Kann ein magnetisches Wechselfeld "informativ" abgeschirmt werden?

Ich habe zuvor nach den Eigenschaften und der Abschirmung des "statischen" Magnetfelds gefragt , wo ich festgestellt habe, dass statische Felder schwer abzuschirmen sind.

Was mich jedoch wirklich interessiert, ist, ob es möglich ist, ein magnetisches Wechselfeld abzuschirmen, in dem Sinne, dass die Information selbst blockiert werden kann?

Wenn ich von Abschirmung spreche, meine ich nicht nur EM-Abschirmung, sondern auch Informationsabschirmung.

Zum Beispiel:

  • Wir stellen einen Funktransceiver in eine Metallbox, die als Abschirmung dient.
  • Die Metallbox kann leicht gegen das elektrische Feld abschirmen, das in die Box hinein oder hinausgeht, daher können wir keine Signale von der Box aussenden, da das elektrische Feld durch die Abschirmung blockiert wird.
  • So weit so gut, das elektrische Feld gibt keine Informationen weiter, aber dieses elektrische Feld kann ein magnetisches Wechselfeld haben. (das statische Feld spielt keine Rolle, wie oben erwähnt)
  • Wenn wir also ein Magnetometer außerhalb der Abschirmung anbringen, kann das Magnetometer dann das Signal vom Transceiver aufnehmen? Es ist zwar elektrisch abgeschirmt, aber das Magnetometer sucht nach dem Magnetfeld, und daher kann die Information über das Magnetfeld ausgehen?

Einige Leute haben darauf hingewiesen, dass durch das magnetische Wechselfeld Wirbelströme erzeugt werden könnten, die sich in der Abschirmung manifestieren würden. Die Wirbelströme würden also die Änderung des magnetischen Wechselfeldes aufheben und es statisch machen.

Ich verstehe dieses Phänomen also nicht ganz. Mein Punkt ist, dass es mir egal ist, ob ein statisches Magnetfeld aus der Box ausgeht, was den Antworten auf meine frühere Frage zwangsläufig entspricht.

  • Ein statisches Magnetfeld wird also ausgehen, aber das ist kein Problem (da es keine Informationen übertragen kann).
  • Aber wird das magnetische Wechselfeld erfolgreich durch die Wirbelströme gestoppt, oder wird das Magnetometer die Informationen aufnehmen, die aus der Kiste austreten?

Können also Informationen aus einer elektrisch abgeschirmten Umgebung über magnetische Wechselfelder ausgesendet werden? Wie wirksam ist eine elektrische Abschirmung gegen die Blockierung von Informationen, die durch magnetische Wellen übertragen werden können?

"Die Wirbelströme würden die Änderung im magnetischen Wechselfeld aufheben und es statisch machen." Nicht ganz wahr. Wirbelströme können nur während der Änderung des äußeren Magnetfeldes auftreten. Sobald das Feld wieder statisch wird, hören die Wirbelströme auf und das neue statische Feld wird das Material passieren. Auch die Wirbelströme können die Feldänderung nicht vollständig aufheben, sie wirken ihr nur bis zu einem gewissen Grad entgegen (es sei denn, die Abschirmung ist supraleitend).
@JimmyB was meinst du mit "während der Änderung des externen Magnetfeldes", meinst du das Feld außerhalb der abgeschirmten Umgebung? Auch wenn die Wirbelströme einen Teil der Feldänderung blockieren, ist es möglich zu bestimmen, wie effizient sie in Bezug auf die Effizienz der elektrischen Abschirmung selbst in ihrer Rolle als "Informationsblocker" sind? Ich gehe davon aus, dass das magnetische Feld immer schwieriger "informativ" einzudämmen ist als das elektrische.
Stellen Sie sich vor, ich drehe sofort (=Hochfrequenz) die Richtung des m um. Feld. Diese schnelle Änderung wird Wirbelströme induzieren, aber nur für kurze Zeit, da die tatsächliche Änderung des Feldes nur einen Moment dauert. Dann hören die Wirbelströme auf und das neue, umgedrehte, nun statische Feld durchdringt das Material ungehindert von Wirbelströmen. Daher wirken Wirbelströme nur als Tiefpassfilter für Magnetfelder, nicht mehr.

Antworten (4)

können Informationen aus einer elektrisch abgeschirmten Umgebung über magnetische Wechselfelder ausgesendet werden?

Ja.

Wie effektiv ist eine elektrische Abschirmung gegen die Blockierung von Informationen, die durch magnetische Wellen übertragen werden können?

Je nach Dicke der Abschirmung und Frequenz von sehr effektiv bis völlig nutzlos. Je dünner die Abschirmung und je niedriger die Frequenz, desto weniger effektiv dämpft sie das Magnetfeld. Ob es ausreicht, das Signal zu „blockieren“, hängt auch von der Entfernung und der Empfindlichkeit des Empfängers sowie von der Art des Signals ab.

Echte Abschirmungen blockieren das elektrische Feld auch nicht vollständig. Wenn Sie einen empfindlichen Empfänger nahe genug an einen "vollständig" abgeschirmten Hochfrequenz-Transceiver stellen, können Sie wahrscheinlich genug HF aufnehmen, um einige Informationen von ihm zu erhalten.

Ein supraleitendes Material blockiert sowohl Gleich- als auch Wechselfelder vollständig, da es einen Stromfluss zulässt, der das auftreffende Feld genau aufhebt. Materialien mit einem spezifischen Widerstand ungleich Null sind weniger effektiv, da die Energie des induzierten Stroms als Wärme dissipiert wird, wodurch der Strom abklingt. Aus diesem Grund bieten leitfähige Boxen eine bessere Abschirmung bei höheren Frequenzen.

Magnetische Materialien (hohe Permeabilität ) blockieren Magnetfelder, da sie leicht ein internes Feld bilden, das das auftreffende Feld aufhebt. Wenn die Permeabilität nicht unendlich ist, wird immer noch ein Feld entweichen, aber moderne praktische Materialien bieten sehr hohe Dämpfungswerte.

Da sie jeweils miteinander verflochten sind, können Sie sich magnetische Signale genauso vorstellen wie elektrische Signale, jedoch in einer 90-Grad-Drehung.

Sie können eine Abschirmung buchstäblich sehr ähnlich wie eine Induktivität in einer Signalleitung verstehen. Wie Sie wissen, "BLOCKIERT" ein Induktor plötzliche Übergänge oder hochfrequente elektrische Spannungssignale.

In gleicher Weise BLOCKIERT eine Abschirmung plötzlich veränderte Magnetfelder und dämpft den Pegel von Wechselfeldern.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

So wie eine Stufenspannung über einer Induktivität in einer Signalleitung "abklingt", wird auch ein Stufenmagnetfeld durch eine Abschirmung abklingen.

In einem elektrischen Induktor haben Sie eine Drahtspule um ein eisenhaltiges Material und der Induktionseffekt wird durch die Energie verursacht, die Sie speichern müssen, um dieses Magnetfeld aufzubauen.

In ähnlicher Weise müssen Sie in einem magnetischen Induktor ein elektrisches Feld um den "magnetischen Strom" herum aufbauen. Buchstäblich Elektronen, die sich in imaginären Drähten drehen, die im Inneren des Abschirmungsmaterials vergraben sind. Das nennen wir „Wirbelströme“.

Also, um deine Frage vollständig zu beantworten. Ja, niederfrequente magnetische "Signale" können aus einer Metallbox gesendet werden.

"...kann aus einer Metallbox gesendet werden, solange die Skin-Tiefe des Metalls für diese Frequenz nicht viel kleiner ist als die Dicke der Box." Beispielsweise entkommen b-Felder bei 60 Hz leicht einer Aluminiumbox, selbst wenn sie 1/8 "dick ist. Aber wenn sie 1 Fuß dick ist, werden die 60 Hz nicht entkommen (da die Skin-Tiefe bei 60 Hz für Aluminium etwas mehr als 1/4" beträgt .) Doch dünnes Aluminium blockiert leicht KW, UKW, Mikrowelle usw.
@wbeaty ja, gute Ergänzung, Größe spielt eine Rolle.

Bei Labormessungen der magnetischen Abschirmung mit quadratischen 1-Zoll-Schleifen (eigentlich 50-Ohm-Widerstände, um einen Kurzschluss des Signalgenerators zu vermeiden, der die Primärschleife antreibt, und um die sekundäre Hochfrequenzwellenform umzukehren) in 1-Zoll-Schleifen in Koaxialkabel, habe ich 150 Nanosekunden gemessen DELAY durch die 1,4 mil (35 Mikrometer) 1 Unze/Fuß^2 Kupferfolie.

Die Ausgangsamplitude war ---- dies aus dem Speicher; das Laborbuch ist weit weg, gerade jetzt ---- etwa 5 Millivolt. Bei einer 5-Volt-Ansteuerung der Primärschleife erzeugte die Sekundärschleife nur 5 Millivolt. Mit 150 Nanosekunden Verzögerung. Von einem Rechteckwellenantrieb [20nS Tr,Tf?] zur Primärschleife.

Also 1.000:1 Dämpfung und 150ns Verzögerung. Die Ausgangswellenform hat eine "Diffusions"-Wellenform, keine gesunde "S"-Anstiegszeit. Diese Reaktion, "Diffusion", ist die Standardwellenform, die von den Differentialgleichungen für die Wärmeverteilung in einer Dimension, für die Diffusion von Tinte in Wasser und für Magnetfelder, die versuchen, sich durch (nicht entlang, sondern durch) Metalle auszubreiten, vorhergesagt wird.

Die Verzögerung stimmt mit dem überein, was Jackson in seinem E&M-Buch für diese Dicke der Kupferfolie berechnet.

Kann ein magnetisches Wechselfeld "informativ" abgeschirmt werden?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v