ASTM D4935 平面材料電磁屏蔽效能的測量

ASTM D4935 平面材料電磁屏蔽效能的測量

美國材料與試驗協會 (ASTM) 制定的 ASTM D4935 標準試驗方法《平面材料電磁屏蔽效能測量》描述了一種測量平面材料對平面遠場電磁波的電磁屏蔽效能的試驗方法。根據測量數據,可以計算電薄樣品在磁場 (H) 源作用下的近場屏蔽效能 (SE) 值。電場屏蔽效能值也可以根據相同的遠場資料計算得出,但其有效性和適用性尚未確定。

ASTM D4935 平面材料電磁屏蔽效能的測量

此測量方法適用於 30 MHz 至 1,5 GHz 的頻率範圍。這些頻率範圍並非精確值,而是基於以下因素:在較低頻率下,由於電容耦合減弱導致位移電流降低;在較高頻率下,由於過調製(激發除橫電磁模式以外的其他模式)導致位移電流降低。此範圍適用於本測試方法中所述的樣品支架尺寸。在該範圍內,可以選擇任意數量的離散頻率。對於電導率、介電常數和磁導率等電學特性與頻率無關的電薄各向同性材料,由於遠場塞貝克係數 (SE) 值與頻率無關,因此可能只需在幾個頻率下進行測量。如果材料並非電薄,或任何參數隨頻率變化,則需要在相關頻帶內的幾個頻率下進行測量。

此測試方法不適用於電纜或連接器。

ASTM D4935 標準是一種用於測定平面材料電磁屏蔽效能 (SE) 的測試方法。它特別適用於評估旨在降低電磁能量透過材料傳輸的材料,例如導電聚合物、金屬箔、塗層織物、複合材料和其他屏蔽材料。

本文所述方法用於測定平面材料在垂直入射、遠場平面波條件下對電磁波的衰減效率。此測量結果本質上反映了反射和吸收共同作用所產生的屏蔽效應。

電子系統會產生和接收電磁能。如果電磁輻射得不到有效控制,可能會導致以下後果:

  • 電子設備之間的干擾
  • 敏感電子電路中的干擾訊號。
  • 溝通問題
  • 感測器和控制系統中的錯誤。
  • 電磁相容性(EMC)問題。
  • 電子設備可靠性下降。

具有良好電磁屏蔽性能的材料可以減少穿過它的電磁能量。這在汽車電子、電信、消費性電子、航太設備、電氣外殼、醫療設備和電子封裝等應用中尤其重要。

屏蔽效能(通常縮寫為SE)是指屏蔽材料對電磁波能量的抑製作用。它通常以分貝(dB)表示。一般來說,

  • 低SE值:電磁衰減相對較低。
  • 高SE值:對電磁能量的衰減較大。

例如,屏蔽效能 (SE) 為 40 dB 的材料比 SE 為 10 dB 的材料具有顯著更高的衰減性能。測得的屏蔽性能受多種因素影響,例如材料的電導率、磁導率、介電常數、厚度、結構以及頻率響應特性。

ASTM D4935 標準採用同軸傳輸路徑裝置來評估平面樣品。樣品放置在構成傳輸路徑一部分的特殊支架中。施加電磁訊號,並測量穿過樣品的能量。參考傳輸與穿過材料的傳輸之間的差異用於確定屏蔽效能。此方法測量由反射和吸收產生的淨屏蔽效能。該標準還描述了使用校準的雙向耦合器測量反射功率和吸收功率的方法。

ASTM D4935 標準的關鍵特徵之一是其規定的頻率範圍。此方法大致適用於 30 MHz 至 1,5 GHz 的頻率範圍。具體限制取決於測試裝置的特性和電磁傳輸條件。對於電氣性能隨頻率變化的材料,可能需要在多個頻率下進行測量才能充分錶徵其屏蔽性能。

ASTM D4935 標準適用於平面材料。例如:

  • 導電聚合物薄片
  • 金屬箔
  • 導電塗層
  • 導電織物
  • 碳填充聚合物
  • 金屬填充塑料
  • 複合材料
  • 電磁屏蔽膜
  • 層壓保護材料
  • 導電板

此方法不適用於電纜或連接器。

影響所測防護效果的因素有很多:

  • 頻率:防護效果會隨頻率而顯著變化。一種材料在某一頻率下可能表現良好,但在另一頻率下防護效果較差。
  • 材料厚度:厚度會影響材料的吸收和整體電磁衰減。
  • 導電性:導電材料通常能強烈反射電磁能量。因此,金屬和導電複合材料常用於屏蔽應用。
  • 材料結構:孔隙率、纖維、填料、塗層、界面和多層結構都會影響電磁行為。
  • 測試設備和連接:測量精度不僅取決於材料,還取決於傳輸線系統、設備、裝置和連接。

測量不確定度可能受材料特性、傳輸線不穩定性、測量系統的動態範圍、輔助設備的精度等因素影響。偏離既定程序會增加不確定度。

通常,這個過程遵循以下步驟:

  • 將平面樣品製備成所需尺寸。
  • 當可行的測試方案需要時,才對樣品進行處理。
  • 測量系統已準備就緒並完成校準。
  • 將樣品放置在同軸測試裝置中。
  • 施加特定頻率的電磁訊號。
  • 對發射訊號進行測量。
  • 將測得的傳輸率與參考測量值進行比較。
  • 防護效果以分貝計算。
  • 記錄頻率相關的保護性能。
  • 對測量不確定度進行評估,並報告結果。

樣品製備、夾具配置、校準、測量順序和報告要求必須符合本標準。

電磁屏蔽,就反射和吸收而言,通常涉及多種機制。當電磁能量遇到具有合適電性能(尤其是高導電性)的材料時,就會發生反射。當電磁能量在材料內部耗散時,就會發生吸收。因此,在實際屏蔽應用中,整體屏蔽性能會受到這兩種機制的影響。 ASTM D4935 標準並非僅將屏蔽性能視為材料導電性的指標,而是規定了反射和吸收共同作用下的淨屏蔽效能。

ASTM D4935 標準可能適用於電磁屏蔽性能至關重要的汽車材料。潛在應用包括:

  • 導電塑膠部件
  • 電子控制單元外殼
  • 電池和電氣系統組件
  • 感測器外殼
  • 保護膜和箔
  • 導電內部組件
  • 電磁屏蔽複合材料
  • 精密電子設備周圍使用的材料。

隨著車輛越來越多地整合雷達、無線通訊、感測器、攝影機、高壓系統和電子控制單元等設備,電磁相容性變得日益重要。因此,ASTM D4935 標準可作為材料選擇和開發過程中有效的材料級表徵方法。

多年來,憑藉我們經驗豐富的專業團隊,我們始終專注於客戶需求,提供先進的測試服務,並協助客戶建立、實施和改進管理系統。在此框架下,我們也提供符合ASTM D4935標準的測試服務。

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