【Word 版本下载可任意编辑】 机房电磁屏蔽方案 一、机房电磁的产生与危害 计算机在使用的过程中,会在元器件表面积聚大量的静电 电荷。最典型的就是显示器在使用过后用手去触摸显示屏幕 就会发生剧烈的静电放电现象 ,这就是显示器屏幕上的电荷 与我们人体上所带异号电荷发生中和时所产生的静电放电 现象,至于静电放电的定义,这里就不再表达,有兴趣的读者可 以自行查阅资料。由于静电放电过程是电位、电流随机瞬间 变化的电磁辐射,所以,不管是放电能量较小的电晕放电,还是 放电能量较大的火花式放电,都可以产生电磁辐射。计算机本 身包含有大量的高电磁灵敏度的电路以及元器件 ,所以,在使 用过程中若遇到静电放电现象(ESP),出现的后果是不可预 测的。静电放电现象对计算机的危害可分为硬性损伤和软性 损伤,硬性损伤就是指由 ESP 过于强烈而导致的如显卡、 CPU、内存等电磁灵敏度很高的元器件被击穿,从而无法正常 工作甚至彻底报废。静电放电所造成的硬性损伤的破坏程度, 主要根据静电放电的能量及元器件的静电敏感度 ,也和危 害源与敏感器件之间的能量耦合方式,相互位置有关。软性损 伤则是指由于静电放电时产生的电磁干扰 (其电磁脉冲频谱 可达Mhz~Ghz)造成的存储器内部存储错误、比特数位移位, 由此产生如死机、非法操作、文件丢失、硬盘坏道产生等隐 性错误,相对于硬性损伤,它更难被发现。 二、怎样做好电磁屏蔽? 电磁屏蔽是解决电磁兼容问题的重要手段之一 ,大部分 1 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 电磁兼容问题都能够最终靠电磁屏蔽来解决 ,用电磁屏蔽的方 法来解决电磁干扰问题,最大好处是不可能影响电路的正常工 作,因此不需要对电路做任何修改。 选择屏蔽材料 屏蔽体的有效性用屏蔽效能来度量。屏蔽效能是没有屏 蔽时空间某个位置的场强E1与有屏蔽时该位置的场强E2的 比值,它表征了屏蔽体对电磁波的衰减程度。用于电磁兼容目 的的屏蔽体通常能将电磁波的强度衰减到原来的百分之一 至百万分之一,因此通常用分贝来表述屏蔽效能,这时屏蔽效 能的定义公式为: SE=20lg(E1/E2)(dB) 用这个定义式只能测试屏蔽材料的屏蔽效能 ,而无法确 定应该使用什么材料做屏蔽体。要确定使用什么材料制造屏 蔽体,必须了解到材料的屏蔽效能与材料的什么特性参数有关。 工 程 中 实 用 的 表 征 材 料 屏 蔽 效 能 的 公 式 为:SE=A+R(dB) 式中的 A 称为屏蔽材料的吸收损耗,是电磁波在屏蔽材 料中传播时发生的,计算公式为: A=3.34t(fμrσr)(dB) t=材料的厚度,μr=材料的磁导率,σr=材料的电导率,对 于特定的材料,这些都是已知的。f=被屏蔽电磁波的频率。 式中的 R 称为屏蔽材料的反射损耗,是当电磁波入射到 不同媒质的分界面时发生的,计算公式为: 2 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 R=20lg(ZW/ZS)(dB) 式中,Zw=电磁波的波阻抗,Zs=屏蔽材料的特性阻抗。 电磁波的波阻抗定义为电场分量与磁场分量的比 值:Zw=E/H。在距离辐射源较近(λ/2π,称为远场区)时,波波 阻抗仅与电场波传播介质有关,其数值等于介质的特性阻抗, 空气为377Ω。屏蔽材料的阻抗计算方式为: ZS=3.68×10-7(fμr/σr)(Ω) f=入射电磁波的频率 (Hz),μr=相对磁导率,σr=相对电 导率 从上面几个公式,就可以计算出各种屏蔽材料的屏蔽效 能了,为了方便设计,下面给出一些定性的结论。 ●在近场区设计屏蔽时,要分别考虑电场波和磁场波的情 况; ●屏蔽电场波时,使用导电性好的材料,屏蔽磁场波时,使 用导磁性好的材料; ●同一种屏蔽材料,对于不同的电磁波,屏蔽效能使不同 的,对电场波的屏蔽效能最高,对磁场波的屏蔽效能最低,也就 是说,电场波最容易屏蔽,磁场波最难屏蔽; ●正常的情况下,材料的导电性和导磁性越好 ,屏蔽效能越 高; ●屏蔽电场波时,屏蔽体尽量靠近辐射源,屏蔽磁场源时, 屏蔽体尽量远离磁场源; 有一种情况需要非常注意,这就是 1kHz 以下的磁场波。 3 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 这种磁场波一般由大电流辐射源产生 ,例如,传输大电流的电 力线,大功率的变压器等。对这种频率很低的磁场 ,只能采 用高导磁率的材料开展屏蔽,常用的材料是含镍 80%左右的 坡莫合金。 孔洞和缝隙的电磁泄漏与对策 一般除了低频磁场外,大部分金属材料能够给大家提供 100dB 以上的屏蔽效能。但在实际中,常见的情况是金属做成的屏蔽 体,并没这么高的屏蔽效能,甚至基本上没有屏蔽效能。这是 因为许多设计人员没有了解电磁屏蔽的关键。 首先,有必要了解的是电磁屏蔽与屏蔽体接地与否并没有 关系。这与静电场的屏蔽不同,在静电中,只要将屏蔽体接地, 就能够有效地屏蔽静电场。而电磁屏蔽却与屏蔽体接地与否 无关,这是必须明确的。 电磁屏蔽的关键点有两个,一个是保证屏蔽体的导电连 续性,即整个屏蔽体必须是一个完整的、连续的导电体。另一 点是不能有穿过机箱的导体。对于一个实际的机箱,这两点实 现起来都非常困难。 首先,一个实用的机箱上会有很多孔洞和孔缝 :通风口、 显示口、安装各种调节杆的开口、不同部分结合的缝隙等。 屏蔽设计的主要内容就是如何妥善处理这些孔缝 ,同时不会 影响机箱的其他性能(美观、可维性、可靠性)。 其次,机箱上总是会有电缆穿出 (入),至少会有一条电源 电缆。这些电缆会极大地危害屏蔽体,使屏蔽体的屏蔽效能降 低数十分贝。妥善处理这些电缆是屏蔽设计中的重要内容之 一(穿过屏蔽体的导体的危害有时比孔缝的危害更大)。 4 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 当电磁波入射到一个孔洞时 ,其作用相当于一个偶极天 线),当孔洞的长度到达λ/2时,其辐射效率最高(与孔洞的 宽度无关),也就是说,它可以将激励孔洞的全部能量辐射出去。 对于一个厚度为 0 材料上的孔洞,在远场区中,最坏情况 下(造成最大泄漏的极化方向 )的屏蔽效能(实际情况下屏蔽 效能可能会更大一些)计算公式为: SE=100-20lgL-20lgf+20lg[1+2.3lg(L/H)](dB) 若 L≥λ/2,SE=0(dB) 式中各量:L=缝隙的长度(mm),H=缝隙的宽度(mm),f= 入射电磁波的频率(MHz)。 在近场区,孔洞的泄漏还与辐射源的特性有关。当辐射源 是电场源时,孔洞的泄漏比远场时小 (屏蔽效能高),而当辐射 源是磁场源时,孔洞的泄漏比远场时要大(屏蔽效能低)。近场 区,孔洞的电磁屏蔽计算公式为: 若ZC(7.9/D·f): SE=48+20lgZC-20lgL·f+20lg[1+2.3lg(L/H)] 若Zc(7.9/D·f): SE=20lg[(D/L)+20lg(1+2.3lg(L/H)] 式中:Zc=辐射源电路的阻抗(Ω), D=孔洞到辐射源的距离(m), L、H=孔洞长、宽(mm), f=电磁波的频率(MHz) 5 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 说明: ●在第二个公式中,屏蔽效能与电磁波的频率没关系。 ●大多数情况下,电路满足第一个公式的条件 ,这时的屏 蔽效能大于第二中条件下的屏蔽效能。 ●第二个条件中,假设辐射源是纯磁场源 ,因此能认为 是一种在最坏条件下,对屏蔽效能的保守计算。 ●对于磁场源,屏蔽效能与孔洞到辐射源的距离有关 ,距 离越近,则泄漏越大。这点在设计时一定要注意 ,磁场辐射源 一定要尽量远离孔洞。 多个孔洞的情况 当N个尺寸一样的孔洞排列在一起,并且相距很近(距离 小于λ/2)时,造成的屏蔽效能下降为 20lgN1/2。在不同面上 的孔洞不会增加泄漏,因为其辐射方向不同,这个特点可以在 设计中用来防止某一个面的辐射过强。 除了使孔洞的尺寸远小于电磁波的波长 ,用辐射源尽量 远离孔洞等方法减小孔洞泄漏以外 ,增加孔洞的深度也可以 减小孔洞的泄漏,这就是截止波导的原理。 正常的情况下,屏蔽机箱上不同部分的结合处不可能完全 接触,只能在某些点接触上,这构成了一个孔洞阵列。缝隙是 造成屏蔽机箱屏蔽效能降级的根本原因之一。减小缝隙泄漏 的方法有: ●增加导电接触点、减小缝隙的宽度,例如用机械加工 的手段(如用铣床加工接触表面)来增加接触面的平整度,增加 紧固件(螺钉、铆钉)的密度; 6 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 ●加大两块金属板之间的重叠面积; ●使用电磁密封衬垫,电磁密封衬垫是一种弹性的导电材 料。如果在缝隙处安装上连续的电磁密封衬垫 ,那么,对于电 磁波而言,就如同在液体容器的盖子上使用了橡胶密封衬垫 后不会发生液体泄漏一样,不会发生电磁波的泄漏。 三、穿过屏蔽体的导体的处理 造成屏蔽体失效的另一个根本原因是穿过屏蔽体的导 体。在实际中,很多构造上很严密的屏蔽机箱(机柜)就是由 有导体直接穿过屏蔽箱而导致电磁兼容试验失败 ,这是缺乏 电磁兼容经验的设计师感到困惑的典型问题之一。 判断这类问题的方法是将设备上在试验中没有必要连 接的电缆拔下,如果电磁兼容问题消失,说明电缆是导致问题 的因素。解决这一个问题有两个方法: ●对于传输频率较低的信号的电缆,在电缆的端口处使用 低通滤波器,滤除电缆上不必要的高频频率成分,减小电缆产 生的电磁辐射(因为高频电流最容易辐射)。这同样也能防止 电缆上感应到的环境噪声传进设备内的电路。 ●对于传输频率较高的信号的电缆,低通滤波器可能会导 致信号失真,这时只能采用屏蔽的方法。但要注意屏蔽电缆的 屏蔽层要360°搭接,这往往是很难的。 在电缆端口安装低通滤波器有两个方法 ●安装在线路板上,这种方法的优点是经济 ,缺点是高频 滤波效果欠佳。显然,这个缺点对这种用途的滤波器是十分 致命的,因为,个人会使用滤波器的目的是滤除轻易造成辐射 7 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 的高频信号,或者空间的高频电磁波在电缆上感应的电流。 ●安装在面板上,这种滤波器直接安装在屏蔽机箱的金属 面板上,如馈通滤波器、滤波阵列板、滤波连接器等。由于直 接安装在金属面板上,滤波器的输入、输出之间完全隔离,接 地良好,导线上的干扰在机箱端口上被滤除,因此滤波效果十 分理想。缺点是安装需要一定的构造配合,这必须在设计初期 开展考虑。 由于现代电子设备的工作频率慢慢的升高 ,对付的电磁干 扰频率也慢慢变得高,因此在面板上安装干扰滤波器成为一种 趋势。一种使用十分方便、性能十分优越的器件就是滤波连 接器。滤波连接器的外形与普通连接器的外形完全一样,可以 直接替换。它的每根插针或孔上有一个低通滤波器。低通滤 波器可以是简单的单电容电路,也可以是较复杂的电路。 解决电缆上干扰的一个十分简单的方法是在电缆上套 一个铁氧体磁环,这样的解决方法虽然往往有效,但是有一些条件。 许多人对铁氧体寄予了过高期望 ,只要一遇到电缆辐射的问 题,就在电缆上套铁氧体,往往会失望。铁氧体磁环的效果预 测公式为: 共模辐射改善=20lg(加磁环后的共模环路阻抗/加磁环 前的共模环路阻抗) 例如,如果没加铁氧体时的共模环路阻抗为 100Ω,加了 铁氧体以后为1000Ω,则共模辐射改善为20dB。 说明:有时套上铁氧体后,电磁辐射并无显著的改善,这 并不一定是铁氧体没有起作用,而可能是除了这根电缆以外, 还有别的辐射源。 8 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 在电缆上使用铁氧体磁环时,要注意以下一些问题: ●磁环的内径尽量小 ●磁环的壁尽量厚 ●磁环尽量长 ●磁环尽量安装在电缆的端头处 四、对智能化大楼机房屏蔽具体措施 1、为机房设置一个良好的接地 因为电磁微波以及静电等干扰源其实还是能量的一种 方式,它不可能莫名其妙地消失,只有通过适当的途径释放。 所以我们设计为该大楼做一个计算机机房单独接地 ,且接地 电阻越小则释放渠道越畅通,通过时间越短,效果越好。 而计算机上的静电如何消散?静电消散的最后结果是实 现正负电荷的中和,实现静电消散的途径主要有两条:一是通 过空气,使物体上的电荷与大气中的异号电荷中和 ,另一条就 是通过带电体自身与大地相连的物体的传导作用使电荷向 大地泄漏,与大地中的异号电荷发生中和,又称静电接地。根 据我国有关标准(JXB110-91,GJB2527-95)和文献对静电接 地做了严格的定义:所谓的静电接地是指物体通过导电,防静 电材料或其他制品与大地在电气上可靠连接 ,确保静电导体 与大地的电位相近。 2、机房地面采用防静电处理 先对机房地面清洗除尘 ,因为灰尘是带电粒子的良好载 体,经过微小灰尘的扬尘,将静电产生移动并转移;再对地面涂 9 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 刷防尘油漆处理,从而地面将不再有产生灰尘的可能;第三在 防尘油漆的上面再涂刷防静电金属油漆。从而使机房地面表 层形成一层清洁、干净的金属薄膜。 3、机房地板采用导电性能好的金属静电地板 在本方案设计中,机房防静电活动地板设计的安装高度 为300mm。活动地板下面用作机房内的电缆铺设。 机房的防静电地板采用沈飞优质钢材无边抗静电地板 主材,该地板由钢板制 ,配合精度高,表面采用进口抗静电复 合材料,抗静电效果良好,此外还具有防火、防潮作用;由于采 用无边设计,地板美观、整洁、耐用,其抗静电、耐磨、承载 能力等各项指标均到达国内领先水平。 本机房设计室内高度3.2米,需要在防静电地板下部水泥 地面上设,防静电地板安装好后高度为 300mm,使防静电 地板到天花顶的高度空间为约2.4米。 这样使得在机房地面的金属薄膜上面再架起一层完全 是金属的防静电地板。 4、墙面的防静电与屏蔽 机房墙面采用优质铝塑板贴面 ,并采用其配套的轻钢龙 骨,墙面面板用浅色调、20%的光泽光面板,可用温和清洗剂 擦洗。配合顶、地的屏蔽工程,组合成一个良好的屏蔽空间, 防止计算机泄密、减少各种电磁场强的电磁波对计算机正常 工作的影响,同时也保护工作人员免受电磁波的侵害。 5、门窗屏蔽处理 屏蔽机房设计采用金属质地的门 ,在对外导风的窗户采 10 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 用金属网格做为屏蔽层,用金属网格罩住窗户。 6、天花板墙面的屏蔽处理 根据机房实际情况设计了微孔防尘屏蔽天花板 ,并采用 配套的烤漆龙骨。设计具有质轻、防火、防潮、吸音、防尘 等性能,不但可以很好屏蔽电磁的干扰,而且可以配合防眩光 灯盘不会产生眩光。 7、布设机房等电位汇流排与地网 在机房的四周(静电地板下面)用 3X35 的紫铜带绕机房 四周一圈,并且与接地线、线路屏蔽 在保护的空间内,当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少两 端并在防雷区交界处做等电位连接 ,当系统要求只在一端做 等电位连接时,应采用双层屏蔽。引入到远动机房的非屏蔽线 缆应敷设在金属管道内,实现导电贯穿,并连接到共用接地体 上。所选用的金属管道最好采用铁管。 9、等电位连接与地网 等电位连接是将正常不带电(或不带信息)的、未接地或 未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、建筑物的金 属构架、管线的桥架与接地系统作电气连接,防止在这些物件 上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递 造成对设备内部绝缘、电缆芯线 《建筑物防雷设计规范》第6.3.3条款规定的每幢建筑物本 身应采用共用接地系统的原则构成图所示,也应对电力线路 或线缆、通信线路或线缆通过电涌保护器实现与共用接地系 11 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 统的等电位连接。根据GB9361-88〈计算机场地安全要求〉、 GB2887-89 〈计算机藏地技术条件〉和GB50174-93 〈电 子计算机机房设计规范〉等相关要求,机房内设备(含电源避 雷器、信号避雷器)宜采用单点接地方式实现等电位连接。静 电地板的每四块地板共用的一个金属支架与机房内的等电 位连接排相连接,以防止跨步电压与静电。 在静电地板的金属固定脚用6平方的专用接地分线将其 与等电位汇流排相连接,形成很好的地网。 10、屏蔽材料与措施与接地线紧固连接 所以以上措施都与机房专用接地紧固连接 ,从而使机房 形成一个金属房子样的清洁安全空间。能完全解决电磁的 干扰,到达系统正常工作以及给机房工作人员一个无电磁干 扰的绿色安全空间。 常识: 我国对计算机机房内电磁干扰的要求规定如下: 机房内无线电干扰场强在频率范围为 :0.15~1000MH 时不大于120dB。 机房内磁场干扰场强不大于800A/m(相当于是10Oe)。 说明:根据现场情况,只在部分重要机房做屏蔽处理,详隔 断材料通常采用实墙隔断、彩钢板及玻璃等隔断材料。实墙 隔断采用砖墙或烤漆龙骨石膏板,经济实用;复合岩棉彩钢板 防火隔音等性能非常优越,但造价略高;玻璃隔断可分为铝合 金隔断、烤漆龙骨亚光不锈钢隔断两种,从93年以来,铝合金 隔断已被烤漆龙骨不锈钢隔断所取代,但因其成本低,有时也 12 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 被采用。烤漆龙骨大型亚光不锈钢隔断具有自重轻、构造牢 固、采光性能好、简洁明快,干净整洁等较好的性能和视觉效 果。 机房隔断: 划机房内采用以下隔段:5+5+5 钢化防火玻璃隔段、轻 质砖墙隔段。 采用钢化玻璃隔断,不锈钢 12厘墙体配 12厘钢化玻璃, 并加单开(或双开)玻璃门(12厘米玻璃),以分隔机房内的各个 功能区,提高采光性能,使机房布局简洁明快、科学合理。 建议主机房大门使用双门构造 ,分别使用钢制甲级防盗 门和钢制防火门各一套,主机房内系统设备区采用玻璃推拉 门。 机房墙面: 机房中吊顶、地板、玻璃隔墙材质都比较好,价格也高。 墙面不管是采用壁纸还是高档乳胶漆 ,价格虽很低廉,但外观 无法与吊顶和活动地板相互衬托。近年来,在高档、先进的机 房中主要是采用了以下几种材料做墙面:金属复合壁板、铝塑板 等。 上述两种材料施工后,所见到的墙面相似,均为金属 漆面。只是基层构造不同而已。下面分别表达两种墙面的优 缺点。 金属复合壁板是由彩色钢板(0.7毫米)做好50毫米厚的 箱型凹凸的板材。其内部垂直粘贴 50 毫米的优质岩棉。板 材在生产线上加工,工艺先进,尺寸准确。安装时,在顶上和地 13 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 面先安装马槽,然后依次把壁板推入后固定。其表面为钢板漆 面,安装后接口缝隙小于 1毫米,美观、整齐,缝隙均匀。该壁 板又常常用在洁净室,隔音、保温、密封效果好。该墙体有配 套的金属壁板门,精致、美观。 铝塑板墙面也是由骨架和面层组成。骨架有两种:一种采 用烤漆龙骨石膏板;另一种采用15毫米中密度板,宽150毫米, 间距150毫米。中密度板调平后粘贴三层板。在刷涂防火涂 料后,作为骨架基层。基层形成后,两面刷胶,晾干后,将铝塑板 粘贴牢。铝塑板粘贴时,留缝隙 3 毫米,注玻璃胶。铝塑板墙 面表面为铝板漆面。该种隔墙优点是价格适中 ,安装便捷,表 面也很清秀。缺点是缝隙注胶时难度较大。 墙面处理经济的方法是直接对墙面开展根底处理后 (轻 钢龙骨石膏板墙),喷涂以高级乳胶漆开展装。这种方法既可 基本满足电脑机房根底建设技术上的要求 ,也可节约大量的 投资,不失为一种务实的处理方法。但必须指出的是各项技术 指标和外观效果均大大逊于前三种方法,耐久性也较差。 根据机房的不同功能及重要程度 ,为不同的机房选用不 同的装修方式。 机房装修施工需要注意的几点: 计算机机房内部装修,材料应符合相关规定的难燃材料和非 燃材料,应能防潮、吸音、不起尘、抗静电等。 机房室内装饰应选用气密性好、不起尘、易清洁,并在温、 湿度变化作用下变形小的材料,并符合以下要求: 墙壁表面应平整,减少积灰面,并应防止眩光。 14 / 15 【Word 版本下载可任意编辑】 四壁应涂不起尘的材料。 在机房顶面处理中,要增设屏蔽措施,即采用铝制金属天 花开展封顶;对机房的进出洞或孔,要预留并做衔接处理;对机 房墙、顶、地间接缝处做衔接处理。 15 / 15
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来源：M6米乐APP下载-资讯 发布时间：2024-03-11 21:55:05