Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Prüfmethode ASTM D4935 zur Messung der elektromagnetischen Schirmdämpfung planarer Materialien beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der elektromagnetischen Schirmdämpfung planarer Materialien für planare elektromagnetische Fernfeldwellen. Aus den Messdaten lassen sich für elektrisch dünne Proben die Nahfeld-Schirmdämpfungswerte (SE) für magnetische (H) Quellen berechnen. Auch die SE-Werte für elektrische Felder können aus denselben Fernfelddaten ermittelt werden, ihre Gültigkeit und Anwendbarkeit sind jedoch noch nicht abschließend geklärt.
Das Messverfahren ist im Frequenzbereich von 30 MHz bis 1,5 GHz gültig. Diese Grenzen sind nicht exakt, sondern basieren auf dem reduzierten Verschiebungsstrom aufgrund abnehmender kapazitiver Kopplung bei niedrigeren Frequenzen und Übermodulation (Anregung anderer Moden als der transversalen elektromagnetischen Mode) bei höheren Frequenzen für die in diesem Prüfverfahren beschriebene Größe des Probenhalters. Innerhalb dieses Bereichs kann eine beliebige Anzahl diskreter Frequenzen gewählt werden. Bei elektrisch dünnen, isotropen Materialien mit frequenzunabhängigen elektrischen Eigenschaften wie Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante und magnetischer Permeabilität genügen Messungen bei wenigen Frequenzen, da die Fernfeld-SE-Werte frequenzunabhängig sind. Ist das Material nicht elektrisch dünn oder variiert einer der Parameter mit der Frequenz, werden Messungen bei wenigen Frequenzen innerhalb des relevanten Frequenzbandes durchgeführt.
Dieses Prüfverfahren ist nicht auf Kabel oder Steckverbinder anwendbar.
Die Norm ASTM D4935 ist ein Prüfverfahren zur Bestimmung der elektromagnetischen Schirmdämpfung (SE) von flächigen Materialien. Sie eignet sich besonders zur Bewertung von Materialien, die die Transmission elektromagnetischer Energie durch ein Material reduzieren sollen, wie z. B. leitfähige Polymere, Metallfolien, beschichtete Gewebe, Verbundwerkstoffe und andere Abschirmmaterialien.
Das beschriebene Verfahren bestimmt, wie effektiv ein flaches oder planares Material eine elektromagnetische Welle unter senkrechtem Einfallswinkel im Fernfeld dämpft. Die Messung repräsentiert im Wesentlichen die kombinierte Abschirmwirkung aus Reflexion und Absorption.
Elektronische Systeme erzeugen und empfangen elektromagnetische Energie. Wird die elektromagnetische Strahlung nicht ausreichend kontrolliert, kann dies folgende Auswirkungen haben:
Ein Material mit guter elektromagnetischer Abschirmung kann die Menge der durchdringenden elektromagnetischen Energie reduzieren. Dies ist besonders wichtig in Anwendungsbereichen wie Automobilelektronik, Telekommunikation, Unterhaltungselektronik, Luft- und Raumfahrttechnik, Elektrogehäusen, Medizintechnik und Elektronikverpackungen.
Die Schirmdämpfung, oft als SE abgekürzt, bezeichnet die Reduzierung der von einem Schirmmaterial erzeugten elektromagnetischen Energie. Sie wird üblicherweise in Dezibel (dB) angegeben. Im Allgemeinen
Beispielsweise bietet ein Material mit einem SE-Wert von 40 dB eine deutlich höhere Dämpfung als ein Material mit einem SE-Wert von 10 dB. Die gemessene Schirmdämpfung wird von Eigenschaften wie der elektrischen Leitfähigkeit, Permeabilität, Dielektrizitätskonstante, Dicke, Struktur und dem frequenzabhängigen Verhalten des Materials beeinflusst.
Die Norm ASTM D4935 verwendet eine koaxiale Übertragungsanordnung zur Bewertung einer planaren Probe. Die Probe wird in einer speziell entwickelten Halterung platziert, die Teil des Übertragungspfads ist. Ein elektromagnetisches Signal wird angelegt und die durch die Probe transmittierte Energie gemessen. Die Differenz zwischen der Referenztransmission und der Transmission durch das Material dient zur Bestimmung der Schirmdämpfung. Dieses Verfahren misst die resultierende Schirmdämpfung aufgrund von Reflexion und Absorption. Die Norm beschreibt außerdem die Messung der reflektierten und absorbierten Leistung mithilfe eines kalibrierten bidirektionalen Kopplers.
Ein wesentliches Merkmal der Norm ASTM D4935 ist der festgelegte Frequenzbereich. Das Verfahren ist innerhalb dieses Bereichs (30 MHz bis 1,5 GHz) annähernd anwendbar. Die Grenzwerte hängen von den Eigenschaften des Prüfaufbaus und den elektromagnetischen Übertragungsbedingungen ab. Bei Materialien, deren elektrische Eigenschaften frequenzabhängig sind, können Messungen bei mehreren Frequenzen erforderlich sein, um ihre Schirmdämpfung ausreichend zu charakterisieren.
Die Norm ASTM D4935 ist für ebene Werkstoffe konzipiert. Beispiele hierfür sind:
Diese Methode ist nicht für Kabel oder Steckverbinder geeignet.
Mehrere Faktoren können die gemessene Schutzwirkung beeinflussen:
Die Messunsicherheit kann durch Materialeigenschaften, Inkonsistenzen in der Übertragungsleitung, den Dynamikbereich des Messsystems und die Genauigkeit der Hilfsgeräte beeinflusst werden. Abweichungen vom vorgegebenen Verfahren können die Unsicherheit erhöhen.
Im Allgemeinen läuft dieser Prozess in folgenden Schritten ab:
Probenvorbereitung, Vorrichtungskonfiguration, Kalibrierung, Messablauf und Berichtspflichten müssen diesem Standard entsprechen.
Elektromagnetische Abschirmung, insbesondere Reflexion und Absorption, beruht im Allgemeinen auf mehreren Mechanismen. Reflexion tritt auf, wenn elektromagnetische Energie auf ein Material mit geeigneten elektrischen Eigenschaften, insbesondere hoher Leitfähigkeit, trifft. Absorption tritt auf, wenn elektromagnetische Energie im Material dissipiert wird. In praktischen Abschirmungsanwendungen kann die Gesamtabschirmleistung daher von beiden Mechanismen beeinflusst werden. Anstatt die Abschirmung ausschließlich als Maß für die Materialleitfähigkeit zu betrachten, spezifiziert die Norm ASTM D4935 die resultierende Abschirmwirkung unter Berücksichtigung von Reflexion und Absorption.
ASTM D4935 ist möglicherweise auf Automobilwerkstoffe anwendbar, bei denen elektromagnetische Abschirmung wichtig ist. Mögliche Anwendungsgebiete sind:
Da Fahrzeuge zunehmend mit Radar, drahtloser Kommunikation, Sensoren, Kameras, Hochspannungssystemen und elektronischen Steuergeräten ausgestattet werden, gewinnt die elektromagnetische Verträglichkeit immer mehr an Bedeutung. Daher kann die Norm ASTM D4935 als nützliches Verfahren zur Materialcharakterisierung bei der Materialauswahl und -entwicklung dienen.
Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ASTM D4935 an.
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