磁屏蔽的解决方案

磁屏蔽的解决方案[转帖]
GMR传感器作为一种灵敏度非常高的磁性传感器，可以预见未来的广泛应用。但用户极其关心的一个问题是抗磁干扰问题。为解决此问题有多种方案，但最主要的是磁屏蔽，以下是关于磁屏蔽的相关论述。（资料主要来源：The MuShield Company,Inc.仅供参考，不负相关责任。）
如果你要设计自己的磁屏蔽系统，你会发现以下的信息是很有用的。
磁屏蔽目的：通常是保护电子线路免于受到诸如永磁体、变压器、电机、线圈、电缆等产生磁场的干扰，当然屏蔽强的磁干扰源使它免于干扰附近的元器件功能也是一个重要的应用目的。
磁屏蔽材料参数及材料划分：磁屏蔽体由磁性材料制成，衡量材料导磁能力的参数是磁导率，通常以数字来表示相对大小。真空磁导率为1，屏蔽材料的磁导率从200到350000；磁屏蔽材料的另一个重要参数是饱和磁化强度。磁屏蔽材料一般分为三类，即高导磁材料、中导磁材料和高饱和材料。
高饱和磁导率材料的磁导率在80000-350000之间，经热处理后其饱和场可达7500Gs；中磁导率材料通常和高导材料一起使用，其磁导率值从12500-150000，饱和场15500Gs；高饱和场的磁导率值为200-50000，饱和场可达18000-21000Gs。
以下是一些常用量的定义：
Gs：磁通密度的单位，相当于每平方厘米面积上有一条磁力线通过。
磁通量：由磁场产生的所有磁力线的总和。
饱和磁场：即材料磁感应强度渐趋于一恒定值时对应的磁场。
B：屏蔽体中的磁通密度，单位Gs。
d：屏蔽体直径（注：当屏蔽体为矩形时指最长边的尺寸）。
Ho：外场强度，单位Oe。
μ：材料磁导率。
A：衰减量（相对值）。
t：屏蔽体厚度。
磁场强度：屏蔽体中磁场强度估算用下面公式：
B=2.5dHo/2t（Gs）
如用厚度为0.060″的材料制成直径为1.5″的屏蔽体，在80Gs的磁场中其内部磁场为2500Gs。
屏蔽体厚度：用以下公式估算：
t=Ad/μ（英寸）
如用磁导率为80000的材料制成直径为1.5″的屏蔽体，当要求实现1000/1的衰减量时，屏蔽体的厚度为
t=1000×1.5/80000=0.019″
厚度设计还应综合考虑性价比的因素，一般屏蔽材料的磁导率应不低于80000，否则就要增加厚度以达到同样的屏蔽效果，则会导致费用的增加。
当场强很强时，厚度的选取应使材料工作于磁导率最大的场强下。如当材料的磁导率在场强为2300-2500Gs时磁导率最大，则所需厚度为
t=1.25dHo/B（英寸）
如直径1.5″，长度6″的屏蔽体置于80Gs的磁场中，所需的厚度是0.060″。
磁场衰减率：用下式估算：
A=μt/d
用此式对上面的数据计算可得到，当材料磁导率为350000时，其衰减率为14000。
磁通密度：被屏蔽空间内磁通密度为
B=Ho/A（Gs）
同样利用以上数据，则被屏蔽空间的磁场为0.0057Gs。
更多的设计要点：
*开始设计前要正确估算干扰场的大小和频率，其次，正确评价能承受的干扰场的大小。
*用以屏蔽很强的磁场时，可采用多层屏蔽的结构。如果可能，两层屏蔽体间保留1/2″的间隙。
*在屏蔽如真空泵产生的强磁场时，要采用多层屏蔽结构。其中内层用低磁导率材料，中间层用中磁导率材料，外层用高磁导率材料。
*用单层结构屏蔽如CRTs等及其敏感的设备时，应在离设备5″处形成一个完整的屏蔽体；当型号很大时，只需对关键部分如磁轭等部位进行屏蔽即可。
*对于极低场的要求，通常采用3层屏蔽的方式，其中外层屏蔽用高磁导率材料，在内外屏蔽层间是Cu层。在Cu层上通以强的交流电流可对内屏蔽层消磁，同时Cu层还可以屏蔽静磁场的干扰。
*对于磁屏蔽结构，在材料厚度允许的时候可采用搭接点焊，交接尺寸至少3/8″。在直径发生变化或结构拐角的地方，应采用氦弧焊。
使用片状材料的要点：在屏蔽小元件时，刚性结构加工应用都不方便，这时片状材料是一个很好的选择，但要注意以下事项：
*为减少磁散射发生，结构中应避免出现 尖锐的拐角；如果结构上需要开孔或缝，则应力求其边角采用圆弧形式。
*当屏蔽圆柱形物体时，每一层的搭接尺寸不少于3/4″，而且第一层的接口位于180°的位置，则下一层的接口位于90°的位置，再下一层又位于180°的位置，如此等等。
*为了提高屏蔽效果，每两层屏蔽间保留3-4倍于薄片厚度的空间。
*因为薄片材料具有极高的磁导率，因此使用中应避免连续螺旋状卷绕它，否则将有可能在屏蔽体中产生相当于磁极的结构。
*当在薄片材料上钻孔时，应确保是在正确的加工片状金属的条件下进行，而不是在普通的金属加工条件下操作，因为普通的操作方式会产生螺丝起子效应导致薄片发生弯曲，从而减小材料的磁导率，导致屏蔽效果的降低。