امتصاص EMC

مادة امتصاص EMC هي مادة يمكنها امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية بشكل فعال. يمكن استخدامه في تصميم EMC للمنتجات الإلكترونية للتخلص من التداخل الكهرومغناطيسي وتقليل الإشعاع الكهرومغناطيسي. تتكون مادة امتصاص EMC عادةً من نوع واحد أو أكثر من ماصات الموجات الكهرومغناطيسية ومادة أساسية ، حيث يكون ممتص الموجات الكهرومغناطيسية هو المفتاح لامتصاص الموجات الكهرومغناطيسية. تشتمل مواد امتصاص EMC الشائعة على مواد مغناطيسية ناعمة ، ومواد ماصة للنانو ، وامتصاص مسامي ، إلخ.

يتضمن جهاز امتصاص التوافق الكهرومغناطيسي جانبين من المتطلبات:

1. من ناحية أخرى ، يشير إلى المعدات في التشغيل العادي للبيئة حيث لا يمكن أن يتجاوز التداخل الكهرومغناطيسي قيمة حدية معينة (EMI) ؛
2. من ناحية أخرى ، فهذا يعني أن الجهاز لديه درجة معينة من المناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي الموجود في البيئة ، أي الحساسية الكهرومغناطيسية (EMS).

مع تطور العلوم والتكنولوجيا الحديثة ، يتزايد إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية على البيئة. في المطار ، لا يمكن أن تقلع رحلات الطائرات بسبب التداخل الكهرومغناطيسي ويتم تفويتها ؛ في المستشفيات ، غالبًا ما تتداخل الهواتف المحمولة مع العمل العادي للأجهزة الطبية الإلكترونية المختلفة. لذلك ، فإن إدارة التلوث الكهرومغناطيسي ، والبحث عن مادة يمكن أن تقاوم وتضعف إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية - مواد امتصاص EMC ، أصبحت قضية رئيسية في علم المواد.

الإشعاع الكهرومغناطيسي من خلال التأثير الحراري والتأثير غير الحراري والتأثير التراكمي على جسم الإنسان الناجم عن الضرر المباشر وغير المباشر. تؤكد الأبحاث أن مادة امتصاص الموجات الفريتية تتمتع بأفضل أداء ، ولها خصائص شريط امتصاص عالي ، ومعدل امتصاص مرتفع ، وسمك مطابق رقيق. يمكن أن يمتص تطبيق هذه المواد في المعدات الإلكترونية الإشعاع الكهرومغناطيسي المتسرب ويمكن أن يحقق الغرض من القضاء على التداخل الكهرومغناطيسي. وفقًا لقانون انتشار الموجات الكهرومغناطيسية في الوسط من اتجاه مغناطيسي منخفض إلى اتجاه نفاذية مغناطيسية عالية ، فإن استخدام الفريت عالي النفاذية لتوجيه الموجات الكهرومغناطيسية ، من خلال الرنين ، عدد كبير من امتصاص طاقة إشعاع الموجات الكهرومغناطيسية ، ثم من خلال اقتران طاقة الموجات الكهرومغناطيسية بالطاقة الحرارية.

تم تصميم مواد امتصاص EMC مع وضع قضيتين في الاعتبار.

1. تواجه الموجات الكهرومغناطيسية سطح المادة الماصة ، إلى أقصى حد ممكن عبر السطح لتقليل الانعكاس ؛
2. الموجة الكهرومغناطيسية إلى المادة الماصة بالداخل ، لجعل طاقة الموجة الكهرومغناطيسية تفقد قدر الإمكان.

في تكنولوجيا التوافق الخفي والتوافق الكهرومغناطيسي (EMC) ذات الأهمية المتزايدة ، فإن دور وحالة مواد امتصاص EMC بارزين للغاية ، وأصبحت تدابير مضادة إلكترونية عسكرية حديثة و "أسلحة سرية" ، وتطبيقاتها الهندسية بشكل أساسي في المجالات التالية.

1. تكنولوجيا التخفي

في الطائرات والصواريخ والدبابات والسفن والمستودعات وغيرها من الأسلحة والمعدات والمنشآت العسكرية المغطاة بمواد ماصة ، يمكنك امتصاص موجات الاستطلاع ، وتخفيف الإشارة المنعكسة ، وذلك لاختراق منطقة دفاع رادار العدو ، وهي وسائل قوية للاستطلاع المضادة للرادار ، والحد من نظام الأسلحة عانى من الصواريخ الموجهة بالأشعة تحت الحمراء وأسلحة الليزر هجوم الأسلوب.

2. تحسين أداء التوافق الكهرومغناطيسي للطائرة

قد تؤدي الإشارات الكاذبة الناتجة عن انعكاس الموجات الكهرومغناطيسية من جسم الطائرة إلى اعتراض خاطئ أو تتبع خاطئ للرادار المحمول جواً شديد الحساسية ؛ عندما تعمل عدة رادارات على متن طائرة أو سفينة في نفس الوقت ، يكون الحديث المتبادل بين هوائيات جهاز الإرسال والاستقبال للرادار خطيرًا جدًا في بعض الأحيان ، كما أن آلة التشويش الموجودة على متن السفينة أو على متنها ستتداخل أيضًا مع الرادار أو معدات الاتصال التي تأتي معها. من أجل الحد من هذا التداخل ، تستخدم الدول الأجنبية بشكل شائع لامتصاص مادة التدريع المغناطيسي الممتاز لتحسين أداء الرادار أو معدات الاتصالات. كما هو الحال في الرادار أو جسم معدات الاتصالات ، والهوائي ، وفي جميع أنحاء التداخل المغلف بمواد ماصة ، يمكن أن تجعلهم أكثر حساسية وأكثر دقة في الكشف عن أهداف العدو. في فتحة الهوائي المكافئ للرادار على الجدار المحيط المطلي بمادة ماصة ، يمكن أن تقلل السديلة الثانوية إلى تداخل الرفرف الرئيسي وتزيد من مسافة دور هوائي الإرسال ، وهوائي الاستقبال لتقليل انعكاس الهدف الخاطئ للتداخل ؛ في مواد امتصاص EMC لتطبيق نظام الاتصالات الساتلية ، سوف تتجنب التداخل بين خطوط الاتصال ، وتحسن حساسية آلة الاتصالات على متن الطائرة والمحطة الأرضية ، وبالتالي تحسين جودة الاتصالات.

3. تطبيق عزل هوائي RFID لمكافحة المعادن

يستخدم هذا التطبيق بشكل أساسي فئة من معدل القناة المرتفع ، والمواد الممتصة من النوع المنخفض الخسارة مع خصائص معدل القناة العالية. عند استخدامها ، فإن EMC ورقة امتصاص يتم إدخاله بين هوائي العودة 13.56 ميجا هرتز والركيزة المعدنية لزيادة المجال المغناطيسي الاستقرائي من خلال مادة الامتصاص نفسها وتقليل فرصة المرور عبر اللوحة المعدنية ، وبالتالي تقليل التيارات الدوامة الحثية المتولدة في اللوحة المعدنية وبالتالي تقليل الخسارة من المجال المغناطيسي الاستقرائي. في الوقت نفسه ، بسبب إدخال لوح امتصاص EMC ، سيتم تقليل السعة الطفيلية المقاسة ، وسيتم تقليل إزاحة التردد ، وسيكون تردد الرنين لقارئ البطاقة متسقًا ، وذلك لتحسين مسافة القراءة ، بالطبع ، تعتمد درجة التحسن على الدرجة الممتازة لخصائص المواد الممتصة للأمواج.

4. الحماية الأمنية

نظرًا لتطبيق الرادار عالي الطاقة ، وآلات الاتصالات ، وتسخين الميكروويف ، وغيرها من المعدات ، فإن منع الإشعاع الكهرومغناطيسي أو التسرب ، وحماية صحة المشغل هو موضوع جديد ومعقد ، ويمكن أن تحقق المواد الممتصة هذا الغرض. بالإضافة إلى ذلك ، عادةً ما تعاني الأجهزة المنزلية الحالية من مشاكل الإشعاع الكهرومغناطيسي ، والتي يمكن أيضًا قمعها بشكل فعال من خلال الاستخدام الرشيد لمواد امتصاص EMC ومكوناتها.

5. غرفة مظلمة بالميكروويف

زينت المخمدات مساحة حائط تسمى غرفة الميكروويف المظلمة. في الغرفة المظلمة يمكن أن تشكل مساحة خالية مكافئة غير عاكسة (منطقة بلا ضوضاء) ، تنعكس من حول الموجات الكهرومغناطيسية ، ثم تكون الطاقة الكهرومغناطيسية المباشرة أصغر بكثير ، ويمكن إهمالها. تُستخدم الغرفة المظلمة بالميكروويف بشكل أساسي للرادار أو هوائيات الاتصالات ، والصواريخ ، والطائرات ، والمركبات الفضائية ، والأقمار الصناعية ، وغيرها من خصائص المعاوقة ودرجة اقتران القياس ، ورواد الفضاء مع هوائي الكتف الخلفي ، وقياس خريطة الاتجاه وتركيب المركبات الفضائية ، والاختبار ، والتعديل ، والتي يمكن القضاء على التداخل الخارجي وتحسين دقة القياس وكفاءته (العمل الداخلي في جميع الأحوال الجوية) ، ولكن أيضًا للحفاظ على السر.

تعريف

التوافق الكهرومغناطيسي (EMC) هو قدرة الجهاز أو النظام على العمل في بيئته الكهرومغناطيسية وعدم إنتاج تداخل كهرومغناطيسي لا يطاق مع أي جهاز في بيئته. لذلك ، يشتمل جهاز امتصاص التوافق الكهرومغناطيسي على متطلبين: من ناحية ، لا يمكن أن يتجاوز التداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن الجهاز البيئة أثناء التشغيل العادي حدًا معينًا ؛ من ناحية أخرى ، يتمتع الجهاز بدرجة معينة من المقاومة للتداخل الكهرومغناطيسي في بيئة الجهاز ، أي الحساسية الكهرومغناطيسية.

التوافق الكهرومغناطيسي
في معيار اللجنة الكهروتقنية الدولية IEC ، يتم تعريف التوافق الكهرومغناطيسي على أنه النظام أو المعدات التي تعمل بشكل طبيعي في البيئة الكهرومغناطيسية دون التسبب في تداخل مع الأنظمة والمعدات الأخرى.

الشكل 1 الشكل 1 أطلس مفهوم التوافق الكهرومغناطيسي

يتضمن ممتص EMC EMI (التداخل الكهرومغناطيسي) و EMS (التسامح الكهرومغناطيسي) ، وهو الضوضاء الكهرومغناطيسية الناتجة عن الجهاز نفسه ضد الأنظمة الأخرى ؛ يشير و EMS إلى الجهاز الذي يؤدي الوظيفة بشكل مستقل عن البيئة الكهرومغناطيسية المحيطة.
التوافق الكهرومغناطيسي (التوافق الكهرومغناطيسي) لمختلف المعدات الكهربائية أو الإلكترونية في المساحة المشتركة للبيئة الكهرومغناطيسية المعقدة ، مع عامل الأمان المحدد لتلبية متطلبات تصميم قدرة العمل العادية. يسمى أيضًا التوافق الكهرومغناطيسي. تشمل معانيها ① الأنظمة أو المعدات الإلكترونية في البيئة الكهرومغناطيسية ؛ ② الأنظمة أو المعدات الإلكترونية في البيئة الكهرومغناطيسية الطبيعية وفقًا لمتطلبات التصميم. إذا امتد تأثير المجالات الكهرومغناطيسية على البيئة البيئية ، فيمكن أن يسمى موضوع التوافق الكهرومغناطيسي الكهرومغناطيسية البيئية.
تم تطوير البحث عن التوافق الكهرومغناطيسي تدريجياً مع احتياجات التكنولوجيا الإلكترونية للتردد العالي والسرعة العالية والدقة العالية والموثوقية العالية والحساسية العالية والكثافة العالية (التصغير والتكامل على نطاق واسع) والطاقة العالية وتطبيق الإشارات الصغيرة والتعقيد ، وجوانب أخرى. أصبحت مشكلة التوافق الكهرومغناطيسي أكثر بروزًا ، خاصة بعد الاستخدام المكثف للتكنولوجيا الإلكترونية الحديثة في الأقمار الصناعية الأرضية الاصطناعية والصواريخ وأجهزة الكمبيوتر ومعدات الاتصال والغواصات.

تستخدم جميع أنواع معدات الطاقة العاملة التوصيل الكهرومغناطيسي والحث الكهرومغناطيسي والإشعاع الكهرومغناطيسي للطرق والتأثير على بعضها البعض ، مما يتسبب في حدوث تداخل وتأثير وإلحاق الضرر بمعدات التشغيل والأفراد في ظل ظروف معينة.

في الثمانينيات ، ظهر نظام امتصاص التوافق الكهرومغناطيسي EMC لغرض البحث وحل هذه المشكلة ، بشكل أساسي لدراسة وحل تداخل آلية التوليد والانتشار والاستقبال والتثبيط وتقنية القياس والقياس المقابلة ، وعلى هذا أساسًا وفقًا لمبدأ الاقتصاد التقني الأكثر منطقية ، ومستوى التداخل ، ومستوى مقاومة التداخل ، وتدابير التثبيط لوضع أحكام واضحة ، وجعل المعدات في نفس البيئة الكهرومغناطيسية متوافقة ، وفي نفس الوقت لا يمكن لأي كيان في البيئة السماح اضطراب كهرومغناطيسي.

تشمل مؤسسات الاختبار والاختبار الخاصة بالتوافق الكهرومغناطيسي (بما في ذلك التداخل الكهرومغناطيسي والتسامح الكهرومغناطيسي) معهد سوتشو للأجهزة الكهربائية ، ومركز اختبار موثوقية البيئة الفضائية ، والموثوقية البيئية ومركز اختبار التوافق الكهرومغناطيسي ، ومختبرات أخرى.

يشير التداخل الداخلي إلى التداخل المتبادل بين مختلف مكونات المعدات الإلكترونية ، بما في ذلك ما يلي:

1. التداخل الناجم عن التسرب من خلال السعة الموزعة ومقاومة العزل لمصدر طاقة التشغيل ؛ (متعلق بتردد العمل)
2. التداخل الناجم عن اقتران المعاوقة للإشارات عبر السلك الأرضي ومصدر الطاقة وأسلاك النقل أو الشعور المتبادل بين الأسلاك ؛
3. التداخل الناجم عن تسخين بعض المكونات داخل الجهاز أو النظام ، مما يؤثر على استقرار المكونات نفسها أو المكونات الأخرى ؛
4. التداخل الناجم عن المجال المغناطيسي والمجال الكهربائي الناتج عن المكونات عالية الطاقة والجهد العالي التي تؤثر على المكونات الأخرى من خلال الاقتران.

يشير التداخل الخارجي إلى تداخل عوامل أخرى غير المعدات أو النظام الإلكتروني في الخط أو الجهاز أو النظام ، بما في ذلك ما يلي:

1. تتداخل مصادر الجهد العالي والطاقة الخارجية مع الخطوط أو المعدات أو الأنظمة الإلكترونية من خلال تسرب العزل ؛
2. تولد المعدات الخارجية عالية الطاقة مجالًا مغناطيسيًا قويًا في الفضاء ، والذي يتداخل مع الخطوط أو المعدات أو الأنظمة الإلكترونية من خلال الاقتران الحثي المتبادل ؛
3. تداخل الموجات الكهرومغناطيسية المكانية في الخطوط أو الأنظمة الإلكترونية ؛
4. درجة حرارة بيئة العمل غير مستقرة ، مما يتسبب في حدوث تداخل ناتج عن تغيير المعلمة للخطوط الإلكترونية أو المعدات أو المكونات الداخلية للنظام ؛
5. يحدث التداخل بسبب المعدات المزودة بالطاقة التي توفرها شبكة الطاقة الصناعية وبسبب جهد شبكة الطاقة الذي يمر عبر محول مصدر الطاقة.

التطور السريع في تكنولوجيا التوافق الكهرومغناطيسي

من سطح الأرض إلى أنشطة الأقمار الصناعية لما يقرب من آلاف الكيلومترات من الفضاء في كل مكان توجد موجات كهرومغناطيسية وكهرباء ومغناطيسية تؤثر دائمًا على حياة الناس وإنتاجهم ، والتطبيق الواسع للطاقة الكهرومغناطيسية بحيث يتم تطوير التكنولوجيا الصناعية مع كل يمر يوم. الطاقة الكهرومغناطيسية في تكوين ثروة كبيرة للإنسان ، ولكنها تجلب أيضًا ضررًا معينًا ، يُعرف بالتلوث الكهرومغناطيسي ، تعد دراسة التلوث الكهرومغناطيسي فرعًا مهمًا لحماية البيئة. في الماضي كان الناس يطلقون على أجهزة الاتصال اللاسلكي تداخلًا كهرومغناطيسيًا ، مما يشير إلى أن الجهاز يتعرض للغزو عن طريق التداخل الخارجي. في الواقع ، يسبب أيضًا ضررًا للأجهزة الخارجية الأخرى ، أي أنه يصبح مصدرًا للتداخل. لذلك من الضروري دراسة التداخل والتداخل للجهاز في نفس الوقت والاهتمام بمدى توافق التنظيم داخل الجهاز وبين الجهاز في منتصف الوقت. مع تطور العلم والتكنولوجيا ، شكلت تكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة المعتمدة على نطاق واسع والإدراك التدريجي للكهرباء بيئة كهرومغناطيسية معقدة. عزز البحث المستمر وحل مشاكل العلاقة المتبادلة بين المعدات والأنظمة في البيئة الكهرومغناطيسية التطور السريع لتكنولوجيا التوافق الكهرومغناطيسي.

متطلبات تصميم امتصاص EMC

في متطلبات تصميم التوافق الكهرومغناطيسي:

1. امسح مؤشرات التوافق الكهرومغناطيسي للنظام. يشتمل تصميم جهاز امتصاص التوافق الكهرومغناطيسي على بيئة التداخل الكهرومغناطيسي حيث يمكن للنظام العمل بشكل طبيعي والمؤشرات المسموح بها للنظام للتداخل مع الأنظمة الأخرى.
2. على أساس فهم مصادر التداخل ، وكائنات التداخل ، وقنوات التداخل في النظام ، يتم تخصيص هذه المؤشرات لكل نظام فرعي ، وأنظمة فرعية ، ودوائر ، ومكونات ، وأجهزة من خلال التحليل النظري.
3. وفقًا للوضع الفعلي ، اتخذ التدابير المناسبة لمنع مصدر التداخل ، والقضاء على طريقة التداخل ، وتحسين قدرة الدائرة على مقاومة التداخل.
4. من خلال التجربة للتحقق مما إذا كانت متطلبات الفهرس الأصلي ، إن لم يكن كذلك ، سيتم اتخاذ مزيد من التدابير ، ودورة عدة مرات ، حتى يتم الوصول إلى الفهرس الأصلي.

مصدر EMI

هناك نوعان: طبيعي واصطناعي. تشمل مصادر التداخل الطبيعي بشكل أساسي ظواهر مختلفة في الغلاف الجوي ، مثل الرعد والثلج والعواصف الممطرة وعواصف البرد وضوضاء العواصف الرملية. تشمل مصادر التداخل الطبيعي أيضًا الضوضاء الكونية من الشمس والفضاء الخارجي ، مثل الضوضاء الشمسية والضوضاء بين النجوم وضوضاء المجرة وما إلى ذلك. تتنوع مصادر التداخل البشري ، مثل أجهزة إرسال الإشارات المختلفة والمذبذبات والمحركات والمفاتيح والمرحلات وأضواء النيون ، مصابيح الفلورسنت ، وأنظمة اشتعال المحرك ، والأجراس الكهربائية ، والسخانات الكهربائية ، وآلات اللحام بالقوس الكهربائي ، والدوائر المنطقية عالية السرعة ، ودوائر الأبواب ، وعاكس التحكم بالسيليكون ، ومعدل الغاز ، وتفريغ الهالة ، ومختلف المعدات الصناعية والعلمية والطبية عالية التردد ، والضوضاء الحضرية ، ضوضاء السكك الحديدية الكهربائية والنبض الكهرومغناطيسي النووي الناتج عن انفجار نووي ، إلخ.

طريق انتشار EMI

يمكن تقسيمها إلى نوعين: تداخل التوصيل والتداخل الإشعاعي. يُطلق على التداخل الذي ينتشر على طول الموصل تداخل التوصيل ، وتشمل أوضاع انتشاره اقترانًا كهربائيًا ومغناطيسيًا وكهرومغناطيسيًا. يُطلق على التداخل الكهرومغناطيسي الذي ينتشر في الفضاء على شكل موجات كهرومغناطيسية تداخل إشعاعي ، ويتضمن وضع انتشاره اقتران تحريض المجال القريب ومنصة اقتران إشعاع المجال البعيد. بالإضافة إلى ذلك ، قد يحدث تداخل التوصيل والتداخل الإشعاعي في نفس الوقت ، مما يؤدي إلى تكوين تداخل مركب.