ASTM D4935 Meranie účinnosti elektromagnetického tienenia planárnych materiálov

Štandardná testovacia metóda ASTM D4935 na meranie účinnosti elektromagnetického tienenia planárnych materiálov, ktorú vyvinula Americká spoločnosť pre testovanie a materiály (ASTM), opisuje testovaciu metódu na meranie účinnosti elektromagnetického tienenia planárneho materiálu pre planárne elektromagnetické vlny vo vzdialenom poli. Z nameraných údajov možno vypočítať hodnoty účinnosti tienenia v blízkom poli (SE) pre magnetické (H) zdroje pre elektricky tenké vzorky. Hodnoty SE elektrického poľa možno tiež vypočítať z rovnakých údajov o vzdialenom poli, ale ich platnosť a použiteľnosť ešte neboli stanovené.

Metóda merania je platná vo frekvenčnom rozsahu od 30 MHz do 1,5 GHz. Tieto limity nie sú presné, ale sú založené na zníženom posuvnom prúde v dôsledku zníženia kapacitnej väzby pri nižších frekvenciách a premodulácie (excitácia iných módov ako transverzálny elektromagnetický mód) pri vyšších frekvenciách pre veľkosť držiaka vzorky opísanej v tejto testovacej metóde. V tomto rozsahu je možné zvoliť ľubovoľný počet diskrétnych frekvencií. Pre elektricky tenké, izotropné materiály s frekvenčne nezávislými elektrickými vlastnosťami, ako je vodivosť, dielektrická konštanta a magnetická permeabilita, bude pravdepodobne potrebné vykonať merania len pri niekoľkých frekvenciách, pretože hodnoty SE vo vzdialenom poli budú frekvenčne nezávislé. Ak materiál nie je elektricky tenký alebo ak sa niektorý z parametrov mení s frekvenciou, merania sa vykonávajú pri niekoľkých frekvenciách v rámci príslušného pásma.

Táto skúšobná metóda nie je použiteľná pre káble alebo konektory.

Norma ASTM D4935 je testovacia metóda používaná na určenie účinnosti elektromagnetického tienenia (SE) planárnych materiálov. Je obzvlášť užitočná pri hodnotení materiálov určených na zníženie prenosu elektromagnetickej energie cez materiál, ako sú vodivé polyméry, kovové fólie, potiahnuté tkaniny, kompozity a iné tieniace materiály.

Opísaná metóda určuje, ako účinne plochý alebo rovinný materiál tlmí elektromagnetickú vlnu za normálnych uhlov dopadu, vo vzdialenom poli a v podmienkach rovinnej vlny. Meranie v podstate predstavuje kombinovaný tieniaci účinok vyplývajúci z odrazu a absorpcie.

Elektronické systémy generujú a prijímajú elektromagnetickú energiu. Ak elektromagnetické žiarenie nie je dostatočne kontrolované, môže spôsobiť nasledovné:

• Rušenie medzi elektronickými zariadeniami
• Nežiaduce signály v citlivých elektronických obvodoch.
• Problémy s komunikáciou
• Chyby v senzoroch a riadiacich systémoch.
• Problémy s elektromagnetickou kompatibilitou (EMC).
• Znížená spoľahlivosť elektronických zariadení.

Materiál s dobrým elektromagnetickým tienením môže znížiť množstvo elektromagnetickej energie, ktorá ním prechádza. To je obzvlášť dôležité v aplikáciách, ako je automobilová elektronika, telekomunikácie, spotrebná elektronika, letecké zariadenia, elektrické kryty, zdravotnícke zariadenia a elektronické obaly.

Účinnosť tienenia, často skrátene SE, sa vzťahuje na zníženie elektromagnetickej energie generovanej tieniacim materiálom. Zvyčajne sa vyjadruje v decibeloch (dB). Vo všeobecnosti

• Nízka hodnota SE: Relatívne nízky elektromagnetický útlm.
• Vysoká hodnota SE: Väčší útlm elektromagnetickej energie.

Napríklad materiál s hodnotou SE 40 dB poskytuje výrazne väčší útlm ako materiál s hodnotou SE 10 dB. Nameraný tieniaci výkon je ovplyvnený vlastnosťami, ako je elektrická vodivosť materiálu, permeabilita, dielektrická konštanta, hrúbka, štruktúra a frekvenčne závislé správanie.

Norma ASTM D4935 používa na vyhodnotenie rovinnej vzorky koaxiálne usporiadanie prenosovej dráhy. Vzorka sa umiestni do špeciálne navrhnutého držiaka, ktorý tvorí súčasť prenosovej dráhy. Aplikuje sa elektromagnetický signál a meria sa množstvo energie prenášanej cez vzorku. Rozdiel medzi referenčným prenosom a prenosom cez materiál sa používa na určenie účinnosti tienenia. Táto metóda meria čistú účinnosť tienenia vyplývajúcu z odrazu a absorpcie. Norma tiež opisuje meranie odrazeného a absorbovaného výkonu pomocou kalibrovaného obojsmerného väzobného člena.

Jednou z kľúčových vlastností normy ASTM D4935 je špecifikovaný frekvenčný rozsah. Metóda je približne použiteľná v tomto rozsahu: 30 MHz až 1,5 GHz. Limity závisia od charakteristík testovacieho nastavenia a podmienok elektromagnetického prenosu. Pri materiáloch, ktorých elektrické vlastnosti sa menia s frekvenciou, môžu byť na adekvátnu charakterizáciu ich tieniaceho výkonu potrebné merania na viacerých frekvenciách.

Norma ASTM D4935 je určená pre rovinné materiály. Príklady môžu zahŕňať:

• Vodivé polymérne dosky
• Kovové fólie
• Vodivé povlaky
• Vodivé tkaniny
• Polyméry plnené uhlíkom
• Plasty plnené kovom
• Kompozitné materiály
• Elektromagnetické tieniace fólie
• Laminované ochranné materiály
• Elektricky vodivé dosky

Táto metóda nie je určená pre káble alebo konektory.

Nameranú účinnosť ochrany môže ovplyvniť niekoľko faktorov:

• Frekvencia: Účinnosť ochrany sa môže výrazne líšiť v závislosti od frekvencie. Materiál môže fungovať dobre pri jednej frekvencii, ale poskytovať nižšiu ochranu pri inej.
• Hrúbka materiálu: Hrúbka môže ovplyvniť absorpciu a celkový elektromagnetický útlm materiálu.
• Elektrická vodivosť: Vodivé materiály vo všeobecnosti umožňujú silný odraz elektromagnetickej energie. Preto sa kovy a elektricky vodivé kompozity často používajú na tienenie.
• Štruktúra materiálu: Pórovitosť, vlákna, plnivá, povlaky, rozhrania a viacvrstvová štruktúra môžu ovplyvniť elektromagnetické správanie.
• Testovacie zariadenie a pripojenia: Presnosť merania závisí nielen od materiálu, ale aj od systému prenosového vedenia, zariadenia, vybavenia a pripojení.

Neistotu merania môžu ovplyvniť vlastnosti materiálu, nekonzistentnosti prenosového vedenia, dynamický rozsah meracieho systému a presnosť pomocných zariadení. Odchýlky od špecifikovaného postupu môžu zvýšiť neistotu.

Vo všeobecnosti tento proces prebieha podľa týchto krokov:

• Rovinná vzorka sa pripraví na požadované rozmery.
• Vzorka sa kondicionuje, keď si to vyžaduje uskutočniteľný testovací program.
• Merací systém je pripravený a kalibrovaný.
• Vzorka sa umiestni do koaxiálneho testovacieho zariadenia.
• Elektromagnetické signály sa aplikujú na vybraných frekvenciách.
• Prenášaný signál sa meria.
• Nameraná priepustnosť sa porovnáva s referenčným meraním.
• Účinnosť ochrany sa počíta v decibeloch.
• Zaznamenáva sa výkon ochrany závislý od frekvencie.
• Neistota merania sa posudzuje a výsledky sa uvádzajú.

Príprava vzorky, konfigurácia prípravku, kalibrácia, postupnosť merania a požiadavky na podávanie správ musia byť v súlade s touto normou.

Elektromagnetické tienenie, z hľadiska odrazu a absorpcie, vo všeobecnosti zahŕňa niekoľko mechanizmov. Odraz nastáva, keď sa elektromagnetická energia stretne s materiálom s vhodnými elektrickými vlastnosťami, najmä s vysokou vodivosťou. Absorpcia nastáva, keď sa elektromagnetická energia rozptýli v materiáli. V praktických aplikáciách tienenia môže byť celkový výkon tienenia ovplyvnený oboma mechanizmami. Namiesto toho, aby sa tienenie považovalo výlučne za mieru vodivosti materiálu, norma ASTM D4935 špecifikuje čistú účinnosť tienenia spojenú s odrazom a absorpciou.

Norma ASTM D4935 môže byť použiteľná pre automobilové materiály, kde je dôležité elektromagnetické tienenie. Medzi možné aplikácie patria:

• vodivé plastové komponenty
• Kryty elektronických riadiacich jednotiek
• Batéria a komponenty elektrického systému
• Kryty senzorov
• Ochranné fólie a fólie
• Vodivé vnútorné komponenty
• Kompozity na elektromagnetické tienenie
• Materiály používané v okolí citlivých elektronických zariadení.

Keďže vozidlá čoraz viac obsahujú radar, bezdrôtovú komunikáciu, senzory, kamery, vysokonapäťové systémy a elektronické riadiace jednotky, elektromagnetická kompatibilita sa stáva čoraz dôležitejšou. Norma ASTM D4935 preto môže slúžiť ako užitočná metóda charakterizácie na úrovni materiálu počas jeho výberu a vývoja.

Naša organizácia so svojím kompetentným a skúseným tímom už mnoho rokov rozumie potrebám svojich klientov, poskytuje im pokročilé testovacie služby a pomáha im pri zavádzaní, implementácii a zlepšovaní systémov manažérstva. V tomto rámci poskytujeme aj testovacie služby v súlade s normou ASTM D4935.