. (1.20)

Когда d/r2<C2, можно с достаточной точностью принять

Э«ом=0,51Л,2(Й/Г2). (1.21)

Эффективность экранирования шарового магнитостати-ческого экрана при том же отношении /г ! несколько

рис. 1.9. магиитостатичсский экран.

выше, чем цилиндрического, и приближенно определяется из выражения

3i"oM=0,7[Xr2(d -2). (1-22)

Эффективность прямоугольного экрана может быть вычислена по формуле (1.20), если он имеет форму Прямоугольного параллелепипеда с квадратным основа-

Шем, сторона которого принимается в (1.19) равной диаметру цилиндра. В целом эффективность магнитостати-ческих экранов невелика. Так, например, экран, изготовленный из специального сплава «Армко», у которого [Лг=3000, при радиусе 40 см и толщине 1 см обеспечит эффективность 37,5, что составит всего лишь 31,5 дБ. Экран такой толщины оказывается очень тяжелым и сложным в изготовлении.

Для повышения эффективности экранирования в ряде случаев применяют многоступенчатые магнитостати-ческие экраны, составленные из нескольких слоев, но более тонкого материала. Требуемая эффективность экранирования может быть получена уже у двух- или трехслойного экрана. Простейший из многослойных экранов- двухслойный - должен быть сконструирован так, чтобы обеспечить замыкание в наружной оболочке тех силовых линий поля, которые выйдут за толщу стенок первого внутреннего слоя. Для этой дели должны быть правильно выбраны как толщина стенок оболочек, так и расстояние между ними. На практике расстояние между оболочками делают больше толщины оболочек. В первом приближении расстояния между оболочками принимают равными расстоянию между первой оболочкой и ближайшим краем экранируемого объекта, а толщину каждой оболочки берут не более 1... 1,5 мм.

В этих условиях, учитывая, что затухание взаимодействия между оболочками при наличии воздушной прослойки равно нулю, с достаточной для практики точностью можно принять эффективность экранирования многослойного экрана равной

Э,,:=(0,51г~у. (1.23)

где п - число оболочек.

Для рассмотренного выше примера со сплавом «Армко», принимая d=0,15 см и п-2, получаем, что эффективность экранирования будет 30 дБ.

При экранировании постоянных магнитных полей следует выполнять следующие общие рекомендации.

применять материалы с возможно более высокой начальной магнитной проницаемостью;

в конструкции экрана избегать стыков и швов с большим магнитном сопротивлением на пути магнитных силовых линий поля помех,

не допускать крепления экранируемого элемента и оболочек экрана стальными деталями, которые могут образовывать пути с малыми магнитными сопротивлениями для магнитных силовых линий помехи;

эффективность экрана повышать не увеличением толщины материала, а применением нескольких тонких экранов, расположенных на возможно большем расстоянии друг от друга.

Предположим, что по экранированному витку протекает не постоянный, а переменный ток. Переменное магнитное поле этого витка, пронизывая экран, индуктирует в нем переменную ЭДС, вследствие чего по экрану протекает переменный ток. Экран ведет себя, как коротко-замкнутый виток, помещенный в переменное магнитное поле. Магнитное поле вихревых токов, протекающих по экрану, во внешнем пространстве накладывается на поле экранируемого витка со сдвигом фаз, близким к 180°, и ослабляет его. Чем меньше сопротивление стенок экрана и чем больше их толщина, тем меньше разница между напряженностью поля вихревых токов, протекающих по экрану, и напряженностью поля экранируемого витка, создаваемого вне экрана. При этом чем ближе разность фаз .между этими полями к 180°, тем больше их взаимная компенсация, меньше остаточное поле вне экрана, а значит, больше эффективность экранирования.

С повышением частоты возрастает явление неравномерного распределения вихревых токов в сечении материала экрана, т. е. наблюдается поверхностный эффект, который сопровождается сосредоточением этих токов на поверхности экрана. Характеристикой поверхностного эффекта является глубина проникновения, под которой понимается расстояние вдоль направления распространения волны, на котором амплитуда падающей волны Е (или Н) уменьшается в е=2,7 раза. Чем выше частота, тем меньше глубина проникновения и тем выше эффективность экранирования. Таким образом, глубина проникновения также характеризует экранирующие свойства материала экрана.

Следовательно, экранирование магнитных полей, так же как и электрических, складывается из двух процессов: из компенсации поля экранируемого витка полем вихревых токов, как в короткозамкнутом витке, и из ослабления поля при проникновении его сквозь толщу стенок экрана. До тех пор пока толщина экрана меньше