Regler for utførelse av skjerming. Metoder for å beskytte informatiseringsobjekter mot informasjonslekkasje gjennom tekniske kanaler: skjerming. Stadier av screening i salongen og hjemme

Beskyttelse av informasjon mot lekkasje gjennom PEMIN utføres ved bruk av passive og aktive metoder og midler.

Passive metoder for informasjonsbeskyttelse er rettet mot:

• svekkelse av elektromagnetisk sidestråling (informasjonssignaler) fra OTSS ved grensen til den kontrollerte sonen til verdier som sikrer umuligheten av deres identifikasjon med rekognoseringsmidler mot bakgrunnen av naturlig støy;
• svekkelse av interferensen av falsk elektromagnetisk stråling i fremmede ledere og forbindelseslinjer som strekker seg utover det kontrollerte området, til verdier som sikrer umuligheten av deres identifikasjon med rekognoseringsmidler mot bakgrunnen av naturlig støy;
• eliminering eller svekkelse av lekkasje av informasjonssignaler til strømforsyningskretser som strekker seg utover det kontrollerte området, til verdier som sikrer umuligheten av deres identifikasjon med rekognoseringsmidler på bakgrunn av naturlig støy.

Aktive metoder for informasjonsbeskyttelse er rettet mot:

• opprettelse av maskerende romlig elektromagnetisk interferens for å redusere signal-til-støy-forholdet ved grensen til det kontrollerte området til verdier som sikrer umuligheten av å identifisere et informasjonssignal ved hjelp av rekognosering;
• opprettelse av maskerende elektromagnetisk interferens i fremmede ledere og forbindelseslinjer for å redusere signal-til-støy-forholdet ved grensen til det kontrollerte området til verdier som gjør det umulig for rekognoseringsverktøy å identifisere et informasjonssignal.

La oss vurdere mer detaljert de vanligste metodene for passiv og aktiv beskyttelse mot PEMIN.

Skjerming av tekniske midler

Som kjent fra tidligere forelesninger, under drift av tekniske midler for prosessering, mottak, lagring og overføring av informasjon (TSPI), opprettes sidestrømmer og felt som kan brukes av en angriper for å innhente informasjon. For å oppsummere kan vi konkludere med at følgende typer kommunikasjon kan forekomme mellom to ledende elementer:

• gjennom et elektrisk felt;
• gjennom et magnetfelt;
• gjennom et elektromagnetisk felt;
• gjennom tilkoblingsledninger.

Hovedkarakteristikken til feltet er dens styrke. For elektriske og magnetiske felt i ledig plass er den omvendt proporsjonal med kvadratet på avstanden fra signalkilden. Den elektromagnetiske feltstyrken er omvendt proporsjonal med den første potensen av avstanden. Spenningen ved enden av en ledning eller bølgelinje synker sakte med avstanden. Følgelig, i kort avstand fra signalkilden, finner alle fire typer kommunikasjon sted. Når avstanden øker, forsvinner først de elektriske og magnetiske feltene, deretter det elektromagnetiske feltet og på svært stor avstand påvirkes kun kommunikasjon gjennom ledninger og bølgeledere.

En av de mest effektive passive metodene for beskyttelse mot PEMI er skjerming. Skjerming- lokalisering av elektromagnetisk energi i et bestemt rom ved å begrense distribusjonen på alle mulige måter.

Det er tre typer skjerming:

• elektrostatiske;
• magnetostatisk;
• elektromagnetisk.

Elektrostatisk skjerming består av å lukke et elektrostatisk felt til overflaten av en metallskjerm og utlade elektriske ladninger til bakken (til enhetens kropp) ved hjelp av en jordsløyfe. Sistnevnte skal ha en motstand på ikke mer enn 4 ohm. Bruken av metallskjermer er veldig effektiv og lar deg helt eliminere påvirkningen av det elektrostatiske feltet. Ved riktig bruk av dielektriske skjermer som passer tett til det skjermede elementet, er det mulig å svekke feltet til signalkilden med ε ganger, hvor ε er den relative dielektriske konstanten til skjermmaterialet.

Effektiviteten av å bruke skjermen avhenger i stor grad av kvaliteten på forbindelsen mellom TSPI-huset og skjermen. Her er fraværet av tilkoblingsledninger mellom deler av skjermen og TSPI-kroppen av spesiell betydning.

De grunnleggende kravene til elektriske skjermer kan formuleres som følger:

• utformingen av skjermen bør velges slik at de elektriske feltlinjene nærmer seg veggene på skjermen uten å gå utover grensene;
• i lavfrekvensområdet (ved en penetrasjonsdybde (δ) større enn tykkelsen (d), dvs. ved δ > d), er effektiviteten til elektrostatisk skjerming praktisk talt bestemt av kvaliteten på den elektriske kontakten til metallskjermen med enhetens kropp og avhenger lite av skjermmaterialet og dens tykkelse;
• i høyfrekvensområdet (ved d< δ) эффективность экрана, работающего в электромагнитном режиме, определяется его толщиной, проводимостью и магнитной проницаемостью.

Ved skjerming av magnetiske felt skilles det mellom lavfrekvente magnetfelt og høyfrekvente. brukes for lavfrekvent interferens i området fra 0 til 3...10 kHz. Lavfrekvente magnetiske felt blir shuntet av skjermen på grunn av retningen til feltlinjene langs veggene på skjermen.

La oss vurdere mer detaljert prinsippet om magnetostatisk skjerming.

Rundt elementet (la det være en spole) med likestrøm er det et magnetfelt med intensitet H 0, som må skjermes. For å gjøre dette omgir vi spolen med en lukket skjerm hvis magnetiske permeabilitet µ er større enn enhet. Skjermen vil magnetiseres, og skaper et sekundærfelt som vil svekke primærfeltet utenfor skjermen. Det vil si at feltlinjene til spolen, som møter en skjerm som har mindre magnetisk motstand enn luft, har en tendens til å passere langs skjermens vegger og nå rommet utenfor skjermen i mindre mengde. En slik skjerm er like egnet for beskyttelse mot påvirkning av et magnetfelt og for å beskytte det ytre rommet mot påvirkning av et magnetfelt skapt av en kilde inne i skjermen (Figur 16.1).

Ris. 16.1.

De grunnleggende kravene til magnetostatiske skjermer kan oppsummeres som følger:

• Den magnetiske permeabiliteten µ av skjermmaterialet bør være så høy som mulig. For fremstilling av skjermer er det ønskelig å bruke myke magnetiske materialer med høy magnetisk permeabilitet (for eksempel permalloy);
• en økning i tykkelsen på skjermveggene fører til en økning i skjermingseffektiviteten, men mulige designbegrensninger på skjermens vekt og dimensjoner bør tas i betraktning;
• skjøter, kutt og sømmer i skjermen bør plasseres parallelt med linjene for magnetisk induksjon av magnetfeltet. Antallet deres skal være minimalt;
• Skjermjording påvirker ikke effektiviteten til magnetostatisk skjerming.

Effektiviteten til magnetostatisk skjerming øker når flerlags skjermer brukes.

Elektromagnetisk skjerming brukes ved høye frekvenser. Handlingen til en slik skjerm er basert på det faktum at det høyfrekvente elektromagnetiske feltet svekkes av de omvendte spenningsvirvelstrømmene det skaper. Denne skjermingsmetoden kan svekke både magnetiske og elektriske felt, og kalles derfor elektromagnetisk.

Den forenklede fysiske essensen av elektromagnetisk skjerming kommer ned til det faktum at under påvirkning av en kilde til elektromagnetisk energi oppstår ladninger på siden av skjermen som vender mot kilden, og strømmer oppstår i veggene, hvis felt i det ytre rom er motsatt av feltene til kilden og er omtrent lik den i intensitet. De to feltene opphever hverandre.

Fra bølgekonseptets synspunkt manifesterer skjermingseffekten seg på grunn av den multiple refleksjonen av elektromagnetiske bølger fra overflaten av skjermen og dempningen av bølgeenergi i dens metalliske tykkelse. Refleksjonen av elektromagnetisk energi er forårsaket av et misforhold mellom bølgekarakteristikkene til dielektrikumet der skjermen er plassert og skjermmaterialet. Jo større avvik, jo mer forskjellig bølgeimpedanser skjerm og dielektrisk, jo mer intens er den delvise skjermingseffekten bestemt av refleksjon av elektromagnetiske bølger.

Valg av skjermmateriale avhenger av mange forhold. Metallmaterialer velges i henhold til følgende kriterier og betingelser:

• behovet for å oppnå en viss verdi av demping av det elektromagnetiske feltet i nærvær av begrensninger på skjermens størrelse og dens innflytelse på det beskyttede objektet;
• stabilitet og styrke av metall som materiale.

Blant de vanligste metallene for å lage skjermer er stål, kobber, aluminium og messing. Populariteten til disse materialene skyldes først og fremst deres ganske høye skjermingseffektivitet. Stål er også populært på grunn av muligheten for å bruke sveising ved montering av skjermen.

Ulempene med metallskjermer inkluderer høye kostnader, tung vekt, store dimensjoner og vanskeligheter med installasjon. Disse ulempene er fraværende metallnett. De er lettere, lettere å produsere og plassere, og billigere. Nettverkets hovedparametere er stigningen, lik avstanden mellom tilstøtende senter av ledningen, ledningens radius og ledningsevnen til nettingmaterialet. Ulempene med metallnett inkluderer først og fremst høy slitasje sammenlignet med arkskjermer.

Brukes også til skjerming foliematerialer. Disse inkluderer elektrisk tynne materialer med en tykkelse på 0,01...0,05 mm. Foliematerialer er hovedsakelig laget av diamagnetiske materialer - aluminium, messing, sink.

En lovende retning innen skjerming er bruken ledende maling, siden de er billige, ikke krever installasjonsarbeid og er enkle å bruke. Ledende maling er laget på grunnlag av et dielektrisk filmdannende materiale med tilsetning av ledende komponenter, en mykner og en herder. Kolloidalt sølv, grafitt, kjønrøk, metalloksider, pulverisert kobber og aluminium brukes som ledende pigmenter.

Ledende maling har ikke ulempene med arkskjermer og mekaniske rister, da de er ganske stabile i forhold med plutselige klimaendringer og er enkle å bruke.

Det skal bemerkes at ikke bare individuelle TSPIer kan skjermes, men også lokalene som helhet. I uskjermede rom utføres skjermens funksjoner delvis av armerte betongkomponenter i veggene. Det er ingen vinduer eller dører, så de er mer sårbare.

Ved skjerming av rom benyttes følgende: stålplate inntil 2 mm tykk, stålnett (kobber, messing) med celle inntil 2,5 mm. I verneområder skjermes dører og vinduer. Vinduer er skjermet med netting, metalliserte gardiner, metallisert glass og dekket med ledende filmer. Dører er laget av stål eller dekket med ledende materialer (stålplate, metallnett). Spesiell oppmerksomhet rettes mot tilstedeværelsen av elektrisk kontakt mellom de ledende lagene av døren og veggene langs hele omkretsen av døråpningen. Ved skjerming av felt er tilstedeværelsen av hull og sprekker i skjermen uakseptabelt. Nettcellestørrelsen bør ikke være mer enn 0,1 strålingsbølgelengde.

I en beskyttet PC, for eksempel, er kontrollenhetene til katodestrålerøret skjermet, huset er laget av stål eller metallisert fra innsiden, skjermen er dekket med en ledende jordet film og (eller) beskyttet av et metallnett. .

Det skal bemerkes at i tillegg til funksjonen å beskytte mot informasjonslekkasje gjennom PEMIN, kan skjerming redusere de skadelige effektene av elektromagnetisk stråling på mennesker og støynivået under TSPI-drift.

Det er sannsynligvis ingen annen bransje som verdsetter kabelpålitelighet så høyt som TV- og radiokringkasting. Tross alt vil eventuelle feil som oppstår i signalet umiddelbart forvrenge den overførte informasjonen. TV- og radiokringkastingsindustrien står overfor forstyrrelser, fra studioer til overføringsenheter. Derfor er det ikke overraskende at siden den første radiostasjonen begynte å kringkaste, har ingeniører konstant søkt etter den beste skjermingsmetoden som kan sikre signalintegritet og ingen tap i kvaliteten på overført informasjon.

Begrepet "elektromagnetisk interferens" begynte å bli brukt på begynnelsen av 1960-tallet for å referere til interferens som påvirker hele det elektromagnetiske spekteret. Frem til den tid oppstod interferensproblemer hovedsakelig ved overføring av radiosignaler, og ble derfor kalt radiofrekvensinterferens. I dag er all interferens i den ikke-ioniserende delen av det elektromagnetiske spekteret klassifisert som elektromagnetisk. Av denne grunn faller problemer så varierte som interferens fra jordsløyfer, vanlige motstandsbaner, direkte påvirkning av magnetiske/elektriske felt, statiske ladninger, stråling fra strømforsyninger eller kraftledninger inn under det brede begrepet elektromagnetisk interferens.

Imidlertid er det en annen type støy knyttet til bevegelsen av kabelkomponenter - triboelektrisk støy. De er forårsaket av statiske eller piezoelektriske effekter. Slik støy oppstår ved bruk av ledninger som ofte er utsatt for bøyning eller støt (gitar, mikrofonkabler). Heldigvis kan mange lyder bekjempes med god skjerming. La oss se nærmere på hvordan skjerming fungerer og de forskjellige typene som finnes på markedet.

Kabelskjermen er plassert mellom kjernen og den ytre kappen. Hvis kabelen er flerkjernet, kan skjermen vikle rundt alle kjernene samtidig eller, hvis det er nødvendig for å unngå påvirkning av signaler fra en kjerne på en annen, hver kjerne separat. Det finnes mange forskjellige skjermingsalternativer, hver type har sine egne fordeler og ulemper som må tas i betraktning for å velge det mest passende og kostnadseffektive alternativet. Følgende skjermalternativer er tilgjengelige på markedet:

Flette. Fletten opprettholder god kabelfleksibilitet og har lang levetid. Den forhindrer perfekt påvirkning av lavfrekvent interferens og har mindre motstand enn folie for likestrøm. Denne typen skjerming er egnet for lydkabler og kabler som overfører informasjon i radiofrekvensområdet. Jo høyere prosentandel av overlapping, desto mer effektiv er skjermingen.

Film. Filmskjermer består av aluminiumsfolie belagt med et lag av polypropylen eller polyester. De dekker hele lederen, er billigere, lettere og tynnere. På grunn av sin lille tykkelse er folien praktisk å bruke for å skjerme individuelle kabelkomponenter. Ved hjelp av lim kan den enkelt kobles til det ytre skallet eller det dielektriske laget. Filmlerretet er bedre til å bekjempe forstyrrelser ved høye frekvenser, men med hyppig bøying har den kort levetid. For å sikre at folieskjolddesignet ikke har en søm som et elektromagnetisk felt kan passere gjennom og forårsake interferens, brettes en av kantene på folien for å gi et dekkende lag.

Kombinert flette og filmlerret. En kombinert skjerm som består av flere beskyttende lag lar deg effektivt bekjempe interferens over hele frekvensområdet. Kombinasjonen av folie og flette gir 100 % kabelskjermdekning og høy fleksibilitet, styrke og lav DC-motstand.

French Braid-skjerm. Den består av to motstående strandede spiraler, hvis kjerner er laget av bar eller tinnbelagt kobbertråd, med vekslende overlappinger langs en enkelt forskjøvet akse. Denne designen gjorde det mulig å øke fleksibiliteten og styrken til kabelen og halvere nivået av triboelektrisk og mikrofonstøy. DC-motstanden har også gått ned.

Testmetoder.
Testdata vil tillate deg å velge den kabelen som er optimal i design og pris. Først må du svare på enkle spørsmål:

• Hvilken type interferens vil ha størst innvirkning?
• Hva er frekvensbåndet?
• Hvorfor er skjerming nødvendig? For å beskytte mot påvirkning av eksterne felt på et signal som sendes langs en kabel, eller for å hindre at det elektromagnetiske feltet som genereres av strømmer som går gjennom kabelen, forlater kabelen?
• Vil kabelen bli utsatt for mekanisk påkjenning?

Nedenfor er flere tester, sammen med deres mål, metodikk og betydningen av resultatene.

Total overføringsimpedanstest. Denne testen er den mest aksepterte og gir et absolutt mål på en skjerms effektivitet når det gjelder å bekjempe statisk elektrisitet og strålingsinterferens ved frekvenser opp til 1000 MHz. Denne metoden anbefales av den internasjonale elektrotekniske kommisjonen og militæret. Verdien på overføringsmotstanden avhenger av utformingen av kabelskjermen og jo lavere den er, jo mer effektiv er skjermen. Impedansverdien beregnes basert på forholdet mellom signalet i koaksialkabelen og signalet som fanges opp av detektoren i det ytre miljøet. Skjermen skiller det ytre miljøet fra miljøet inne i kabelen.

Absorberende klemme. Denne kompakte enheten fanger effektivt opp signaler som sendes ut av en kabel uten å ødelegge ledningen. Resultatene sammenlignes med utslippsnivået til en tilsvarende kabel av samme lengde, men uten skjerming. Skjermingseffektiviteten bestemmes deretter ut fra forskjellen mellom disse to verdiene.

GTEM-celle. Denne enheten opererer i den tverrgående komponenten av gigahertz elektromagnetiske bølger (Gigahertz Transverse Electromagnetic Mode). Et stykke kabel, kontakt eller elektronisk enhet plasseres inne i cellens kammer, hvoretter den enten kan eksponeres for et felt av kjent størrelse, eller cellen kan fungere som en detektor som fanger opp de utsendte signalene. Frekvensområdet til denne metoden er opptil 1 GHz.

Flex Test. Effektiviteten av skjerming under drift er også viktig. Dette betyr at i situasjoner der kabelen utsettes for betydelig mekanisk påkjenning, er det fornuftig å sammenligne effektiviteten av skjerming før og etter belastninger, for eksempel vridning eller bøying. Ved å bruke disse dataene kan du gi informasjon om gjenværende levetid på kabelskjermen.

Teknologier som brukes i kabelproduksjon blir stadig mer sofistikerte. Etterspørselen etter avanserte kabelprodukter og de nyeste testmetodene fortsetter å vokse. Derfor er det nå så viktig å utvikle systemer som gjør det mulig å evaluere innvirkningen av visse interferenser på det overførte signalet fra første stund for å kunne finne de mest optimale kabeldesignalternativene.

Skjerming refererer til designteknikker for å svekke det elektromagnetiske feltet (EMF) av interferens innenfor et bestemt rom, noe som gjør det mulig å øke støyimmuniteten og sikre elektromagnetisk kompatibilitet av flyets selvgående kontrollsystemer. To skjermingsalternativer brukes. I det første tilfellet er det skjermede utstyret plassert inne i skjermen, og kilden til forstyrrelse er plassert utenfor den, i det andre er kilden til forstyrrelse skjermet, og utstyret som er beskyttet mot forstyrrelser er plassert utenfor skjermen. Det første alternativet brukes for beskyttelse mot ekstern interferens, det andre - internt. I begge alternativene brukes metallskall som skjermer. Siden bruk av skjold fører til økning i vekt og kostnad for selvgående kanoner, anses skjerming som et nødvendig tiltak, som iverksettes etter at andre muligheter (kretsløp og design) er uttømt. Samtidig med å utføre hovedfunksjonen - svekkelse av interferensfeltet - påvirker skjermen de egne parameterne til kretsene og kretsene til det skjermede objektet, som er forbundet med omfordeling av EMF ved installasjon av skjermen. Funksjonene til skjermer utføres ofte av foringsrør, paneler og deksler av enheter av blokker og stativer. Generelt svekker en metallskjerm med en tykkelse på 0,025...1 mm (for eksempel kroppen til et selvgående pistolfly) i en eller annen grad EMI-interferens. For å øke skjermingseffektiviteten velges skjermdesignet (materiale, form, tykkelse, etc.) basert på resultatene av den aktuelle analysen.

I fig. 3.28 viser en elektromagnetisk bølge med en frekvens f(Hz) og karakteristisk impedans Z w, som faller på en skjerm med tykkelse t (m) med magnetisk permeabilitet (μH/m) og resistivitet (Ohm m). Karakteristisk motstand på skjermen ved frekvens f lik (modulo)

hvor = (m) er tykkelsen på hudlaget (tykkelsen på laget i stoffet, under det elektromagnetiske feltets passasje svekkes i e en gang).

Forskjellen i de karakteristiske motstandene til bølgen og skjermen fører til at bølgen delvis reflekteres fra luftskjerm-grensesnittet, og delvis trenger gjennom skjermen, hvor en del av energien omdannes til varme. Etter å ha nådd skjerm-luft-grensesnittet, blir bølgen delvis utladet tilbake og passerer delvis gjennom skjermen.
Elektromagnetisk bølge som forplanter seg i skjermmaterialet

gjennomgår flere refleksjoner og blir som et resultat fullstendig spredt eller omdannet til varme. Beskyttelseseffektivitet S vanligvis uttrykt i desibel (dB) og representert som en sum S = R+A+B, Hvor R– dempning på grunn av refleksjon av elektromagnetisk energi fra luftskjermen og skjerm-luft-grensesnittene for hovedbølgen; EN– dempning på grunn av absorpsjon forårsaket av termiske tap fra eksiterte virvelstrømmer i metallet og tap på grunn av magnetiseringsreversering (for ferromagnetiske materialer); B - demping av elektromagnetisk energi på grunn av flere interne refleksjoner i tykkelsen på skjermen for de gjenværende bølgekomponentene (siden parameteren B vanligvis er mindre enn de to andre leddene, blir den ofte neglisjert). Dermed, SR+A. Alternativer R Og EN kan defineres som følger

Hvor Z s Og Zv er de karakteristiske motstandene til henholdsvis skjermen og luften.

I fig. Figur 3.29 viser avhengigheten av parameterne R, A Og S fra frekvens. Beskyttelseseffektivitet på et punkt C minimal.

Fra Maxwells ligninger som beskriver forplantningen av det elektromagnetiske feltet, følger det at i nærsonen til interferenskilden (ved r, hvor r er avstanden fra interferenskilden; er bølgelengden til det elektromagnetiske feltet) med økende r, karakteristikken luftmotstanden til det elektriske feltet avtar, og luftens karakteristiske motstand mot magnetfeltet øker feltet (fig. 3.30). I den fjerne sonen (r) har de elektriske og magnetiske feltene omtrent like bølgeimpedanser, nær den karakteristiske motstanden til luft mot det elektromagnetiske feltet

.

I nærsonen (r< ) значение Z w может быть больше, равно или меньше Z v . Если Z w >Z v, da dominerer den elektriske feltstyrken og den har en tendens til å indusere en potensiell forskjell i nærliggende ledere. Hvis Z w< Z v , то преобладает магнитное поле, которое индуцирует ток в ближайших проводниках.

I nærfeltet (ved lave frekvenser) brukes vanligvis elektrisk eller magnetisk skjerming. Elektromagnetiske fenomener regnes her som kvasistasjonære, dvs. går ganske sakte frem. I fjernfeltet (ved høye frekvenser) er elektromagnetiske felt skjermet. Følgelig er skjermene som brukes konvensjonelt delt inn i elektrostatiske, magnetostatiske og elektromagnetiske.

Driftsprinsippet til den elektromagnetiske skjermen er beskrevet ovenfor.

Skjermet kabel brukes i tilfeller der det kreves høykvalitets beskyttelse mot elektromagnetiske felt som oppstår på grunn av strømmer som går gjennom kabelen; skjerming danner også et symmetrisk elektrisk felt rundt lederen. Den motsatte situasjonen skjer også når skjerming brukes for å beskytte det overførte signalet mot ekstern interferens. Oftest er skjermingskappen laget av metallbånd, folie eller elektrisk ledende kabelpapir.

Fordeler med skjerming

Mulighet for kabelskjerming og type skjerming bestemmes basert på fremtidige driftsforhold, samt kabelens tekniske egenskaper. Skjermingskallet forbedrer styrken og påliteligheten til isolasjonen, beskytter mot negative påvirkninger fra det ytre miljøet, og når det brukes i en kobling, minimerer det sannsynligheten for at elektriske utladninger dannes på kabelkappen.

Funksjoner ved bruk av skjermede kabler

Et skjermingsskall laget av tynt metallbånd (aluminium eller kobber) brukes som regel for å arbeide med strømmer opp til 50A. Hvis det er behov for en skjermet strømkabel, bør skjermen i dette tilfellet være laget av kobbertråd med økt diameter. For mellomspenningskabler brukes noen ganger en kombinasjonskappe av kobbertråd og metalltape. For å utjevne den elektriske feltstyrken i strømkabler i 6-10 kV-klassen brukes elektrisk ledende skjermer.

Typer skjermede kabler:

1. Strømkabler

Skjermet strømkabel er kanskje en av de vanligste kabeltypene. Den kan brukes til å arbeide med spenning på 6-10 kV. Skjermingskallet til en slik kabel er laget på en slik måte at det beskytter det ytre miljøet mot de elektromagnetiske feltene som oppstår inne i kabelen. Populære merker av strømkabler er PvP (kobberkabelkjerne) og APvP (aluminiumskabelkjerne). I dette tilfellet er skjermingsskallet et lag av ledende peroksid-tverrbundet film, samt et skall av kobbertape og tråd. I dette tilfellet bestemmes tverrsnittet av skjermingslaget basert på planlagt strømbelastning.

2. Kombinerte kabler (kontrollkabel og strømkabel i en enkelt kappe)

Vanlige merker av kombikabler er KGPEU og KGEU. De brukes i industrielle automasjonssystemer, så vel som for å koble mobile maskiner (gravemaskiner, selvkjørende biler) til det elektriske nettverket. Skjermen er elektrisk ledende gummi (KGEU) eller aluminium lavsan tape sammen med en kobbertrådsfletting (KGPEU).

3. Kontrollkabler

Skjermede kontrollkabler brukes til å overføre informasjon om status og drift av kontrollerte objekter, enheter og installasjoner som tilgangen er begrenset til. Merker: KVVG, KGVEV, KVVGE, AKVVGE osv. Skjermingslaget er en vikling laget av tynn kobberfolie eller tråd.

4. Signalblokkerende kabler

Kabler av denne typen brukes i kabelanlegg med strenge krav til signalbeskyttelse: måleinstrumenter, alarmer, sikkerhets- og brannsikringsanlegg etc. Merker for signalblokkeringskabler: SBVG, SBPPBG, SBBbShv. Aluminium-polyetylen tape brukes til å skjerme signalblokkerende kabler.

5. Kommunikasjonskabler, LAN, etc.

Når det gjelder kommunikasjonskabler, så vel som kabler som brukes i datanettverk, er de mest brukte forskjellige merkene UTP-kabel (twisted pair). Avhengig av den spesifikke typen, kan de skjermes med kobberfletting, folie eller kombinert skjerming.

Den mest betydelige reduksjonen i effekten av EMR på elektroniske systemer og deres elementer kan oppnås ved å bruke elektromagnetiske skjold.

Elektromagnetiske skjermer er strukturer designet for å svekke elektromagnetiske felt skapt av alle kilder i et bestemt område av rommet som ikke inneholder disse kildene, og er mye brukt i moderne elektroteknikk.

I de aller fleste tilfeller er elektromagnetiske skjermer laget av metall: kobber, aluminium, stål.

Driftsprinsippet til den elektromagnetiske skjermen er som følger. Under påvirkning av primærfeltet induseres ladninger på overflaten av skjermen, og strømmer og magnetisk polarisering induseres i tykkelsen. Disse ladningene, strømmene og polarisasjonen skaper et sekundærfelt. Fra tillegg av det sekundære feltet med det primære, dannes et resulterende felt, som viser seg å være svakere enn det primære i det beskyttede området av rommet.

Elektromagnetisk skjerm – lineært system; det følger at prinsippet om gjensidighet av bevegelser er gyldig for det. Spesielt ovennevnte betyr at effektiviteten til skjermboksen forblir den samme uavhengig av om feltkilden eller et beskyttet romområde er plassert inne i den. Denne bestemmelsen er av stor praktisk betydning, siden skjermingseffektiviteten under stråling lar oss begrense oss til tilfellet med plasseringen av feltkilden inne i skjermen.

En kvantitativ vurdering av effektiviteten til en elektromagnetisk skjerm (skjermingseffektivitet) kan karakteriseres ved forholdet mellom feltstyrken i det beskyttede området i rommet i fravær av en skjerm E 0 , N 0 og hvis den er til stede ( E, N):

Verdi E E, N kan uttrykkes i enkle forhold eller i desibel (dB).

Effektiviteten til skjermen avhenger betydelig av arten av feltkilden. Variasjonen av mulige kilder er uendelig: Imidlertid kan enhver reell kilde representeres med nødvendig nøyaktighet i form av et mer eller mindre komplekst sett med elektriske dipoler og svinger (rammer) med strøm (magnetiske dipoler).

Forskjellen i oppførselen til skjermen i forhold til forskjellige virkelige kilder er basert på forskjellen i oppførselen i forhold til elektriske og magnetiske dipoler. Den siste forskjellen er en konsekvens av den forskjellige strukturen i feltene til disse to kildene. På ledig plass kl

Hvor r- avstand fra kilden;

λ – bølgelengde, forskjellen i feltstrukturene til begge kildene slettes: når som helst i rommet E Og N er praktisk talt i fase, og deres forhold viser seg å være nesten det samme som i en plan bølge, dvs. E/N= 120π Ohm.

På r<< λ/2πотношение E/H avhenger av posisjonen til observasjonspunktet. I ekvatorialplanet (planet som går gjennom dipolen vinkelrett på aksen) er det omtrentlig og bestemmes av følgende formler:

For en elektrisk dipol:

For en magnetisk dipol

Altså med en nedgang r eller øke λ (med synkende frekvens f) holdning E Til N i tilfelle et elektrisk felt øker, avtar rollen til den magnetiske komponenten, og det viser seg å være mulig å betrakte feltet som kvasi-elektrostatisk.

I det generelle tilfellet svekkes skjermen ikke bare, men forvrenger også kildefeltet i det beskyttende området i rommet. Derfor er effektiviteten forskjellig for de elektriske og magnetiske komponentene i feltet. Denne omstendigheten kompliserer den kvantitative vurderingen betydelig.

Bare i de enkleste tilfellene bestemmes effektiviteten til skjermen entydig (for eksempel skjerming av et halvrom fra en plan elektromagnetisk bølge av en uendelig homogen skjerm).

For sistnevnte tilfelle kan du få en formel som er praktisk for praktiske beregninger:

hvor σ er ledningsevnen til skjermmaterialet, cm/m;

d– skjermtykkelse, m;

δ – ekvivalent penetrasjonsdybde,

de. avstand der en elektromagnetisk bølge svekkes inn e ganger og henger etter med π/2.

Hvor EN- materialkoeffisient;

μ en- absolutt magnetisk permeabilitet;

f– frekvens av elektromagnetisk stråling, Hz.

Elektrofysiske parametere, data om ekvivalent penetrasjonsdybde for skjermmaterialene av størst interesse er gitt i tabell 5.8 og 5.9.

Tabell 5.8 Elektriske parametere for noen metaller

Tabell 5.9. Ekvivalent inntrengningsdybde δ for ulike skjermingsmaterialer, mm

Frekvens f, Hz	Kobber	Messing	Aluminium	Stål	Permalloy μ r= 12 000
μ r= 50	μ r= 100
10 2	6,700	12,400	8,800	2,300	1,540	0,380
10 3	2,100	3,900	2,750	0,700	0,490	0,120
10 4	0,670	1,240	0,880	0,230	0,154	0,038
10 5	0,210	0,390	0,275	0,070	0,049	0,012

Ved høye frekvenser med relativt stor materialtykkelse d> δ skjermeffektivitet kan bestemmes av den omtrentlige ligningen

Hvor d– tykkelsen på skjermveggene;

δ – ekvivalent penetrasjonsdybde;

D– bredden av en rektangulær sikt eller diameteren til en sylindrisk eller sfærisk skjerm;

μ r- relativ magnetisk permeabilitet;

m– skjermformfaktor, for rektangulær m= 1, for sylindrisk m= 2 og for sfærisk m= 3.

Verdien Epl kan betraktes som et produkt av to faktorer:

Den første av faktorene karakteriserer effektiviteten av refleksjon av den primære innfallende elektriske feltbølgen fra skjermens overflate.

Følgende omtrentlige avhengigheter kan oppnås for å estimere verdien av den første avhengighetsfaktoren (5.14):

Fra formel (5.15) er det klart at med økende skjermtykkelse øker verdien av Epl.neg til en viss verdi, hvoretter den ikke endres. Dette er forståelig, siden når d> δ-fenomener på overflaten slutter praktisk talt å avhenge av d.

Med økende frekvens forblir refleksjonseffektiviteten først uendret, og begynner deretter å avta som d> δ viser seg å være praktisk talt omvendt proporsjonal. Årsaken er at på grunn av hudeffekten øker overflatemotstanden til skjermen.

Den andre faktoren med formel (5.14) karakteriserer graden av dempning av den elektriske komponenten når feltet trenger gjennom tykkelsen på skjermveggen. Det kan omtrentlig estimeres ut fra avhengigheten

Formler (5.12) lar deg sammenligne forskjellige metaller med hverandre som materialer for en skjerm. Faktisk når d/δ < 0,1 эффективность экрана пропорциональна удельной проводимости δ и не зависит от магнитной проницаемости материала. Следовательно, при равных толщинах медный экран лучше алюминиевого и намного лучше стального. Однако с ростом толщины d eller frekvenser f bildet endres, siden begrepet begynner å spille en betydelig rolle i å bestemme E e d/δ. Og siden tykkelsen på overflatelaget av stål er mye mindre enn kobber og aluminium, viser stålskjermen seg å være mer effektiv. Cutoff frekvens f g, hvor effektiviteten til stål- og kobberskjermer er den samme, avhenger av d og bestemmes av formelen

hvor μ er den relative magnetiske permeabiliteten til stål.

Med en vilkårlig skjermform og endelige dimensjoner av dipolen (feltkilde), er kvantitativ vurdering av skjermingseffektiviteten svært vanskelig. Derfor, for å få et slikt estimat, går vi til det enkleste tilfellet - en sfærisk skjerm.

Effektivitet av kuleskjerm med indre radius R og veggtykkelse d i forhold til en elementær dipol plassert i sentrum, med d<< R<< λ2π определяется формулой

hvor Epl finnes fra (5.12).

Den elektromagnetiske bølgen til en elementær dipol er ikke plan, men sfærisk; imidlertid når d<< R vi kan betrakte feltet i tykkelsen på skjermveggene som flatt og bruke formel (5.17) for å estimere dets demping, og for å estimere feltdempingen fra skjermen ved å bruke følgende omtrentlige avhengighet:

Det er lett å se at når frekvensen øker, reduseres dempningseffektiviteten.

Beregninger og tester viser at ved frekvenser under 100 kHz er en flat stålskjerm mindre effektiv enn kobber og aluminium, men ved frekvenser over 1 MHz er effektiviteten allerede fem størrelsesordener høyere enn for en flat kobberskjerm. Disse forholdene er også bevart for sfæriske skjermer ved skjerming av dipoler av begge typer. La oss huske at det meste av EMR-energien sendes ut i frekvensområdet 15 ÷ 30 kHz.

Effektiviteten av skjerming av lukkede skjermer av kilder som en elektrisk dipol er svært høy. Selv med en veggtykkelse på 0,1 mm overstiger den 106 (120 dB) ved alle frekvenser for alle praktisk mulige størrelser og for alle tre materialene som vurderes.

Ved skjerming av magnetiske dipolkilder ved frekvenser i størrelsesorden 10 kHz og lavere, må skjermen være tykkvegget for å oppnå høy effektivitet. Altså ved en frekvens på 10 kHz kl R= 100 mm, tar effektiviteten til skjermer med forskjellige tykkelser verdiene gitt i tabell 5.10.

Tabell 5.10. Effektivitet av skjermer av forskjellige tykkelser

Ved lukket skjerm kan feltet trenge inn i skjermen kun gjennom tykkelsen på veggene.

Av det som er sagt tidligere, følger det at med riktig valg av skjermmateriale og veggtykkelse er det grunnleggende mulig å oppnå en vilkårlig høy skjermingseffektivitet. I ekte skjermer er mer eller mindre betydelige hull og slisser uunngåelige, som danner en ekstra kanal for penetrering av feltet. Som et resultat reduseres effektiviteten til skjermen.

Hvis veggene er veldig tynne, og hullene og sprekkene er små, skapes feltet inne i skjermen hovedsakelig på grunn av penetrasjon gjennom veggene. Endring av materialet og fortykkelse av veggene kan i dette tilfellet øke skjermingseffektiviteten. Tvert imot, hvis veggene er relativt tykke, og hullene og spaltene er betydelige, skapes feltet inne i skjermen hovedsakelig på grunn av penetrasjon gjennom disse hullene og spaltene, slik at fortykkelse av veggene er ineffektiv.

I de fleste situasjoner bestemmes egenskapene til skjermen ofte ikke av tykkelsen og typen materiale, men av defekter - avvik fra den ideelle designen. Disse defektene er hovedsakelig ulike hull og sprekker (forstyrrelser i skjermens enhetlighet).

Analyse av penetrasjonen av et elektromagnetisk felt gjennom et lite hull i en uendelig tynn, ideelt ledende skjerm lar oss trekke følgende konklusjoner. Et rundt og firkantet hull med samme område overfører det elektromagnetiske feltet nesten likt. Feltet trenger svakere gjennom en smal spalte enn gjennom et firkantet hull med samme område. Av spesiell interesse er det faktum at for en gitt hullform er ekvivalensmomentet til dipolen proporsjonal med arealet til dette hullet i kraften av tre sekunder. Det følger at å erstatte ett stort hull med flere små, hvis totale areal er lik arealet til dette store hullet, vil forbedre effektiviteten til skjermen. Beregninger viser at å erstatte ett stort hull N liten med samme totale areal, fører til en svekkelse av feltet som trenger inn i det beskyttede området med en faktor.

Omtrent svekkelse av feltet som trenger gjennom hullet på grunn av veggtykkelsen d kan tas i betraktning ved å betrakte hullet som en transcendental bølgeleder - et bølgelederfilter. Å angi dempningskoeffisienten til et slikt felt med E α, kan vi følgelig godta

hvor α avhenger av feltets natur, formen og størrelsen på hullet. α-verdiene for runde og rektangulære hull er gitt i tabell 5.11.

Inntrengningen av feltet gjennom hullet kan svekkes betydelig ved å feste en dyse til dette hullet.

I dette tilfellet kan verdien av E α finnes ved å bruke formel (5.20) med erstatningen i den d per rørlengde l.

Tabell 5.11. Avhengighet av koeffisient α av formen og størrelsen på hullet i skjermen

En betydelig reduksjon i feltinntrengning gjennom hullet kan oppnås ved å dele ett stort hull i flere små ved samtidig bruk av stikkrør.

Konklusjon

Læreboken diskuterer hovedproblemene ved EMC for forskjellig radioelektronisk utstyr.

I det første kapittelet gjennomføres en analyse av hovedkildene til datamaskiner og de maksimalt tilgjengelige nivåene av det elektromagnetiske feltet for forbrukerprodukter, på arbeidsplasser og i befolkningen vurderes.

I det andre kapittelet vurderes naturlige kilder, den elektromagnetiske situasjonen er beskrevet i detalj, og teorien om området for nære og bølgesoner med lynutladninger er gitt. De grunnleggende metodene for lynbeskyttelse av utstyr, lokale nettverk og overføringslinjer (koaksial) ble utført.

Et eksempel på en lynbeskyttelsesanordning for husholdningsbruk vurderes i detalj.

Kraftige radiosendemidler skaper PEMF primært ved stråling fra antenner både over jordoverflaten og inn i det underjordiske området og stråling fra radioelektronikk.

En ingeniørmetode for å beregne kostnadene for RES til effektene av MEMF er presentert.

Det femte kapittelet diskuterer metodikken for å vurdere motstanden til elektroniske enheter mot effekten av en elektromagnetisk puls fra en kjernefysisk eksplosjon og vurderer praktiske problemer med elektromagnetisk skjerming, løst i kurs- og diplomdesign.

Bibliografi

1. Ivanov V.A. Elektromagnetisk kompatibilitet av radio-elektronisk utstyr / V.A. Ivanov, L.Ya. Ilyinsky, M.I. Fusik. – K.: Teknologi, 1983. – 120 s.

2. Knyazev, A.D. Elementer i teori og praksis for elektromagnetisk kompatibilitet av radio-elektronisk utstyr. – M.: Radio og kommunikasjon, 1984. – 336 s.

3. Radioelektroniske enheter og kraftig elektromagnetisk interferens / red. I OG. Kravtsjenko. – M.: Radio og kommunikasjon, 1984. – 256 s.

4. Krylov, V.A. Beskyttelse mot elektromagnetisk stråling / V.A. Krylov, T.V. Jugenkov. – M.: Sovjetisk radio, 1972. – 216 s.

5. Hvit, D. Elektromagnetisk kompatibilitet av radio-elektronisk utstyr og utilsiktet interferens / D. Hvit; kjørefelt fra engelsk – M.: Sovjetisk radio, 1977. – Utgave. 1. – 348 s.

6. GOST 11001–80. Radiointerferensmålere. Generelle Krav.

7. Mikhailov, A.S. Måling av EMC-parametre for RES / A.S. Mikhailov. – M.: Kommunikasjon, 1980. – 244 s.

8. Mikhailov, A.S. Håndbok for beregning av elektromagnetiske skjermer / A.S. Mikhailov. – M.: Energoatom forlag, 1988. – 244 s.

9. GOST R 51724–2001. Skjermede objekter, lokaler, tekniske midler. Feltet er hypogeomagnetisk.

10. SANPIN 2.2.4.1191–03 Elektromagnetiske felt under industrielle forhold. Vedtak om implementering av sanitære regler og forskrifter.

	Introduksjon
	Problem med elektromagnetisk kompatibilitet
1.1	Elektromagnetisk felt, dets typer og klassifisering
1.2	Hovedkilder til elektromagnetisk felt
	Naturlige kilder
2.1	Påvirkning av lynutladninger på radioelektronisk utstyr
2.2	Elektromagnetisk miljø
	Lynnedslagsbeskyttelse
3.1	Beskytter utstyr mot lynnedslag
3.2	Lynbeskyttelse av lokale nettverk
3.3	Koaksialkabelbeskyttelse
3.4	Eksempel på lynbeskyttelsesanordning
	Kraftige radiosendefasiliteter
4.1	Elektromagnetisk stråling fra antenner
4.2	Dannelse av EMO og dens egenskaper
4.3	Beregninger av motstanden til RES mot effekten av MEMF
4.3.1	Dannelse av en modell for interaksjon mellom MEPM og RES
4.3.2	Dannelse av programmet
4.3.3	Drøfting av beregningsresultater
	Motstand til radioelektronisk utstyr mot effekten av en elektromagnetisk puls fra en atomeksplosjon
5.1	Vurdering av motstanden til elektromagnetiske systemer mot effekten av EMR
5.2	Metoder for å øke motstanden til elektroniske systemer mot effekten av EMR
5.3	Elektromagnetisk skjerming
	Konklusjon
	Bibliografi